印刷基础知识讲座：油墨和色彩(一)

   【集萃网观察】油墨主要是由有色体(颜料和染料)和连结料所组成的。因此，可以认为油墨是颜料和连结料两个工业的综合性企业。尽管大部分油墨工厂不生产颜料，但它也是个大量应用颜料的工业单位。所以，油墨工业除了需要广泛地了解颜料及连结料的特性以及应用性能外，还应进一步掌握它们的制造及基本性能，以至它们二者混(组)合形成的分散体系的一些特性，只有这样，才能将油墨设计、制造得更好。诚然，一个优秀的油墨工作者，他还应进一步掌握，熟悉油墨的使用对象??印刷以及基质(如纸张、塑料薄膜)等方面的情况。否则，他还不能算是一个理想的油墨工作者。

    因而，我们下面将要广泛地讨论与上述内容有关的一些情况，例如色彩、流变学、分散理论、承印物与油墨的关系，各种油墨的制造以及印刷及印刷方面的问题等等。

    除了印刷性能外，油墨的最后表现力还是仰仗于色彩。也就是说一张印刷品的好坏与可见性、真实性主要取决于颜色的效果。因此，油墨的颜色是我们要重点讨论的内容之一。

    关于颜色的理论，一般地说也还是比较深奥的，甚至有不少基本概念还处于不太确切的阶段。因此，我们这里仅从油墨制造的角度出发，对颜色进行一些尽可能的讨论。

    一、辐射能

    太阳发射的电磁波是世界的基本能源之一。

    电磁辐射已是我们生活世界中许多内容的基础。例如无线电，电视广播，X线医学研究，照相，微波热，颜色调(匹)配等等，这一切都是电磁能作用的结果。如果离开了电磁辐射，这些现象也就不存在了。

    电磁辐射的概念，现已被人们所广泛接受。由于电荷的加速作用，能源是始终在不断地产生的，而且以3．0×108米／秒(186，000哩／秒)的恒速通过空间传播出去。

    辐射能所包括的各种情况，都能以辐射波长和频率的概念归纳在范围很宽的电磁光谱中，其关系为；

    C＝vλ

    式中：C=光的速度(辐射能)?3．0×108米／秒；

    v=频率(赫兹)；

    λ=波长(米)。

    电磁光谱可见图中包括波长很短的丫射线以及波长很长的无线电波。

    必须指出，在整个光谱中，可见部分是很狭窄的(从约400?700nm)，这一部分给我们提供了光谱颜色。颜色光谱图中的两端表示人眼对电磁辐射没有感应，而在中间约在555nm处，则表示人眼具有适宜的感应能。

电磁辐射由于电荷的加速运动而发生，一些辐射源的情况如下：

    1．黑体辐射(BlackbodyRadiation)

    金属在受热后颜色就会发生变化，例如先看到的淡红色，温度一般约为500℃(878?)，变暗红色时约为850℃(1562?)，发黄时为1000℃(1832?)，至1150℃(2162?)时为白色，等等。

    据此可以知道：一个热的物体的光的组成是随它的温度而变化的。不同的物质在温度相同时，发射的光量是不同的，如在相同温度时，白炽的炭比白炽的铂能发射更多的波长相似的光。为了使热体辐射有个标准条件，凯氏（注：黑体的绝对温度以凯尔文(Kelvin)范围(K)表示之。）提出了一种“黑体”假设，并把它的最大发射性定为1，而所有其它物体的发射性则只有这种黑体的一部分。并定义：该黑体能吸收所有投射来的光(没有光的反射或透射)，从而又可进一步定义：由黑体来的光，完全是由于它本身的辐射作用所引起的。

    如果假设太阳是个理想的电磁辐射的发射体(黑体)，并假设为辐射的主要部分是光(如它的可见的薄表面)，则太阳表面的有效黑体温度约为5800°K(5527℃)。太阳在此温度时的辐射流中，像可见区一样含有一定比例的紫外区波。

    太阳的温度是从无线电能的接收作用所测得的，其范围自约短波长的6400°K至长波长的1，200，000°K。按照理论计算，太阳的中心温度应为20，000，000°K。

    太阳的辐射不仅是?个明显的混合(光)束(例如它首先接触地球的大气层)，而且，这些辐射与大气相互混合后，会引起明显的变化。如从太阳中辐射流出的高能量紫外线和X线辐射，一般被挡住在地球大气层中的高处，只有火箭和卫星才能测到。在该处可以观察到波长短于180nm的强发射线。这些短波辐射(作用)的碰撞产生了地球的电离层(地球大气层外壳的离子化)。由于氧分子吸收了紫外线，结果在地球表面以上12?30哩处就形成了臭氧(三原子氧)层。

    到达地球表面的电磁辐射是屏蔽波长的异种混合物(约有1／3的热或红外型和2／3的可见光型)，由于其组成可能不同，故有时会分类为“干净天空的光??晴天的光”，“直接阳光”和“北(半天)光”等等。虽然对室外颜色的耐久度没有更好的评价方法，但是技术上仍然需要一些试验室用的光源，以充作平均的太阳光条件。

    为了满足这方面的要求，国际照明委员会(InternationalCommissionOnIIIumination。法文CommissionInternationaledeI′Eclairage，简称C．I．E．)在1931年推荐了几种测定颜色用的标准光源，这些光源在实际的颜色测定工作中是很有用的，即通常说的A光源，B光源和C光源等。C光源即常说的“北半天光”(亦称北向光)。

    2．光化学

    所谓光化学，就是研究由电磁辐射所引起的化学过程。例如紫外、可见、红外辐射能与(吸收)物质之间的反应。

    衣服晒于太阳中会变白，照相感光材料的成像等等都是光化学过程。由辐射能引起的化学过程，有多种形式，如：

    （1）加速反应，否则就处于惰性状态。

    （2）触发反应，当反应开始后，就会连续自发反应下去(如在暗而无光的情况下，氢气和氯气是很少反应的，但在紫外光下就能引起剧烈的反应而爆炸)。

    （3）使反应中的分子变成高能态。

    紫外线固化油墨就是利用这种原理。

    （4）储存光能成化学能，然后以电能的形式慢慢释放，如太阳能电池。
3．光子

    幅射能被物体吸收的基本事实，是由爱因斯坦在1905年的著作中所提出的。

    光化学活性的数量解释是基于量子力学原理的，光量子或电磁辐射的量子叫光子，是一种基本粒子。

    光化学活性的特性是：一个吸收物体能从辐射源得到(增长)更多的能量(比起一般的能源??如传导热来)。有些光化学过程是非常有效的，例如绿色植物经光合作用后能很有效地将光能转变成化学能(如从二氧化碳和水产生碳水化合物)。

    每个光子的能量E(电子伏)与波长的关系为：

    Eλ＝1240／λ

    式中：Eλ=能量(电子伏／光子)；

    λ=波长(nm)。

    以该公式为基础的能量E与λ的关系图可以看出光子在红外区的能量是比较低的。在可见区则具有了一定的水平，在人们的眼睛中足以产生颜色感应，并使照相、晒版中感光材料的化合物活化。进入紫外区后光子的能量就变大了。它与物质的相互反应就剧烈了，光化学效应也比较强烈。

    落在物体上的光子数量是与电磁辐射的密度成正比的。

    4．辐射能对颜料的影响

    电磁能对颜料的影响不像对连结料那样严重。

    以未处理的锐钛型二氧化钛与任何有机连结料制备的分散体，具有严重的粉化(Chalking)作用。这是因为二氧化钛被光还原到了较低的氧化水平之故，这个过程是由紫外线作用后放出的高反应性新生氧氧化周围的连结料所造成的。二氧化钛可被大气中的氧再氧化成原来的状态，但连结料的衰退却再也不能回复，从而造成了很快的粉化。

    由于密度比较高的金红石型二氧化钛有吸收紫外线的倾向，故虽然仍有光还原作用，但对连结料提供了一定的保护作用。二氧化钛经表面处理(如用铝和硅的含水盐类)后，对紫外线的效应可大大降低。假设二氧化钛的光感性是在颗粒表面的一定位置上发生的，则