当前课程知识点：精细化学品生产工艺学 > 第九章 其它精细化学品 > 9.1-2 油墨结构与生产过程 > 讲义 9.1-2
9.1-2 油墨的结构与生产过程
1 油墨的结构
油墨是颜料(含填充料)经过充分的搅拌、研磨后，使细小的颗粒分散在连结料中,形成胶黏状悬浮分散体。在分散体系中，颜料是分散相，连结料是分散介质。颜料和连结料分子，在结构中形成固-液态的胶黏状悬浮分散体系。这种体系不是简单的流体，而是一种复杂而又稳定的胶体结构。
2 颜料在连结料中的润湿及分散状况
颜料颗粒在连结料中的润湿过程，实质是固相的颜料分子与液相的连结料分子之间在界面上相互作用的过程，而分散是润湿过程的继续。油墨悬浮体结构的稳定性与颜料在连结料中的分散状况有关。颜料在制造过程中，经一般机械粉碎后可以看作是由许多细小的颜料颗粒聚集成为较大的颗粒称为颜料聚集体。在油墨制造过程中，当颜料浸入连结料后，颜料聚集体内的空间充满了空气。这种现象称为聚集，如图1a所示。油墨经过搅拌、研磨后，破坏了颜料的聚集状态，成为单个的颜料粒子和连结料接触，这种现象称为分散，如图1b。经过研磨后的墨料颜料颗粒已均匀分散在连结料中，这种分散状况保持不变，由于油墨结构中力的作用以及颜料颗粒表面与连结料亲和力的差异，会导致分散后的粒子又慢慢的聚在一起，重新聚合后粒子间的空间是连结料。此时墨体中单个颜料粒子减少，分布均匀性降低，沉降能力增大，油墨的流动性减弱，这种现象称为“絮凝”， 如图1c。当颜料在连结料中絮凝十分严重时，两个以上絮凝物在一起形成结团现象，使颜料分布极度不匀，沉降力显著增加，出现“返粗”或“沉淀”现象。若分散后颜料粒子之间吸引力小到不能使粒子间产生絮凝时，则颜料会出现定向现象，或为松散结构, 如图1d。颜料的润湿程度与分散状态，不仅取决于颜料颗粒的大小、形状(粒状、棒状、扁平状)和分散度等固有的性质，同时与连结料的性质及表面活性剂的使用有关。
图1 a 聚集现象 b 分散现象 c絮凝现象 d 定向现象
3 油墨的制造工艺
油墨生产大致可分为准备、配料、搅拌、研磨、检验及入库。整个过程比较简单，所用设备及占用厂房不大，但需要较高的技术含量，适合于大学生自主创业。
准备
——是指油墨所需各种原材料的制取和加工，包括将颜料和连结料加工到符合制墨所需要求，清除掉干性植物油所含的游离脂肪酸、色素及磷脂等。
①颜料的制取——主要是合成某些特定的有机颜料，使其颜色稳定
②连结料的炼制
——是从上百种连结料的原料中，根据配方选取几种适合的原料制成具有某种特性的连结料的生产工艺。
连接料的炼制包括：
植物油的炼制
树脂型连结料的炼制
溶剂型连结料的炼制
水基型连结料的炼制
反应型连结料的炼制
配料
——是把配方中规定的颜料和连结料及辅助剂放入专用容器的过程。
配料是决定油墨各项性能的关键因素，直接影响到油墨的质量及印刷适性。
搅拌
——是利用机械的作用使颜料固体粉末与连结料混合，促进连结料从某一方向进入颜料的间隙和毛细孔间隙，润湿而排除颜料周围的空气和水分，达到粗分散的目的。
①方法 开始低速搅拌——以防止未润湿的颜料颗粒飞扬或逸出；搅拌一定时间后再进行高速搅拌——以加强对油墨的剪切力，将颜料团打开。当墨料呈糊状后停机——取出墨料桶，待轧研。
②工具：
星式搅拌机、蝶形搅拌机、高速叶轮搅拌机、双轴向搅拌机
研磨（轧研）——俗称“轧墨”
——是利用机械的方法将颜料加工成原始粒子分散于 连结料中，使油墨形成稳定悬浮分散体。
研磨的目的：
使连结料中的颜料分散，达到印刷时在其所用机型上取得令人满意的效果。
研磨的原理：
依靠剪切力、挤压和摩擦作用来完成颗粒的分散。
较粘稠的浆状油墨——采用三辊轧墨机；
较稀薄的或挥发型油墨——采用球磨机和砂磨机
原理：
三辊磨的三个滚筒的转速不同，因而产生剪切作用使颗粒被碾碎；而且三个滚筒间的压力可进行调节，压力的大小将影响油墨轧研后的细度。
②球磨机和砂磨机
原理：在封闭的容器中放入一定量的球体或砂珠，通过相对运动而产生撞击、摩擦，对液状的墨料进行粉碎，从而达到分散的目的
1）球磨机 ：立式球磨机、卧式球磨机（最普通）
①用于批量生产，每一次装料和出料比较费事；
②密封圆筒内的溶剂不会挥发，十分安全，操作简便，成本较低。
2）砂磨机（立式、卧式）
——分散效果好，颜色被污染的程度低，并可连 续生产，且效率高 。
原理：墨料由罐的底部用压力泵打入，随着搅拌器的高速旋转带动砂珠运动，墨料由上至下被研磨后，通过上部的筛网过滤后流出罐体。
特点：①产量比三辊轧墨机高3-4倍；
②只适合于生产粘度低于1Pa.S（秒帕斯卡）以下的液体油墨。
研磨的作用：
①把颜料的聚集体打散并被连结料润湿；
②能使颜料充分分散；
研磨的缺点：
①不能把颜料粉碎到小于颜料的原始粒子。
②一经存放又可能重新出现聚集，影响油墨的细度和流动性；
调整、检验、装桶 ：根据油墨的配方、质量要求进行调整，检验，检验合格后装桶
油墨产品的黏度与其设备的关系
最终产品 | 预混和 | 分散设备 |
黏稠状彩色油墨 | 低剪切 | 三辊机 |
中等黏度稠状油墨 | 高剪切 | 三辊机或砂磨机 |
低黏度稠状油墨 | 高剪切 | 砂磨机（珠磨设备） |
液态状油墨 | 高速搅拌、高剪切 | 球磨机、砂磨机 |
4 油墨的存储
溶剂型油墨如柔性版印刷油墨和照相凹版油墨存储时往往容易产生种种不稳定的问题，例如颜料沉淀、油墨变质等，下面进行逐一介绍。
4-1 沉淀
溶剂型油墨存储时经常会出现种种不稳定的情形发生:例如，油墨在存放后出现容器上部稀、黏度低、颜色与浓度亦比较差;下部比较稠、黏度大、颜色与浓度亦比较好的现象，严重时甚至出现底部结块现象。这是因为这类油墨的连结料是稀而黏度小的流体，在颜料分散不良，或者采用相对密度大的颜料或填料，长期存放后极易发生沉降问题。解决这类问题的办法是:将油墨重新充分搅拌，使颜料与连结料再次充分均匀混合。如果经充分搅拌也不能达到目的，则该油墨已经无法使用，应考虑更换新的油墨。同时设计这类油墨配方时，应当避免使用相对密度大的颜(填)料。
4-2 酸败
一般发生在醇溶型油墨中，连结料变得发混而不稳定，黏结剂有沉淀出来的现象，酸败大多出现在温度高而湿度比较大的夏季。其原因是油墨中的醇类蒸发了一部分;醇类从潮湿的空气中吸收了一部分水。油墨应该尽可能存放在密闭容器内，并且放在阴凉处;尽量降低印刷环境的湿度;适当降低干燥速度或者采用加热干燥;印刷时墨斗中应尽量少放油墨，做到随用随加。
4-3 油墨分离
与酸化的情况基本相似，不过这种分离是因为油墨中所用的溶剂不当。溶剂系统失去类溶剂作用，溶解性降低;或者是稀释过度，连结料系统失去连结作用导致的。在油墨中加入一些真溶剂，使油墨再恢复平衡，掺入一些新油墨即可以解决。
4-4 触变性不良
触变性是指搅拌前油墨墨丝短而且稠厚不流动，搅拌后油墨墨丝变长，稀而流动性好，但在存放后又会恢复原状。颜料型油墨比较容易出现触变性太大的现象，原因是油墨中颜料含量过多，颜料质量太差(例如润湿性太差，相对密度小而着色力太低等)。油墨中连结料太少，黏度太小或黏结剂不足也会引起这个问题。这时要用泵将油墨不断循环，在加溶剂稀释的同时加入一些连结料。在设计油墨中应采用高浓度的颜料，以减少颜料的用量，颜料在连结料中的润湿性要好，混用-些染料。
小结
油墨的结构
颜料经过充分搅拌、研磨后，使细小的颗粒分散在连接料中，形成胶粘状悬浮分散体。
油墨生产大致可分为准备、配料、搅拌、研磨、检验及入库。
油墨在设计、使用和储存过程中要防止沉淀、酸败、油墨分离及触变形不良现象。
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-第五章 笔记
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-第六章 医药制剂笔记（北林林化17课程要求）
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-第七章 造纸助剂笔记
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-8.3 带锈涂料
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--第八章 涂料笔记
-9.1-1 油墨概述
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-9.1-2 油墨结构与生产过程
--讲义 9.1-2
--考核-习题 9.1-2
-9.1-3 松香在油墨中的应用
--讲义 9.1-3
--习题 9.1-3
-9.2 活性炭纤维
--讲义 9.2
--考核-习题 9.2
--第九章其它精细化学品笔记
-作业：梁希混合式教学笔记（8-9章）
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--讲义 10.2
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--考核-习题 10.4
-第十章 精细化学品的分析检测 学习要点、结构导图及精华笔记
-第十章 精细化学品的分析笔记
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