油墨的流变性和印刷专家讲座.pptx

第第十十一一章章 油油墨墨流流变变性性与与印印刷刷适适性性油墨的流变性和印刷第1页第一节第一节 油墨黏滞性油墨黏滞性v一、油墨黏度一、油墨黏度层与层之层与层之间内摩擦间内摩擦力力vy剪切流动图剪切流动图FUf12f21f12、f21液液体一对内摩体一对内摩擦力擦力油墨的流变性和印刷第2页v油墨黏度含义：油墨黏度含义：v指油墨流动时黏滞程度，它是表征流体流动时内摩擦力大小量度。指油墨流动时黏滞程度，它是表征流体流动时内摩擦力大小量度。v油墨黏度主要取决于油墨连接料特征和颜料颗粒大小、含量及其在连接料中分油墨黏度主要取决于油墨连接料特征和颜料颗粒大小、含量及其在连接料中分散状态。散状态。v黏度对印刷影响：黏度对印刷影响：v粘度在印刷中至关主要，受本身结构、环境温度、作用力时间、剪切力及速度粘度在印刷中至关主要，受本身结构、环境温度、作用力时间、剪切力及速度影响。它直接影响印刷质量，如每小时影响。它直接影响印刷质量，如每小时2 2万印轮转胶印油墨，其粘度应在万印轮转胶印油墨，其粘度应在1030Pa1030Pas s范围，若粘度太小，在高速运转下会产生墨丝断裂形成范围，若粘度太小，在高速运转下会产生墨丝断裂形成“飞墨飞墨”现现象。象。v相同印数下，纸张结构松软油墨粘度应低一点，纸张结构紧要求油墨粘度高一相同印数下，纸张结构松软油墨粘度应低一点，纸张结构紧要求油墨粘度高一点。不然松软纸用高粘度油墨，将把纸粘坏，产生拉毛现象。点。不然松软纸用高粘度油墨，将把纸粘坏，产生拉毛现象。v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形状与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形状与分散度。分散度。油墨的流变性和印刷第3页v二、粘度几个表示方法二、粘度几个表示方法v牛顿粘度牛顿粘度/动力粘度动力粘度/粘性系数粘性系数/绝对粘度绝对粘度v运动粘度运动粘度v相对粘度相对粘度v条件粘度条件粘度v表观粘度表观粘度v微分粘度微分粘度v零切变粘度零切变粘度v塑性粘度塑性粘度v拉伸粘度拉伸粘度剪切黏度剪切黏度油墨的流变性和印刷第4页v1 1、牛顿粘度、牛顿粘度对于牛顿流体，对于牛顿流体，流动流动度度vy剪切流动图剪切流动图FUv2 2、运动粘度、运动粘度为流体质量为流体质量密度密度油墨的流变性和印刷第5页v3 3、相对粘度、相对粘度v相对粘度为流体相对粘度为流体绝对粘度绝对粘度与与同条件下同条件下标准液体绝对粘度标准液体绝对粘度之比。之比。v4 4、条件粘度、条件粘度 条件粘度是指一定量流体，在一定温度下从要求直径小孔中条件粘度是指一定量流体，在一定温度下从要求直径小孔中全部流出所全部流出所需时间需时间，用，用秒秒表示。表示。QPODv5 5、表观粘度、表观粘度v在非牛顿流体中，流体切变在非牛顿流体中，流体切变速率较高，关系为非线性时速率较高，关系为非线性时所采取粘度。所采取粘度。油墨的流变性和印刷第6页v6 6、微分粘度、微分粘度v在非牛顿流体曲线上某一点，其切线斜率即为此点微分粘度。在非牛顿流体曲线上某一点，其切线斜率即为此点微分粘度。POD油墨的流变性和印刷第7页v7 7、零切变粘度、零切变粘度v当当切变速率很低切变速率很低时，假塑性流体表现出牛顿流体性质，用时，假塑性流体表现出牛顿流体性质，用 流变曲线初始斜率流变曲线初始斜率来表示。来表示。OD油墨的流变性和印刷第8页v8 8、塑性粘度、塑性粘度ODv切应力超出屈服值才发生切应力超出屈服值才发生流动现象为体系塑性现流动现象为体系塑性现象象油墨的流变性和印刷第9页v9 9、拉伸粘度、拉伸粘度v在拉伸流动中，拉应力与拉伸应变速率之比。在拉伸流动中，拉应力与拉伸应变速率之比。拉伸流动拉伸流动油墨的流变性和印刷第10页v三、油墨屈服值三、油墨屈服值v屈服值：使油墨屈服值：使油墨产生变形产生变形所需要所需要最小剪切应力最小剪切应力。记为。记为流体不产生变形流体不产生变形流体产生变形流体产生变形F油墨的流变性和印刷第11页第二节第二节 各种流体及其流变曲线各种流体及其流变曲线v牛顿流体牛顿流体v假塑性流体假塑性流体v胀流型流体胀流型流体v塑性流体塑性流体v宾哈姆流体宾哈姆流体油墨的流变性和印刷第12页v一、流体分类一、流体分类流体流体牛顿流体牛顿流体非牛顿流体非牛顿流体假塑性流体假塑性流体胀流型流体胀流型流体塑性流体塑性流体宾哈姆流体宾哈姆流体油墨的流变性和印刷第13页v二、液体流动性质二、液体流动性质v牛顿流体：牛顿流体：符合牛顿流动定律流体都称为符合牛顿流动定律流体都称为“牛顿流体牛顿流体”，小分子液体与，小分子液体与高分子稀溶液属于这类。高分子稀溶液属于这类。v其特点：其特点：流动曲线是一条经过原点直线，粘度即是该直线斜率，粘度不流动曲线是一条经过原点直线，粘度即是该直线斜率，粘度不随剪切力和剪切速率大小而改变，是一个常数。随剪切力和剪切速率大小而改变，是一个常数。v非牛顿流体：非牛顿流体：凡不符合牛顿流体称为非牛顿流体，高分子熔体与浓溶液凡不符合牛顿流体称为非牛顿流体，高分子熔体与浓溶液均属这类。均属这类。v特点是：特点是：粘度随剪切力，剪切速率而变，不是常数。粘度随剪切力，剪切速率而变，不是常数。v 流动曲线上与某一切变速率相对应点与原点相连直线斜率。流动曲线上与某一切变速率相对应点与原点相连直线斜率。v 流变曲线上任一点斜率称为该切变速率下稠度流变曲线上任一点斜率称为该切变速率下稠度cc。油墨的流变性和印刷第14页A0CBDED0三、各种流型流变曲线三、各种流型流变曲线（-D-D关系曲线关系曲线 ）A A：牛顿型流动（流体）：牛顿型流动（流体）B B：假塑性流动（流体）：假塑性流动（流体）C C：胀流型流动（流体）：胀流型流动（流体）D D：宾哈姆流动（流体）：宾哈姆流动（流体）E E：塑性流动：塑性流动 （流体）（流体）除除A之外，之外，B、C、D、E均为均为非牛顿流体非牛顿流体。通常，通常，胶印油墨胶印油墨为宾哈姆流体，为宾哈姆流体，雕刻凹版油墨雕刻凹版油墨为胀流型流体。为胀流型流体。油墨的流变性和印刷第15页指在指在任何小外力作用任何小外力作用下即下即能流动能流动流体，其流动流体，其流动速度梯度速度梯度（D D）与所）与所加加切应力切应力大小大小成正比成正比。水、甘油水、甘油为牛顿流体为牛顿流体O剪切应力剪切应力速度梯度速度梯度摄影凹版油墨等较摄影凹版油墨等较稀油墨稀油墨v1 1、牛顿流体：、牛顿流体：油墨的流变性和印刷第16页v2 2、假塑性流体、假塑性流体v当流体受到一点外力作用即可发生流动，但当流体受到一点外力作用即可发生流动，但切变速率与切应力不成百分切变速率与切应力不成百分比比，切变速率增加切变速率增加百分比比切应力百分比比切应力多多。其。其表观粘度和微分粘度表观粘度和微分粘度随剪切速随剪切速率率升高升高而而降低降低，称，称剪切变稀流体剪切变稀流体。O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率v假塑性流体流变方程（幂律流动）为：假塑性流体流变方程（幂律流动）为：流动指数流动指数流动系数流动系数v其表观粘度为：其表观粘度为：油墨的流变性和印刷第17页v3 3、胀流型流体、胀流型流体v当流体受到一点外力作用即可发生流动，但当流体受到一点外力作用即可发生流动，但切变速率增加切变速率增加百分比比切应百分比比切应力力少少。也称。也称剪切变稠流体剪切变稠流体。其粘度随剪切应力增加而增加。其粘度随剪切应力增加而增加。O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率油墨的流变性和印刷第18页v4 4、塑性流体、塑性流体v当流体所加当流体所加外力大于它屈服值外力大于它屈服值后，流体后，流体才开始流动才开始流动，且其切变速率增，且其切变速率增加得比切应力增加得快。加得比切应力增加得快。O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率油墨的流变性和印刷第19页v5 5、宾哈姆流体、宾哈姆流体v当流体所加当流体所加外力大于它屈服值外力大于它屈服值后，流体后，流体才开始流动才开始流动，且其切变速率和切，且其切变速率和切应力成正比。应力成正比。O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率理想宾哈姆理想宾哈姆流动曲线流动曲线油墨的流变性和印刷第20页v实际上宾哈姆流体曲线实际上宾哈姆流体曲线O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率宾哈姆流体宾哈姆流体塑性粘度塑性粘度宾哈姆流体宾哈姆流体屈服值屈服值油墨的流变性和印刷第21页第三节第三节 油墨触变性油墨触变性v定义定义v油墨触变性对于印刷工艺意义油墨触变性对于印刷工艺意义v触变性产生机理触变性产生机理v影响触变性原因影响触变性原因v油墨流变曲线滞后现象油墨流变曲线滞后现象油墨的流变性和印刷第22页v一、定义一、定义v流体在剪切力作用下流体在剪切力作用下网状结构被破坏网状结构被破坏粘度下降粘度下降，除去外力时又，除去外力时又恢复网恢复网状结构状结构，粘度上升粘度上升。这种随外力改变而引发结构改变。这种随外力改变而引发结构改变可逆过程可逆过程，即，即凝凝胶和溶胶胶和溶胶互变现象称为触变性。含有这种性质流体称为触变流体。互变现象称为触变性。含有这种性质流体称为触变流体。胶胶印油墨是经典触变性流体。印油墨是经典触变性流体。v二、油墨触变性对于印刷工艺意义二、油墨触变性对于印刷工艺意义v若触变性太大，若触变性太大，输送行程输送行程易易产生塞流堵墨产生塞流堵墨；v在在分配行程分配行程中，触变性有利于中，触变性有利于油墨均匀化和转移传递油墨均匀化和转移传递；v在在转移行程转移行程中，触变性有利于中，触变性有利于网点清楚、坚固网点清楚、坚固。油墨的流变性和印刷第23页油墨的流变性和印刷第24页v三三.触变性产生机理触变性产生机理v宾哈姆流体理论宾哈姆流体理论v双电子层理论双电子层理论v架子理论架子理论v1 1、宾哈姆流体理论、宾哈姆流体理论O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率胶印和铅印油墨胶印和铅印油墨油墨的流变性和印刷第25页分子分子间滑间滑移移油墨的流变性和印刷第26页v2 2、双电子层理论、双电子层理论+-+-+-+-+-+-+-+-+油墨的流变性和印刷第27页v3 3、架子理论、架子理论油墨的流变性和印刷第28页v四、影响触变性原因四、影响触变性原因v针状和片状针状和片状颜料粒子比球状颜料粒子制成油墨颜料粒子比球状颜料粒子制成油墨触变性大触变性大些；些；v颜料粒子在油墨中所占颜料粒子在油墨中所占体积比越大体积比越大，油墨，油墨触变性触变性也越也越大大；v颜料和连接料之间颜料和连接料之间润湿能力强润湿能力强，油墨，油墨触变性较小触变性较小。胶质油胶质油稀释油稀释油油墨的流变性和印刷第29页ADD0v对应于同一个剪切速率，上行线对应于同一个剪切速率，上行线表观粘度要大于下行线表观粘度，表观粘度要大于下行线表观粘度，该现象为滞后现象。该现象为滞后现象。触变性流体流变曲线触变性流体流变曲线v五、油墨流变曲线滞后现象五、油墨流变曲线滞后现象油墨的流变性和印刷第30页第四节第四节 油墨粘弹特征油墨粘弹特征v油墨粘弹性模型油墨粘弹性模型v油墨粘着性和拉丝性及其测定油墨粘着性和拉丝性及其测定v油墨流动性油墨流动性油墨的流变性和印刷第31页v一、油墨粘弹性模型一、油墨粘弹性模型G即即Maxwell模型模型油墨的流变性和印刷第32页令令松弛时间，与材料粘松弛时间，与材料粘滞性和弹性相关滞性和弹性相关当当时时可视为应力完全松弛，模型内能全部消失。可视为应力完全松弛，模型内能全部消失。粘弹性模型粘弹性模型内能储存能内能储存能力大小力大小油墨的流变性和印刷第33页v当应力以当应力以极短时间施加于模型极短时间施加于模型时，此时粘弹性模型时，此时粘弹性模型绝大部分表现为弹性绝大部分表现为弹性，MaxwellMaxwell方程可近似为：方程可近似为：v如，在胶印墨丝拉断时如，在胶印墨丝拉断时v当应力迟缓作用于粘弹性模型，应力作用当应力迟缓作用于粘弹性模型，应力作用时间足够长时间足够长，主要表现为，主要表现为粘粘性变形性变形，此时，此时MaxwellMaxwell方程近似为：方程近似为：v如，在胶印油墨成丝过程中如，在胶印油墨成丝过程中油墨的流变性和印刷第34页材料松弛时间于所受应力作用时间关系材料松弛时间于所受应力作用时间关系与与应力作用时间相比应力作用时间相比，松弛时间越长松弛时间越长，材料，材料弹性越显著弹性越显著，力学行，力学行为越为越靠近于固体靠近于固体；松弛时间越短松弛时间越短，粘性越显著粘性越显著，力学行为越，力学行为越靠近于靠近于液体液体；当材料当材料松弛时间一定松弛时间一定时，时，应力作用时间越短，弹性显著应力作用时间越短，弹性显著；应力作；应力作用用时间越长时间越长，材料，材料粘性显著粘性显著，越像液体。，越像液体。油墨的流变性和印刷第35页拉丝拉丝粘着粘着v二、油墨粘着性和拉丝性二、油墨粘着性和拉丝性油墨的流变性和印刷第36页v1 1、粘着性（粘性）和拉丝性、粘着性（粘性）和拉丝性油墨墨膜在受到油墨墨膜在受到动态拉伸作用力动态拉伸作用力下所表现出来下所表现出来阻阻止墨膜破裂能力止墨膜破裂能力为为粘着性粘着性。油墨能油墨能形成丝状能力形成丝状能力为油墨拉丝性。为油墨拉丝性。油墨的流变性和印刷第37页v2 2、粘着性对印刷影响、粘着性对印刷影响v在传墨过程中，粘着性在传墨过程中，粘着性太小太小，不利于油墨向后传递不利于油墨向后传递；粘着性；粘着性太大太大，易产生易产生拉毛现象或者把前一层墨膜反粘下来拉毛现象或者把前一层墨膜反粘下来；v当油墨在承印物固着时，当油墨在承印物固着时，粘着性太小粘着性太小，墨丝回弹无力，使网点增墨丝回弹无力，使网点增大铺展，边缘含糊，使印品图文不清楚大铺展，边缘含糊，使印品图文不清楚；相反，则；相反，则网点边缘光滑网点边缘光滑坚固，图像清楚坚固，图像清楚。v一些油墨粘着性（一些油墨粘着性（Tack Tack）单张纸胶印单张纸胶印Tack值值610；卷筒纸轮转胶印油墨卷筒纸轮转胶印油墨Tack值值36；雕刻凹版油墨雕刻凹版油墨Tack值值1216；印书油墨印书油墨Tack值值4.56；油墨的流变性和印刷第38页v3 3、拉丝性对印刷影响、拉丝性对印刷影响v墨丝过短，油墨不能附着到墨辊上；墨丝过短，油墨不能附着到墨辊上；v墨丝过长，易产生飞墨。墨丝过长，易产生飞墨。油墨的流变性和印刷第39页v三、油墨流动性三、油墨流动性影响流动性主要原因是影响流动性主要原因是油墨粘性油墨粘性、屈服值屈服值和和触变性触变性。对较稀油墨，用对较稀油墨，用 流动度来表示流动性。流动度来表示流动性。对较稠油墨，用屈服值、塑性粘度等来表示。对较稠油墨，用屈服值、塑性粘度等来表示。流动性流动性流平性流平性下墨性下墨性v1 1、流动性、流动性v2 2、流平性、流平性v油墨在油墨在容器内或在涂层上容器内或在涂层上使使墨膜表面流平墨膜表面流平性能。性能。较稠油墨，其流平性欠佳，易使较稠油墨，其流平性欠佳，易使墨膜表面出现波纹或桔皮状墨膜表面出现波纹或桔皮状较稀油墨，其流平性很好。但流平性较稀油墨，其流平性很好。但流平性过大，易使墨膜表面出现流过大，易使墨膜表面出现流挂挂现象。现象。油墨的流变性和印刷第40页v3 3、下墨性、下墨性油墨在墨斗中不停向下传递过程。油墨在墨斗中不停向下传递过程。下墨，屈服值下墨，屈服值低，粘度小低，粘度小下墨，屈服值高，下墨，屈服值高，粘度大粘度大不下墨，屈服不下墨，屈服值高，粘度小值高，粘度小油墨的流变性和印刷第41页v4 4、触变性和屈服值与油墨流动关系、触变性和屈服值与油墨流动关系v油墨油墨触变性大触变性大、屈服值大屈服值大、粘度过小、丝头短粘度过小、丝头短等原因经等原因经常使常使胶、铅印油墨出现不下墨胶、铅印油墨出现不下墨。触变性触变性和和屈服值屈服值二者任二者任何一个过大都将造成油墨流动困难。普通何一个过大都将造成油墨流动困难。普通屈服值大于屈服值大于400Pa400Pa或或触变指数大于触变指数大于1.61.6都会产生流动困难。都会产生流动困难。v当触变性大到一定程度（当触变性大到一定程度（3.23.2），屈服值不论是多少，），屈服值不论是多少，油墨都将不下墨。油墨都将不下墨。油墨的流变性和印刷第42页本章重点！本章重点！v假塑性流体、胀流型流体、宾哈姆流体、塑假塑性流体、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、微性流体、屈服值、表观粘度、绝对粘度、微分粘度分粘度v触变性及其对应三种理论和其对印刷工艺影触变性及其对应三种理论和其对印刷工艺影响响v油墨粘着性和拉丝性及其对印刷影响油墨粘着性和拉丝性及其对印刷影响油墨的流变性和印刷第43页