第11章油墨的流变性与印刷

第十一章油墨的流变性与印刷适性第一节油墨的黏滞性一、油墨的黏度层与层之间的内摩擦力vy剪切流动图FUf12f21f12、f21液体的一对内摩擦力油墨的黏度的含义：指油墨流动时的黏滞程度，它是表征流体流动时的内摩擦力大小的量度。油墨的黏度主要取决于油墨的连接料特性和颜料颗粒的大小、含量及其在连接料中的分散状态。黏度对印刷影响：粘度在印刷中至关重要，受自身结构、环境温度、作用力时间、剪切力及速度的影响。它直接影响印刷质量，如每小时2万印的轮转胶印油墨，其粘度应在10~30Pa•s范围，若粘度太小，在高速运转下会产生墨丝断裂形成“飞墨”现象。相同印数下，纸张结构松软的油墨粘度应低一点，纸张结构紧的要求油墨粘度高一点。否则松软纸用高粘度油墨，将把纸粘坏，产生拉毛现象。粘度对流动性有影响，粘度高，流动性会差些，这主要取决于颜料粒子的形状与分散度。二、粘度的几种表示方法牛顿粘度/动力粘度/粘性系数/绝对粘度运动粘度相对粘度条件粘度表观粘度微分粘度零切变粘度塑性粘度拉伸粘度剪切黏度1、牛顿粘度dYdVYVDdtdtXY)(对于牛顿流体，dYdVDNN)(2sPamsNDNNf1流动度vy剪切流动图FU2、运动粘度smN2为流体的质量密度3、相对粘度相对粘度为流体的绝对粘度与同条件下标准液体的绝对粘度之比。4、条件粘度条件粘度是指一定量流体，在一定温度下从规定直径的小孔中全部流出所需的时间，用秒表示。DQPOD5、表观粘度在非牛顿流体中，流体的切变速率较高，关系为非线性时所采用的粘度。Da6、微分粘度在非牛顿流体曲线上某一点，其切线的斜率即为此点的微分粘度。POD7、零切变粘度当切变速率很低时，假塑性流体表现出牛顿流体的性质，用流变曲线的初始斜率来表示。ODd00DdDd8、塑性粘度OD切应力超过屈服值才发生流动的现象为体系的塑性现象BDBPem9、拉伸粘度在拉伸流动中，拉应力与拉伸应变速率之比。tdtd拉伸流动三、油墨的屈服值屈服值：使油墨产生变形所需要的最小的剪切应力。记为000D流体不产生变形0流体产生变形F第二节各种流体及其流变曲线牛顿流体假塑性流体胀流型流体塑性流体宾哈姆流体一、流体的分类流体牛顿流体非牛顿流体假塑性流体胀流型流体塑性流体宾哈姆流体二、液体的流动性质牛顿流体：符合牛顿流动定律的流体都称为“牛顿流体”，小分子液体与高分子的稀溶液属于此类。其特点：流动曲线是一条通过原点的直线，粘度即是该直线的斜率，粘度不随剪切力和剪切速率的大小而改变，是一个常数。非牛顿流体：凡不符合牛顿流体的称为非牛顿流体，高分子的熔体与浓溶液均属此类。特点是：粘度随剪切力，剪切速率而变，不是常数。流动曲线上与某一切变速率相对应的点与原点相连直线的斜率。流变曲线上任一点斜率称为该切变速率下的稠度ηc。τA0CBDEDτ0三、各种流型的流变曲线（τ-D关系曲线）A：牛顿型流动（流体）B：假塑性流动（流体）C：胀流型流动（流体）D：宾哈姆流动（流体）E：塑性流动（流体）除A之外，B、C、D、E均为非牛顿流体。通常，胶印油墨为宾哈姆流体，雕刻凹版油墨为胀流型流体。指在任何小的外力作用下即能流动的流体，其流动的速度梯度（D）与所加的切应力的大小成正比。水、甘油为牛顿流体O剪切应力速度梯度照相凹版油墨等较稀的油墨1、牛顿流体：2、假塑性流体当流体受到一点外力的作用即可发生流动，但切变速率与切应力不成比例，切变速率增加的比例比切应力多。其表观粘度和微分粘度随剪切速率的升高而降低，称剪切变稀流体。O剪切应力剪切速率假塑性流体的流变方程（幂律流动）为：流动指数nkD)1(n流动系数其表观粘度为：1nakDD3、胀流型流体当流体受到一点外力的作用即可发生流动，但切变速率增加的比例比切应力少。也称剪切变稠流体。其粘度随剪切应力的增加而增加。O剪切应力剪切速率4、塑性流体当流体所加的外力大于它的屈服值后，流体才开始流动，且其切变速率增加得比切应力增加得快。O剪切应力剪切速率05、宾哈姆流体当流体所加的外力大于它的屈服值后，流体才开始流动，且其切变速率和切应力成正比。O剪切应力剪切速率0理想的宾哈姆流动曲线实际上的宾哈姆流体曲线O剪切应力剪切速率eBmB'BpD0B'宾哈姆流体的塑性粘度宾哈姆流体的屈服值DBp第三节油墨的触变性定义油墨的触变性对于印刷工艺的意义触变性产生的机理影响触变性的因素油墨流变曲线的滞后现象一、定义流体在剪切力的作用下网状结构被破坏粘度下降，除去外力时又恢复网状结构，粘度上升。这种随外力变化而引起结构变化的可逆过程，即凝胶和溶胶互变的现象称为触变性。具有这种性质的流体称为触变流体。胶印油墨是典型的触变性流体。二、油墨的触变性对于印刷工艺的意义若触变性太大，输送行程易产生塞流堵墨；在分配行程中，触变性有助于油墨的均匀化和转移传递；在转移行程中，触变性有助于网点清晰、结实。三.触变性产生的机理宾哈姆流体理论双电子层理论架子理论1、宾哈姆流体理论O剪切应力剪切速率0胶印和铅印油墨分子间的滑移2、双电子层理论3、架子理论四、影响触变性的因素针状和片状的颜料粒子比球状颜料粒子制成的油墨触变性大些；颜料粒子在油墨中所占的体积比越大，油墨的触变性也越大；颜料和连接料之间润湿能力强，油墨的触变性较小。胶质油稀释油τττADD0对应于同一个剪切速率，上行线的表观粘度要大于下行线的表观粘度，该现象为滞后现象。触变性流体的流变曲线五、油墨流变曲线的滞后现象第四节油墨的粘弹特性油墨的粘弹性模型油墨的粘着性和拉丝性及其测定油墨的流动性一、油墨的粘弹性模型GdtdGdtd1即GdtdGdtdMaxwell模型G令ttGeeN00松弛时间，与材料的粘滞性和弹性有关t当e0时可视为应力完全松弛，模型内能全部消失。粘弹性模型内能储存能力的大小当应力以极短的时间施加于模型时，此时粘弹性模型绝大部分表现为弹性，Maxwell方程可近似为：dtdGdtdG如，在胶印墨丝拉断时当应力缓慢作用于粘弹性模型，应力作用时间足够长，主要表现为粘性变形，此时Maxwell方程近似为：0dtddtd如，在胶印油墨成丝的过程中材料的松弛时间于所受的应力作用时间的关系ttGeeN00与应力作用时间相比，松弛时间越长，材料的弹性越显著，力学行为越接近于固体；松弛时间越短，粘性越显著，力学行为越接近于液体；当材料的松弛时间一定时，应力的作用时间越短，弹性显著；应力作用时间越长，材料的粘性显著，越像液体。拉丝粘着二、油墨的粘着性和拉丝性1、粘着性（粘性）和拉丝性油墨墨膜在受到动态拉伸作用力下所表现出来阻止墨膜破裂的能力为粘着性。油墨能形成丝状的能力为油墨的拉丝性。2、粘着性对印刷的影响在传墨过程中，粘着性太小，不利于油墨向后传递；粘着性太大，易产生拉毛现象或者把前一层墨膜反粘下来；当油墨在承印物固着时，粘着性太小，墨丝回弹无力，使网点增大铺展，边缘模糊，使印品图文不清晰；相反，则网点边缘光滑结实，图像清晰。一些油墨的粘着性（Tack）单张纸胶印Tack值6~10；卷筒纸轮转胶印油墨Tack值3~6；雕刻凹版油墨Tack值12~16；印书油墨Tack值4.5~6；3、拉丝性对印刷的影响墨丝过短，油墨不能附着到墨辊上；墨丝过长，易产生飞墨。三、油墨的流动性影响流动性的主要因素是油墨的粘性、屈服值和触变性。对较稀的油墨，用流动度来表示流动性。对较稠的油墨，用屈服值、塑性粘度等来表示。流动性流平性下墨性1、流动性Nf12、流平性油墨在容器内或在涂层上使墨膜表面流平的性能。较稠的油墨，其流平性欠佳，易使墨膜表面出现波纹或桔皮状较稀的油墨，其流平性较好。但流平性过大，易使墨膜表面出现流挂现象。3、下墨性油墨在墨斗中不断向下传递的过程。下墨，屈服值低，粘度小下墨，屈服值高，粘度大不下墨，屈服值高，粘度小4、触变性和屈服值与油墨流动的关系油墨的触变性大、屈服值大、粘度过小、丝头短等因素经常使胶、铅印油墨出现不下墨。触变性和屈服值两者任何一个过大都将造成油墨流动困难。一般屈服值大于400Pa或触变指数大于1.6都会产生流动困难。当触变性大到一定程度（3.2），屈服值不管是多少，油墨都将不下墨。本章重点！假塑性流体、胀流型流体、宾哈姆流体、塑性流体、屈服值、表观粘度、绝对粘度、微分粘度触变性及其相应的三种理论和其对印刷工艺的影响油墨的粘着性和拉丝性及其对印刷的影响