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1、The Theory of Printing Material第九章第九章 印刷油墨的制备印刷油墨的制备本章主要内容：本章主要内容： 印刷油墨制备的基础理论：表面和胶体化学、油印刷油墨制备的基础理论：表面和胶体化学、油墨的结构及其稳定性墨的结构及其稳定性 印刷油墨的制造工艺和设备印刷油墨的制造工艺和设备The Theory of Printing Material一、决定油墨品质的因素一、决定油墨品质的因素1. 原材料的选择（原材料的选择（原材料的配置原材料的配置）概述概述决定墨品的决定墨品的根本原因根本原因，通过选择配方来实现。，通过选择配方来实现。2. 原材料的结合（原材料的结合（油墨的结
2、构油墨的结构）有机组合的有序系统有机组合的有序系统，通过控制生产工艺来实现。，通过控制生产工艺来实现。The Theory of Printing Material概述概述概述概述概述概述二、油墨的结构二、油墨的结构1. 液液液关系液关系决定决定连结料连结料的品质，进而决定油墨的品质和品种。的品质，进而决定油墨的品质和品种。2. 固固固关系固关系3. 固固液关系液关系决定油墨分散体系的稳定性，决定油墨分散体系的稳定性， 进而影响油墨的品质。进而影响油墨的品质。The Theory of Printing Material第一节第一节 印印刷油墨制备的基础理论刷油墨制备的基础理论一、油墨的表面和
3、胶体化学性质一、油墨的表面和胶体化学性质（一）表面张力和表面自由能（一）表面张力和表面自由能? 液面区域的液体分子，受到内部液体分子的引力大于上方气体分液面区域的液体分子，受到内部液体分子的引力大于上方气体分子的引力，液体表面的分子排布比内部稀少，距离较大，分子作用子的引力，液体表面的分子排布比内部稀少，距离较大，分子作用力主要表现为引力，即为力主要表现为引力，即为表面张力表面张力，单位，单位mN/m。? 固体是用固体是用表面自由能表面自由能表达相关性质，简称表达相关性质，简称表面能表面能。The Theory of Printing Material（二）液体在固体表面的润湿与非润湿状态（二
4、）液体在固体表面的润湿与非润湿状态1. 润湿与非润湿状态润湿与非润湿状态? 汞（汞（0.476N/m）滴在聚苯乙烯塑料（）滴在聚苯乙烯塑料（0.042N/m）上，趋于球状，非湿润状态；）上，趋于球状，非湿润状态；? 乙醇（乙醇（0.0228N/m）滴到聚苯乙烯塑料（）滴到聚苯乙烯塑料（0.042N/m）上，能铺展开，湿润状态。）上，能铺展开，湿润状态。The Theory of Printing Material2. 接触角与润湿铺展接触角与润湿铺展? 固体分子间作用力固体分子间作用力强强、硬度、硬度大大、熔点、熔点高高、结晶、结晶好好的无机物（金属、氧化物）固的无机物（金属、氧化物）固体表面
5、自由能高，容易被一般液体湿润；体表面自由能高，容易被一般液体湿润； ? 固体分子间作用力固体分子间作用力弱弱、软软、熔点、熔点低低、结晶、结晶低低的有机物（石蜡、聚合物）表面自的有机物（石蜡、聚合物）表面自由低，不容易被一般液体特别是水性液体润湿。由低，不容易被一般液体特别是水性液体润湿。The Theory of Printing Material3. 连结料对颜料的润湿连结料对颜料的润湿研磨设备：研磨设备： 三辊研磨机；球磨机三辊研磨机；球磨机The Theory of Printing Material? 润湿分散好润湿分散好，油墨稳定，不易聚集沉降，印品鲜艳，油墨稳定，不易聚集沉降，印
6、品鲜艳， 明明度高，遮盖力和着色力强；度高，遮盖力和着色力强； ? 润湿分散差润湿分散差，油墨不稳定，易聚集沉降，印品光泽差，油墨不稳定，易聚集沉降，印品光泽差，明度低，遮盖力和着色力弱。明度低，遮盖力和着色力弱。The Theory of Printing Material? 颜料颜料理化理化性质性质? 连结料连结料理化理化性质性质? 助剂的助剂的理化理化性质性质? 颜料、连结料和助剂之间的颜料、连结料和助剂之间的匹配性匹配性? 颜料的预处理颜料的预处理? 墨料研磨分散墨料研磨分散4. 油墨颜料分散润湿性能的影响因素油墨颜料分散润湿性能的影响因素The Theory of Printing
7、Material（一）颜料颗粒的表面特性（一）颜料颗粒的表面特性1. 原生颗粒（一次颗粒）和二次颗粒原生颗粒（一次颗粒）和二次颗粒二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性? 颗粒细小，其比表面积极高，表面自由能很大颗粒细小，其比表面积极高，表面自由能很大 （高能不稳定态高能不稳定态），彼此聚集（），彼此聚集（低能稳定态低能稳定态）；）；? 颜料在油墨中是以颜料在油墨中是以二次颗粒二次颗粒的状态出现。的状态出现。2. 颗粒表面力、范德华力和氢键力颗粒表面力、范德华力和氢键力The Theory of Printing Material（二）颜料与连结料的结合（二）颜料与连结料的结合iGS
8、SLW1. 浸湿功（浸湿功（Wi）二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性=GS：固：固-气界面能，即固体的表面能；气界面能，即固体的表面能； SL：固：固-液界面能。液界面能。反映固体被润反映固体被润 湿的能力湿的能力如何如何 来提高来提高 颜料浸湿颜料浸湿 能力？能力？2. 颜料含水量的影响颜料含水量的影响The Theory of Printing Material（三）油墨分散体系的稳定性（三）油墨分散体系的稳定性 1. 固固-液界面能（液界面能（SL）SL越高，系统越不稳定，固液亲
9、和性不好，固液越高，系统越不稳定，固液亲和性不好，固液 易分离沉聚。易分离沉聚。2. 不同组合形式不同组合形式 ?亲水性颜料亲水性颜料+亲水性连结料亲水性连结料?亲油性颜料亲油性颜料+亲油性连结料亲油性连结料?亲油性颜料亲油性颜料+亲水性连结料；亲水性颜料亲水性连结料；亲水性颜料+亲油性连结料亲油性连结料二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性二、油墨的结构及其稳定性The Theory of Printing Material分散颜料在连结料中的逐步絮凝现象分散颜料在连结料中的逐步絮凝现象The Theory o
10、f Printing Material3. 双电层理论双电层理论The Theory of Printing Material4. 空间位阻理论空间位阻理论吸附层：足够厚、锚固牢吸附层：足够厚、锚固牢The Theory of Printing Material三、表面活性剂与油墨分散三、表面活性剂与油墨分散亲水基团（极性基团）亲水基团（极性基团）亲油基团（非极性基团）亲油基团（非极性基团）（一）表面活性剂及其分类（一）表面活性剂及其分类? 指具有固定的亲水亲油基团，能定向排列，能降低表面张指具有固定的亲水亲油基团，能定向排列，能降低表面张力并改变体系界面状态的物质。力并改变体系界面状态的物质
11、。? 阴离子、阳离子、两性；阴离子、阳离子、两性；? 非离子表面活性剂。非离子表面活性剂。The Theory of Printing Material（二）表面活性剂性质（二）表面活性剂性质? 表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度，简称表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束浓度，简称CMC。? 低于低于CMC时时，界面吸附和定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而界面吸附和定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而迅速降低；迅速降低；? 等于等于CMC时时，表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜，此时表表面活性剂已在溶液的界面上排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点；面张力降至最低点；?
12、大于大于CMC时时，此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用性能的影响此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用性能的影响不大。不大。1. 临界胶束浓度（临界胶束浓度（critical micelle concentration）The Theory of Printing Material? HLB值是亲水性值是亲水性(Hydrophilic)和亲油性和亲油性(Lipophilic)的平衡的平衡(Balance)的的简称。简称。? 表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值，就称为亲水表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值，就称为亲水亲油平衡值，简称亲油平衡值，简称HLB值。值。2
13、. 亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值HLBThe Theory of Printing Material（三）表面活性剂在油墨中的应用（三）表面活性剂在油墨中的应用? 提高连结料的润湿能力提高连结料的润湿能力? 降低油墨的粘度降低油墨的粘度? 提高油墨固含量（表面活性剂增溶作用）提高油墨固含量（表面活性剂增溶作用）? 改善油墨的流变性质改善油墨的流变性质? 稳定油墨体系稳定油墨体系? 改善颜料颗粒的分散效果、使印刷墨层排列致密改善颜料颗粒的分散效果、使印刷墨层排列致密? 降低颜料颗粒的表面能，提高分散效率，降低研磨能耗降低颜料颗粒的表面能，提高分散效率，降低研磨能耗1. 表面活性剂的作用表面活性剂
14、的作用The Theory of Printing Material? 阳离子高分子分散剂（有时加偶合剂）防止油墨产生色散、浮色阳离子高分子分散剂（有时加偶合剂）防止油墨产生色散、浮色 ? 木质素磺酸钠、聚羧酸钠盐等阴离子表面活性剂用于水性油墨分散剂木质素磺酸钠、聚羧酸钠盐等阴离子表面活性剂用于水性油墨分散剂 ? 炔二醇表面活性剂，作为高速印刷水性油墨表面活性剂炔二醇表面活性剂，作为高速印刷水性油墨表面活性剂 ? 胶版印刷油墨用表面活性剂：二辛基磺酸丁二酸钠胶版印刷油墨用表面活性剂：二辛基磺酸丁二酸钠2. 油墨常用表面活性剂油墨常用表面活性剂（1）颜料分散剂）颜料分散剂? 低分子表面活性剂低分
15、子表面活性剂 ? 高分子表面活性剂高分子表面活性剂 ? 偶合剂颜料分散剂偶合剂颜料分散剂（2）表面活性剂在印刷油墨中的其他应用）表面活性剂在印刷油墨中的其他应用The Theory of Printing Material一、印刷油墨生产概况一、印刷油墨生产概况第二节第二节 印印刷油墨的制造工艺和设备刷油墨的制造工艺和设备准备准备配料搅拌配料搅拌研磨研磨分散分散检测调整包装检测调整包装连结料的制备连结料的制备颜料的选择颜料的选择助剂的选择助剂的选择油墨各组分的油墨各组分的 初步混合初步混合润湿润湿The Theory of Printing Material二、浆状油墨的制备二、浆状油墨的制备
16、1工艺工艺干粉法干粉法湿浆法湿浆法The Theory of Printing Material? 反应釜反应釜? 搅拌机搅拌机? 三辊轧墨机（研磨机）三辊轧墨机（研磨机）? 捏合机捏合机? 装桶机装桶机? 过滤设备过滤设备2设备设备The Theory of Printing Material行星式搅拌机行星式搅拌机、蝶形桨搅拌机和高速叶轮搅拌机、蝶形桨搅拌机和高速叶轮搅拌机（1）搅拌机）搅拌机完成润湿和初步分散。完成润湿和初步分散。? 作用作用（2）三辊轧墨机）三辊轧墨机? 将大颗粒的颜料聚集体破碎成直径为将大颗粒的颜料聚集体破碎成直径为1015微米以下微米以下 的小颗粒；的小颗粒；? 用连结料替换掉颜料颗粒表面吸附的水分或空气；用连结料替换掉颜料颗粒表面吸附的水分或空气；? 使颜料小颗粒均匀地分散在连结料中。使颜料小颗粒均匀地分散在连结料中。第二节第二节第二节第二节第二节第二节 印刷油墨的制造工艺和设备印刷油墨的制造工艺和设备印刷油墨的制造工艺和设备印刷油墨的制造工艺和设备印刷油墨的制造工艺和设备印刷
