インクは染料で構成されており、紙の繊維に吸収されます。鉛筆はグラファイトで構成されており、紙の繊維に付着しています。インクを消そうとしても染料は残っていますが、鉛筆を消そうとするとグラファイトは消えてしまいます。
棚にある本から、手元にある新聞、雑誌、書類に至るまで、私たちは紙に書かれたインクと頻繁にやり取りしています。明らかに、携帯電話技術の台頭以来、私たちはこれを以前ほど行っていませんが、デジタルの言葉よりも印刷された言葉にはまだかなり懐かしいものがあります.
インクを紙に押し込む作業は 2,000 年近く前から行われており、世界中の文化の知識と情報を共有するための最も重要な要素の 1 つとなっています。ただし、インクは奇妙な弾力性のある素材であり、いくつかの注目すべき例外 (安価に印刷された新聞など) を除いて、インクは常にページにくっつきます。あなたはこれまで数え切れないほどのインクで印刷されたページを読んできましたが、何がページにインクを保持しているのか疑問に思ったことはありませんか?
紙とインクの科学
紙の大部分は、基本的なレベルで同様の方法で製造されています。繊維 (セルロース製) が均一に分布しており、繊維の間に小さなくぼみがあり、しばしば細孔と呼ばれます。これらの細孔は本質的に微視的であり、本質的に毛細管現象によってインクを「吸い込みます」。
紙繊維スーパーズーム (写真提供:tks2 / Fotolia)
ご存じない方のために説明すると、毛細管現象とは、液体が重力に逆らって、または重力の助けなしに狭い空間に移動する珍しい能力です。この現象は、浜辺で砂が濡れる様子から、ペンキが絵筆の小さなチューブや毛の上を移動する様子まで、実際にいたるところで見られます。これは、外部表面と液体表面の両方に作用する分子間力の結果として発生します。
液体 (この場合はインク) の表面張力と紙繊維の接着特性の組み合わせにより、インクが紙の細孔に移動し、そこで乾燥するまで残ります。紙にはさまざまな「空隙率」がありますが、写真印刷用の光沢のある紙には空隙率がまったくなく、繊維を完全に包み込み、インクが浸透して乾燥するのを防ぎます。空隙率の違いは、インクが乾くまでの時間に影響します。
吸水性の高い紙は、吸水量が多いほど酸素が届きにくくなるため、乾くのに時間がかかります。したがって、酸素にさらされて乾燥している表面により多くのインクがあるため、わずかに光沢のある紙 (ただし、まだ多孔質) はより速く乾燥します。
ペンを消去できないのはなぜですか?鉛筆は確実に消せます…
鉛筆は主にグラファイトで構成されており、紙の上で鉛筆を描くと、グラファイトの粒子が紙の繊維にくっついて、書いたばかりのマークや文字が残ります。従来の消しゴムを使用してこれらのグラファイトの跡を消すと、表面がゴムになって摩擦が生じ、ゴムの分子が加熱されて粘着性が生じます。これらの粘着性分子は、紙繊維の最上層にあるグラファイト粒子を引き抜きます。いきなり、ふふっ！グラファイトの線はもうありません。
鉛筆を使う理由！ (写真提供:zimmytws / Fotolia)
ただし、インク ペンで使用される染料は液体であり、紙の繊維の奥深くまで浸透するため、ペンは異なります。ペンの跡が乾いてから消そうとすると、ゴムは分子間力を分離できず、物理的に染料が乾いたレベルまで引っ掻いて文字を消す必要があります。しかし、非常に高い多孔性を持つ多くの種類の紙では、インクがほぼ完全ににじみ出す可能性があり、紙自体を破壊せずに従来の消しゴムで消すことは不可能です!
インクは役割を果たしますか?
インクが紙に吸収されて乾燥する理由は、使用する紙の種類だけではありません。インク自体も役割を果たします。現在、インキにはさまざまな種類がありますが、本や新聞の印刷に主に使用されているのは、さまざまな界面活性剤、樹脂、ワックス、潤滑剤、乾燥剤に加えて、カーボン ブラック顔料です。この顔料は、多くの人がワニス (またはビヒクル) と呼ぶものと混合され、色成分を紙に移動させます。その時点で、ワニスはインクの硬化 (または乾燥) を助ける役割も果たします。
「インクの乾燥」（写真提供：Giuseppe Porzani / Fotolia）
このワニスは、樹脂、鉱物油、植物油で構成されており、これらが連携して乾燥を促進します。鉱物油は吸収する必要がありますが、樹脂と植物油は薄い層に広がると酸化します。これにより、下のインクの一部が完全に硬化していなくても、表面の乾燥が促進されます。よく設計された乾燥剤と界面活性剤の混合物を含むインクを選択すると、もちろん、濡れない限り、インクは何年も紙の上に保持されます!
私たちの指にインクが付いているのは何ですか?
安価に印刷された新聞は、吸水性の高い紙と、より安価な鉱物油ベースのインクを使用しています。これらのタイプの油は、紙を加熱するとよりよく乾きますが、新聞は非常に速く印刷されます (毎分数千ページ)。そのため、紙が新聞スタンドに出荷される前に紙を加熱して適切に乾燥させる時間はありません。
印刷されたばかりの新聞のインクの一部は紙の内側の繊維に残りますが、新聞の大きなスタックでは、残りのインクを乾燥させるために利用できる酸素が十分にありません.そのため、紙をめくっていると、指の皮膚がインクをいくらか吸収します (記事の冒頭で説明したように、毛細管現象によって)。
指が少し汚れても構わないのであれば、新聞を読むことは今でも愛されている娯楽かもしれませんが、本来の場所にとどまらないインクに寛容でない人にとっては、ニュースを読んだほうがよいかもしれません。スマートフォンの画面に！
