Энциклопедия Кольера - чернила

жидкий или пастообразный материал, используемый для письма, черчения или печати с целью записи информации на достаточно долговечном носителе. Египтяне нашли подходящий материал для письма на папирусе за 2500 лет до н.э. Их чернила состояли из водорастворимых натуральных смол, клея и воды или, возможно, масла в смеси с порошкообразным животным или растительным углем в качестве красящего вещества. Современные чернила имеют мало общего с вышеупомянутым примитивным материалом древних времен, за исключением одного свойства. Все чернила представляют собой однородные смеси носителя и красящего вещества с другими веществами, часто добавляемыми для придания материалу особых свойств. Носителем может быть простой растворитель, но большинство носителей состоит из растворителя и растворенной в нем смолы или другого достаточно летучего соединения с адгезионными свойствами; иногда в качестве носителей используются очищенные или неочищенные масла. Красящее вещество представляет собой смесь пигментов или красителей.

Чернила для письма. Чернила для письма должны обладать рядом особых свойств, чтобы отвечать своему назначению. Самые общие из этих свойств однородность, текучесть, физическая и химическая стабильность, по возможности слабый и безвредный запах, интенсивный цвет и образование нелипкой пленки по высыхании. Растворителем для этих чернил обычно является вода, хотя к ним могут добавляться в небольших количествах органические растворители для улучшения текучести и стабильности. В качестве красящего вещества в чернилах для письма обычно используется водорастворимый органический краситель. Однако чернила с такими красителями недолговечны и сравнительно быстро обесцвечиваются. В тех случаях, когда требуется длительная сохранность документов, в чернильную смесь в качестве стабилизатора добавляют некоторое количество железосодержащего соединения. Чернила для документов обычно представляют собой растворенные в воде смеси дубильной кислоты, галловой кислоты, сульфата железа (II) (стабилизатор) и синего красителя. Такие чернила первоначально имеют синий цвет, однако при воздействии воздуха образуется галлотаннат железа (III) и чернила постепенно чернеют. Галлотаннат железа высокостабильное соединение, однако если он все же разлагается до оксида железа, то чернильная пленка сохраняется на бумаге и может быть обработана раствором галловой или дубильной кислоты, восстанавливающим ее черный цвет. Индийские чернила (тушь), используемые для черчения, представляют собой долговечную суспензию газовой сажи в смеси с шеллаком, бурой или мылом в воде. Сухая чернильная пленка, содержащая шеллак, достаточно водостойка и долговечна.

СТРАНИЦЫ КОРАНА (15-16 в., Миланская библиотека).Чернила для печати. Смеси носителей с красящим веществом, переносимые на основу специальной машиной с целью создания отпечатка, называются печатными чернилами (печатной, или типографской, краской). Их базовый состав зависит от технологии печати. Сегодня практически все используемые технологии печати подразделяются на три основные категории: высокая, плоская (литографская или офсетная) и глубокая (металлографическая или ротационная) печать. В процессе высокой печати краска наносится на выступающую металлическую поверхность. Отпечаток с этой рельефной поверхности обычно делается на бумаге. В процессе плоской печати краска наносится на плоскую металлическую или каменную поверхность, предварительно обработанную таким образом, чтобы краска удерживалась только в ее определенных местах; отпечаток с этих мест передается на бумагу или другую аналогичную поверхность. В процессе глубокой печати используются химически вытравленные или выгравированные выемки в поверхности печатной формы; выемки наполняются краской, которая затем переносится на печатаемую поверхность, создавая отпечаток вытравленного рисунка. Состав печатной краски определяется используемой технологией печати. Для высокоскоростных машин ротационной глубокой печати требуются маловязкие краски, которые легко заполняют мелкие ячейки, вытравленные на поверхности формного цилиндра, эффективно удаляются ракелем с пробельных (непечатающих) элементов формы и мгновенно переносятся на поверхность при контакте с ней. Поскольку краски для ротационной глубокой печати высыхают в основном путем испарения и лишь частично в результате поглощения жидкости бумагой, носитель должен содержать высоколетучие растворители. Смолы или связующие с пигментами в составе носителя должны хорошо растворяться в растворителе и по нанесении на основу оставлять отпечаток, который быстро высыхает и прочно держится. Краски для глубокой печати с помощью гравированных стальных или медных пластин (гравюр) содержат носитель совершенно иного типа, имеющий густую маслообразную консистенцию. Они не должны содержать жиров, потому что после заполнения выемок избыток краски должен легко удаляться с пробельных участков пластины. Поскольку в этом медленном, требующем высокой точности процессе в качестве печатной основы обычно используется жесткая бумага и другие плотные материалы, медленная сушка отпечатков обусловлена плохим поглощением чернил основой. Чтобы краска не засыхала в выемках, применяются медленно сохнущие растворители. Однако растворитель должен быть достаточно летучим, а связующее достаточно густым, чтобы нанесенная на основу краска хорошо высыхала и не была липкой. Процесс сушки краски для высокой и плоской печати лишь в малой доле основан на испарении. Обычно краски для высокой печати обладают большой вязкостью, густотой и липкостью, когда находятся в печатной машине. Краски для литографской печати еще гуще, однако менее вязки и довольно липки. В качестве носителей таких красок используются полимеризованные масла или смолистые лаки с сушителями; сушатся они в основном посредством окисления. Льняное, тунговое, соевое масло, льномасляные лаки типичные ингредиенты таких печатных красок. Носители для флексографии и газопламенной сушки содержат небольшую долю летучих растворителей. Вязкость этих носителей регулируется количеством растворителя и свойствами используемого связующего. Назначение печатной продукции также играет роль в определении состава носителя. Например, краски для печати журналов не подойдут для печати целлофановых оберток конфет, поскольку их носитель не обладает достаточной липкостью и может быть размягчен ингредиентами конфеты. Выбор компонентов носителя определяют такие свойства, как блеск, запах, прозрачность, стойкость к царапанью, истиранию и действию химреактивов. В качестве красящего вещества используется пигмент (в отличие от красителя это нерастворимый компонент печатной краски). Он размалывается исключительно тонко, поскольку должен быть однородно распределен в носителе. Некоторые неорганические пигменты, включая гидратированные оксиды железа, мел и каолин, встречаются в природе, и для использования в печатной краске их требуется только размолоть, промыть и очистить. Важные неорганические пигменты, выпускаемые промышленностью, хромовый желтый, железный синий, молибдатный оранжевый, кадмиевый красный и диоксид титана. Органические пигменты это нерастворимые красящие вещества, изготавливаемые из природных или синтетических красильных материалов. Ганза желтый, бензидиновый желтый, метиловый фиолетовый, переливчатый синий, эозин, флоксин и литолевый красный наиболее распространенные пигменты этого типа. За немногими исключениями черные пигменты, применяемые в печатных чернилах, состоят из углерода: в основном это сажа (газовая, печная или ламповая). Смесь порошков алюминия и меди или порошок бронзы используется для создания металлического оттенка. Присутствие пигмента влияет на такие свойства печатных красок, как блеск, прозрачность, консистенция, долговечность, стойкость к выцветанию и воздействию масел и мыла. Выбор подходящих пигментов ограничивается назначением данной печатной продукции.

Производство печатных красок. Главный процесс в производстве печатных красок размол пигмента и его диспергирование в носителе. Для большинства красок высокой и плоской печати этот процесс проводится в вальцовых мельницах, вальцы которых вращаются с немного различающимися скоростями. При смешении летучих веществ, например при приготовлении красок для глубокой печати, используются шаровые мельницы. Для изготовления носителей, смешения, гомогенизации и обработки промежуточных и конечных продуктов применяется соответствующее химико-технологическое оборудование.

Краски для газет. Состав газетных типографских красок выбирается так, чтобы обеспечить быструю печать с приемлемым качеством воспроизведения. В данном случае долговечность и стойкость к истиранию малозначащие факторы, поскольку срок службы газеты короток и из соображений экономии нецелесообразно использовать дорогие красочные материалы, придающие изделию высокое качество. Газетные краски довольно жидкие, особенно когда они предназначаются для высокоскоростных ротационных печатных машин, которые одновременно запечатывают обе стороны бумаги. Если они имеют черный цвет, то почти целиком состоят из носителя на основе минерального масла и углеродной сажи в качестве пигмента с малой добавкой тонирующего красителя или пигмента, чтобы подавить коричневые тона масла и подчернить пигмент. Вещества-сушители обычно не добавляются; сушка происходит в результате поглощения масла газетной бумагой. В цветных газетных красках используют очищенные масла или прозрачные смоляные носители для получения чистых цветов. Если по условиям печати требуется применение нескольких цветов, то отпечаток одного цвета наносится поверх другого; при этом используются более дорогие краски, содержащие вещества-сушители.

Специальные печатные краски. Для печати этикеток и оформления таких изделий, как стеклянные бутылки, обои, упаковка из пластиковой пленки, банки из алюминиевой фольги, тюбики для зубной пасты, пергамин, целлофан, текстиль, металлические игрушки и контейнеры, требуются специальные краски. Кроме носителя-пленкообразователя и красящего вещества, они содержат дополнительные вещества, придающие краске специальные характеристики. Химик-полиграфист так подбирает состав печатных красок, чтобы они соответствовали свойствам поверхности, на которую наносятся.

См. также Полиграфия.

СИМПАТИЧЕСКИЕ ЧЕРНИЛА

Симпатические чернила, называемые также невидимыми или секретными чернилами, остаются невидимыми невооруженным глазом, пока не подвергаются выявляющей их обработке. Определение "симпатические" впервые использовал для таких чернил французский химик Н. Лемери в своем Cours de Chymie (1675).

Историческая справка. Филон Александрийский (1 в. н.э.) впервые указал состав для таких чернил; он описал способ письма с помощью экстракта из чернильных орешков и обработку документа раствором железо-медной соли, которая придавала написанному тексту темносиний цвет. Овидий (43 до н.э. 18 н.э.) рекомендовал влюбленным способ тайнописи молоком, выявляемой посыпанием бумаги сажей. После сдувания сажи на бумаге остаются ее мельчайшие частицы, прилипшие к тем местам, где были буквы, написанные молоком. Плиний Старший (ок. 23-79) в своей Естественной истории упоминает о соках растений, надписи которыми выявлялись таким же способом. Есть сведения, что в 9 в. арабские священники писали симпатическими чернилами имя пророка Мухаммеда на камнях, и эти надписи становились видимыми от воздействия тепла прикоснувшейся к ним руки. В средневековой Европе секретные чернила нередко применялись мошенниками для демонстрации аналогичных "чудес". В период с 14 по 17 вв. папский двор, итальянские города-государства и другие страны применяли тайнопись для передачи секретной дипломатической корреспонденции. Во время Войны за независимость в Северной Америке невидимые чернила использовали как американские колонисты, так и британцы. Простые симпатические чернила, применявшиеся до Первой мировой войны, довольно легко выявлялись. Во время обеих мировых войн применение таких чернил широко распространилось, причем состав чернил стал более сложным, что затрудняло их выявление. Современные методы изучения документов достигли такого уровня, что сейчас вряд ли найдутся секретные чернила, которые не удалось бы обнаружить.

Виды чернил. Симпатические чернила классифицируются различными способами. Э. Митчел и Т. Хепворт различают их по цвету при проявлении, а Ф. Марживаль по методам обнаружения. Еще один способ классификации определяется природой чернил, основу которых могут составлять: 1) кровь и выделения тела (пот, слюна, моча); 2) пищевые растворы и соки фруктов, овощей и растений; 3) химические препараты (кислоты, основания и соли); 4) разнообразные вещества, включая мыльные растворы и клейкое вещество растений. Используются и довольно распространенные вещества, доступные в жидком состоянии или в растворе: уксусная кислота (бесцветный уксус), вишневый и цитрусовые соки, кальцинированная и питьевая сода, рис, соль, сахар, вода, квасцы, аспирин, гуммиарабик, борная кислота, бура, крахмал, аммиак, сульфат магния (соли Эпсома), сульфат меди, нитрат серебра (или аргирол) и иод. Материалы, на которых можно писать симпатическими чернилами, разнообразны. Шире всего используется бумага, реже ткани, тогда как стекло, дерево, металлы и пластмассы применяются редко. Для письма некоторыми видами симпатических чернил требуются специально подготовленные поверхности.

Методы выявления. При изучении документов для обнаружения тайнописи используются оптические, механические, термические и химические методы. Оптические методы включают просмотр в видимом свете, под проникающим излучением, в ультрафиолетовом свете от кварцевой лампы и в инфракрасных лучах, а также использование фотографии. Видимый свет направляется на документ прямо или наклонно, а сам документ размещается на матовом светотехническом стекле, причем подсветка создается расположенной под ним лампой накаливания с матированной колбой. При таком просвечивании надпись, содержащая нитрат серебра, темнеет и становится видимой. Проникающее излучение может направляться на документ прямо, наклонно или почти параллельно поверхности. Многие виды чернил флуоресцируют в ультрафиолетовых лучах. Механические методы включают:

1) посыпку бумаги тонким порошком графита, охры, сурьмы или оксида железа; 2) воздействие парами иода; 3) увлажнение водой, растворами иода (иногда с добавлением иодида калия), ультрамарина или других красителей. Термическое исследование обычно проводится путем воздействия на тайнопись умеренно нагретым телом, например утюгом; при этом надо позаботиться о том, чтобы не повредить документ. Надписи, содержащие нитрат калия, обнаруживаются касанием их открытым пламенем, в результате чего это соединение разлагается. Следует соблюдать осторожность с учетом того, что некоторые кислоты разлагают как надпись, так и бумагу. Химические методы охватывают:

1) воздействие парами аммиака, перекиси водорода или сероводорода; 2) увлажнение специальными растворами; 3) погружение в химическую ванну; 4) выполнение контактных фотографий с применением специальных химреактивов или без него. Современные методы обнаружения тайнописи оставляют преступникам мало шансов на успешное использование симпатических чернил.