炭黑是一個(gè)統(tǒng)稱，它是指在一定條件下，經(jīng)部分燃燒或熱裂解碳?xì)湟后w的一種氣體而得到的粉末狀的黑色顏料。油墨用的炭黑一般通稱6#色素，在我國(guó)的生產(chǎn)廠家有:丹東、沈陽(yáng)、天津、河南、四川等廠家，隨著改革開放的深人，國(guó)外的炭黑產(chǎn)品也相繼進(jìn)人我國(guó)，例如美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家。就其質(zhì)量而言，由于原材料、生產(chǎn)設(shè)備、操作條件、技術(shù)力量等原因，所以得到的炭黑的性質(zhì)也就不同。炭黑的好壞主要表現(xiàn)在顆粒尺寸的大小，其疏松性、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、耐油性以及表面化學(xué)性質(zhì)等方面，也各有差異。

一、油墨的分類及主要成分

印刷油墨可按印刷方式、顏色、連接料性質(zhì)、墨膜性能等進(jìn)行分類，對(duì)選用炭黑來(lái)說(shuō)，以印刷方式來(lái)分類較為適宜.

⑴凸版油墨 單張凸版油墨、凸版油墨、凸版膠印油墨、單張紙柔性版油墨等。

⑵平版油墨 單張紙膠印油墨、輪轉(zhuǎn)膠印油墨、膠印油墨、金屬版油墨、干式平版油墨等。

⑶凹版油墨 單張凹版油墨、凹版輪轉(zhuǎn)油墨、凹版膠印墨。

⑷絲網(wǎng)油墨 單張紙絲網(wǎng)版油墨、輪轉(zhuǎn)絲網(wǎng)版油墨和眷寫(油印)油墨等。

油墨是由顏料、連接料和助劑經(jīng)充分?jǐn)嚢?，反?fù)研磨而成的均勻的有色膠黏狀流體。

顏料是不溶于水、油和其他介質(zhì)的，只能分散在膠黏狀連接料中，反射特定波長(zhǎng)光線的固體粉狀物質(zhì)，它是使油墨顯示一定顏色的著色劑，并直接影響著油墨的流變性、干燥性和各種耐抗性性能。

顏料可分為無(wú)機(jī)顏料、有機(jī)顏料(包括顏料性染料)，在彩色油墨中多數(shù)選顏色鮮艷、著色力強(qiáng)的有機(jī)顏料，在非彩色油墨中，則以無(wú)機(jī)顏料為主。顏料中還包括在油墨中起填充劑作用的體質(zhì)顏料。

連接料是一種具有一定黏稠度和流變性的膠黏狀流體物質(zhì)，它是顏料的分散介質(zhì)和成膜劑.除了傳統(tǒng)的油脂型油墨采用單一的聚合干性植物油作連接料外，當(dāng)今的油墨，有的選用高熔點(diǎn)、高黏度的樹脂，也有的使用低軟化點(diǎn)、中黏度的樹脂或干性植物油或動(dòng)物油。此外在連接劑中還加有有機(jī)溶劑，包括烴類、醇類、酮類、酯、類和甘油類溶劑等.

助劑是在油墨組成中，為改善成調(diào)整其著色力、干燥性以及流變性等所添加的，使油墨能適應(yīng)印刷工藝條件的各種要求的輔助成分。常用的助劑有流動(dòng)性調(diào)整劑、干燥性調(diào)整劑(催干劑和止干劑)、黏度調(diào)整劑、稠度調(diào)整劑、耐抗性調(diào)整劑、防滲色劑、防粘臟劑、分散潤(rùn)濕劑等。

二、炭黑的性質(zhì)對(duì)油墨的影響

1.炭黑是黑色油墨中的主要顏料

炭黑性質(zhì)的好壞，直接影響黑墨的質(zhì)量和印品美觀。我們知道：炭黑是烴類不完全燃燒或裂解的產(chǎn)物，其主要成分是碳，用電子顯微鏡看，可以觀察到它是由近于球狀的膠體粒子或粒子和粒子熔接在一起的聚集體。在日常我們所看的炭黑粉末，都是由若干聚集體依靠物理結(jié)合力結(jié)合或邀結(jié)在一起的附集體。為此，炭黑性質(zhì)的優(yōu)劣仍是炭黑影響油墨黑度度和色相的因素。

2. 炭黑的結(jié)構(gòu)

眾所周知，想要得到純粹黑色是困難的，因?yàn)槭聦?shí)上所有的黑色物質(zhì)都不是絕對(duì)黑的。所以說(shuō)是炭黑的顏色不僅與顆粒的大小、色相有關(guān)，而且與顆粒的表面結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，就是說(shuō)，炎黑的粒徑越小，黑度越高;粒徑越大，黑度越低，較小的粒徑即等于較高的黑度，并且影響著其他性能，諸如吸油量、分散性等，也就是說(shuō)，在油墨中加人同等量的炭黑，效果是不一樣的，較細(xì)粒子的炭黑將使油墨黏度增高，較粗粒子的炭黑將會(huì)使油墨無(wú)法流動(dòng)，為此，要想得到適中的炭黑就需要更多的能量給發(fā)黑以充分的分散，直到滿意為止。另外，炭黑較小的粒子和較大的粒子相比，顯示的色相也有很大的差距。

結(jié)構(gòu)這一術(shù)語(yǔ)是指炭黑的原始粒子是多或是少地聚集或熔合成如海綿狀的較大的立體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的測(cè)定是以100g炭黑吸收的鄰苯二甲酸二丁酯(DBP) 的量，以mL來(lái)表示。DBP吸收量隨著結(jié)構(gòu)的增加而增加?？傊?，高結(jié)構(gòu)意昧著，在相同炭黑加入量產(chǎn)生高黏度;就結(jié)構(gòu)而言，僅在預(yù)先特定的黑度要求時(shí)是最重要的。于是，在規(guī)定要求的黑度下，可選擇不同黑度的炭黑。

如上所說(shuō)，要想選擇適中的炭黑，就必須了解炭黑的性能、結(jié)構(gòu)，炭黑的添加量，油墨生產(chǎn)的工藝性，才能提高油墨的技術(shù)水準(zhǔn)。

炭黑的結(jié)構(gòu)、黏度和分散性之間的關(guān)系也同樣影響著最終產(chǎn)品的光澤、流動(dòng)性和色相。高結(jié)構(gòu)槽法炭黑和低結(jié)構(gòu)爐法炭黑，這兩種發(fā)黑都有氧化處理的和不氧化處理的。一般而言，經(jīng)過(guò)氧化處理的炭黑能改善其分散性，不經(jīng)過(guò)氧化處理的炭黑，分散性就差得多。但是，低結(jié)構(gòu)爐法炭黑(吸油量為43~52ml/100g)適用于基料含量特別低、流動(dòng)性良好和高光的場(chǎng)合。

精法發(fā)黑的主要優(yōu)點(diǎn)是在低粘度落劑系統(tǒng)和水性油墨系統(tǒng)中有優(yōu)良的分散性及穩(wěn)定性。

槽法炭黑由于其黑度、分散性和抗絮凝性等，已經(jīng)被廣大油墨廠家所認(rèn)可。

3.炭黑的分散

炭黑比任何顏料更需要分散在載體中，面炭黑的分散體應(yīng)長(zhǎng)期保持在穩(wěn)定的狀態(tài)。

在油墨中，炭黑的分散程度可有很大的變化，而分散的目的應(yīng)使炭黑始終處于一種膠態(tài)之分布中，此分布程度好壞都會(huì)直接影響到色相、黑度、吸油量和遮蓋力。

炭黑的分散主要受制于以下三個(gè)原因:

①炭黑本身的特性:

②載體或分散介質(zhì)的類型;

②所使用的分散設(shè)備。

發(fā)展的分散性與其粒度、表面化學(xué)性質(zhì)以及本身結(jié)構(gòu)相關(guān)，干態(tài)下的炭黑分子并不以單獨(dú)粒子存在，而是存在著內(nèi)聚力，以附聚體存在，即大量聚集體交結(jié)在一起。分散時(shí)必須將這些附聚體打散，載體必須完全包圍這些原始粒子。一 般來(lái)說(shuō)，粗粒徑炭黑比細(xì)粒徑炭黑容易分散，但黑度較低。

細(xì)粒徑炭黑比表面積相對(duì)大得多，必須施加更大分散能量來(lái)達(dá)到徹底的均勻的分散。

在某些介質(zhì)中，炭黑的表面特性對(duì)分散的難易度有很大的影響。高含量的表面氧化炭黑，在基料中分散就容易得多;而表面只含有炭的炭黑，相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較困難。

所有的炭黑表面均有化學(xué)吸附的含氧官能團(tuán)，其含量和炭黑的揮發(fā)分有關(guān)系。炭黑表面含氧量取決于炭黑的制造過(guò)程，接觸法炭黑含量高，爐法炭黑含氧低，但經(jīng)過(guò)表面氧化處理后，含氧量會(huì)增加(含氧量高的炭黑其水分散體的pH值常較低)。

高揮發(fā)分含量的凝黑使油墨有較低的黏度和較大的流動(dòng)性。由于炭黑表面化學(xué)吸附的含氧量復(fù)合物起著類似于表面活性劑的作用，從而使炭黑表面容易被潤(rùn)濕，使其分散性和分散后的穩(wěn)定性均大為增加，但接觸法發(fā)黑和爐黑表面氧化處理的成本均高。由于炭黑有相當(dāng)大的比表面積，因此有吸收大氣中水蒸氣的傾向，炭黑吸濕性取決于表面積的大小，也受表面化學(xué)性的影響。炭黑表面含氧基團(tuán)愈多pH值愈低，炭黑吸濕性就越大。pH值小的炭黑使油墨的抗水性變差，干燥性變差，但有利于在水性油墨中分散。

造粒炭黑比粉狀炭黑較難分散，但有的炭黑也不同，如:中橡化學(xué)公司、日本三菱公司、德國(guó)德固賽公司等炭黑都較為理想?？傊?，炭黑的粒徑較大，結(jié)構(gòu)較高，表面含氧量高時(shí)較易分散，但也受工藝、設(shè)備的影響;同樣品質(zhì)的炭黑，分散好時(shí)，油墨不僅比較好，篩余物小，而且黑度、著色力、光澤和流動(dòng)性都會(huì)變好，相反就不夠理想。

三、油墨的品種不同對(duì)炭黑的要求也不同

1.凸版印刷

墨膜先加到凸起的圖像上，然后再傳遞到紙上。常用凸版墨是質(zhì)地細(xì)膩的黏稠流體。它有相當(dāng)高的“黏性”，能使一層較厚的墨膜附著在版面然后均勻地轉(zhuǎn)移到紙張上，因此使用的炭黑應(yīng)有較好的流動(dòng)性，使油墨在含有10%~15%的炭黑時(shí)仍有適宜的流動(dòng)性能。當(dāng)采用輪轉(zhuǎn)機(jī)時(shí)，輪轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，則要求墨的流動(dòng)性越好。

如要求的油墨有高光澤時(shí)，就需要使用低吸油墨的炭墨。

2.平版膠印

墨膜先將圖像傳遞到橡膠布上，然后再轉(zhuǎn)印到紙上，由于墨膜較薄，故要求油墨有較高的著色力，因此膠印墨中炭黑含量較高(15%~22%)，但應(yīng)有一定的流動(dòng)性及適宜的濃度。

當(dāng)油墨需要光澤時(shí)，應(yīng)選用低吸油墨的炭黑。

3.凹版印刷

要求墨膜能充滿凹處，并易傳遞，因此油墨的黏度應(yīng)很低，易流動(dòng)，易傳遞。另一方面，所印墨膜較厚，油墨中的炭黑含量不應(yīng)太低(10%~15%)，在選擇炭黑上仍需要采用低吸油墨的炭黑，要達(dá)到高固含、低黏度。

同時(shí)，凸版印刷的柔版油墨常用于印刷塑料薄膜、PP膜、PE膜、PVC膜等包裝材料，和凹版墨一樣都是流動(dòng)的液態(tài)，要求油墨易流動(dòng)，易干燥，因此仍需要低吸油量的炭黑。

四.油墨用炭黑今后的發(fā)展方向

隨著改革開放的不斷深人，我國(guó)的輕工業(yè)不斷發(fā)展，包裝印刷不斷提高，對(duì)油量的要求也越來(lái)越高。即要油墨黑度越來(lái)越黑，流動(dòng)性越越來(lái)越好，又要適應(yīng)各種機(jī)型，因此，要求油墨生產(chǎn)廠家要選擇可變性較大，實(shí)質(zhì)上就是要在保證不同油墨性能和印品質(zhì)量的基礎(chǔ)上選擇質(zhì)量能符合要求、價(jià)格又便宜的不同炭黑品種。

       ①混氣和滾簡(jiǎn)法6#炭黑，仍然是目前很好的油墨用發(fā)黑，但其成本和售價(jià)已較高，故宣用那些對(duì)流動(dòng)性要求較高的油墨品種，采用中、低檔炭黑并做到合理使用。

②中、長(zhǎng)流動(dòng)油爐法炭黑，宜降低 DBP值(50~ 70mL/100g)，并改進(jìn)表面氧化處理工藝，使其pH值和揮發(fā)分穩(wěn)定，達(dá)到最佳效益。

③普通色素爐法，重點(diǎn)開發(fā)印報(bào)油墨。如何提高油墨性能、降低成本，這也是生產(chǎn)廠家最關(guān)心的問題。

④低色素爐法炭黑，也是油墨廠家研發(fā)的重點(diǎn)，即要根據(jù)客戶要求，提高油墨質(zhì)量的檔次又能使客戶滿意，達(dá)到生產(chǎn)廠家和客戶雙贏的目的。