1、2022-12-28第11章油墨的流变性与印刷第第11章油墨的流变性与章油墨的流变性与印刷印刷第11章油墨的流变性与印刷第一节第一节 油墨的黏滞性油墨的黏滞性v一、油墨的黏度一、油墨的黏度层与层层与层之间的内之间的内摩擦力摩擦力vy剪切流动剪切流动图图FUf12f21f12、f21液体的一对液体的一对内摩擦力内摩擦力第11章油墨的流变性与印刷v油墨的黏度的含义：油墨的黏度的含义：v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。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。v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、含量及其在连接油墨的黏度主要取决
2、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。料中的分散状态。v黏度对印刷影响：黏度对印刷影响：v粘度在印刷中至关重要，受自身结构、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，如每小时的影响。它直接影响印刷质量，如每小时2 2万印的轮转胶印油墨，其粘度应在万印的轮转胶印油墨，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，纸张结构松软的油墨粘度应低一点，纸张结构紧的
3、要求油墨粘度相同印数下，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。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。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的形状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。与分散度。第11章油墨的流变性与印刷v二、粘度的几种表示方法二、粘度的几种表示方法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
4、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剪切黏度度第11章油墨的流变性与印刷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剪切流动剪切流动图图FUv2 2、运动粘度、运动粘度为流体的质为流体的质量密度量密度第11章油墨的流变性与印刷v3 3、相对粘度、相对粘度v相对粘度为流体的相对粘度为流体的绝对粘度绝对粘度与与同条件下同条件下标准液体的绝对粘度标准液体的绝对粘度之比。之比。v4 4、条件粘度、条件粘度 条件粘度是指一定量流体，在一定温度下从规定直径的小孔中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全部流出所需的时间出所需的时间，用，用秒
5、秒表示。表示。QPODv5 5、表观粘度、表观粘度v在非牛顿流体中，流体的切在非牛顿流体中，流体的切变速率较高，关系为非线性变速率较高，关系为非线性时所采用的粘度。时所采用的粘度。第11章油墨的流变性与印刷v6 6、微分粘度、微分粘度v在非牛顿流体曲线上某一点，其切线的斜率即为此点的微分粘度。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。POD第11章油墨的流变性与印刷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的性质，用时，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流变曲线的初始斜率来表示。来表示。OD第11章油墨的流变性
6、与印刷v8 8、塑性粘度、塑性粘度ODv切应力超过屈服值才发切应力超过屈服值才发生流动的现象为体系的生流动的现象为体系的塑性现象塑性现象第11章油墨的流变性与印刷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。拉伸流拉伸流动动第11章油墨的流变性与印刷v三、油墨的屈服值三、油墨的屈服值v屈服值：使油墨屈服值：使油墨产生变形产生变形所需要的所需要的最小的剪切应力最小的剪切应力。记为。记为流体不产生变流体不产生变形形流体产生变流体产生变形形F第11章油墨的流变性与印刷第二节第二节 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
7、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第11章油墨的流变性与印刷v一、流体的分类一、流体的分类流流体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第11章油墨的流变性与印刷v二、液体的流动性质二、液体的流动性质v牛顿流体：牛顿流体：符合牛顿流动定律的流体都称为符合牛顿流动定律的流体都称为“牛顿流体牛顿流体”，小分子液，小分子液体与高分子的稀溶液属于此类。体与高分子的稀溶液属于此类。v其特点：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，流动曲线是一条通过原点的直线，
8、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。粘度不随剪切力和剪切速率的大小而改变，是一个常数。v非牛顿流体：非牛顿流体：凡不符合牛顿流体的称为非牛顿流体，高分子的熔体与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。浓溶液均属此类。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的点与原点相连直线的斜率。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。v 流变曲线上任一点斜率称为该切变速率下的稠度流变曲线上任一点斜率称为该切变速率下的稠度cc。第11章油墨的流变性
9、与印刷A0CBDED0三、各种流型的流变曲线三、各种流型的流变曲线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。第11章油墨的流变性与印刷指在指在任何小的外力作用任何小的外力作用下即下即能流动能流动的流体，其流动的的流体，其流动的速度梯度速度梯度（
10、D D）与所加的与所加的切应力切应力的大小的大小成正比成正比。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照相凹版油墨等较照相凹版油墨等较稀的油墨稀的油墨v1 1、牛顿流体：、牛顿流体：第11章油墨的流变性与印刷v2 2、假塑性流体、假塑性流体v当流体受到一点外力的作用即可发生流动，但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切变速率与切应力不成比例例，切变速率增加切变速率增加的比例比切应力的比例比切应力多多。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的率的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
11、切速率剪切速率v假塑性流体的流变方程（幂律流动）为：假塑性流体的流变方程（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：第11章油墨的流变性与印刷v3 3、胀流型流体、胀流型流体v当流体受到一点外力的作用即可发生流动，但当流体受到一点外力的作用即可发生流动，但切变速率增加切变速率增加的比例比的比例比切应力切应力少少。也称。也称剪切变稠流体剪切变稠流体。其粘度随剪切应力的增加而增加。其粘度随剪切应力的增加而增加。O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率第11章油墨的流变性与印刷v4 4、塑性流体、塑性流体v当流体所加的当流体所加的外力大于它的屈服值外力大于它的屈服值后，流
12、体后，流体才开始流动才开始流动，且其切变速，且其切变速率增加得比切应力增加得快。率增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第11章油墨的流变性与印刷v5 5、宾哈姆流体、宾哈姆流体v当流体所加的当流体所加的外力大于它的屈服值外力大于它的屈服值后，流体后，流体才开始流动才开始流动，且其切变速率，且其切变速率和切应力成正比。和切应力成正比。O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率理想的宾哈理想的宾哈姆流动曲线姆流动曲线第11章油墨的流变性与印刷v实际上的宾哈姆流体曲线实际上的宾哈姆流体曲线O剪切应力剪切应力剪切速率剪切速率宾哈姆流宾哈姆流体的塑性粘体的塑性粘度度宾哈姆流宾哈姆流体的屈服
13、值体的屈服值第11章油墨的流变性与印刷第三节第三节 油墨的触变性油墨的触变性v定义定义v油墨的触变性对于印刷工艺的意义油墨的触变性对于印刷工艺的意义v触变性产生的机理触变性产生的机理v影响触变性的因素影响触变性的因素v油墨流变曲线的滞后现象油墨流变曲线的滞后现象第11章油墨的流变性与印刷v一、定义一、定义v流体在剪切力的作用下流体在剪切力的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，除去外力时又恢复恢复网状结构网状结构，粘度上升粘度上升。这种随外力变化而引起结构变化的。这种随外力变化而引起结构变化的可逆过程可逆过程，即即凝胶和溶胶凝胶和溶胶互变的现象称为触变性。具有这种性
14、质的流体称为触变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。流体。胶印油墨是典型的触变性流体。胶印油墨是典型的触变性流体。v二、油墨的触变性对于印刷工艺的意义二、油墨的触变性对于印刷工艺的意义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，触变性有助于中，触变性有助于油墨的均匀化和转移传递油墨的均匀化和转移传递；v在在转移行程转移行程中，触变性有助于中，触变性有助于网点清晰、结实网点清晰、结实。第11章油墨的流变性与印刷第11章油墨的流变性与印刷v三三.触变性产生的机理触变性产生的机理v宾哈姆流体理论宾哈姆流体理论v双电子层理论双
15、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胶印和铅印油墨墨第11章油墨的流变性与印刷分分子间子间的滑的滑移移第11章油墨的流变性与印刷v2 2、双电子层理论、双电子层理论+-+-+-+-+-+-+-+-+第11章油墨的流变性与印刷v3 3、架子理论、架子理论第11章油墨的流变性与印刷v四、影响触变性的因素四、影响触变性的因素v针状和片状针状和片状的颜料粒子比球状颜料粒子制成的油墨的颜料粒子比球状颜料粒子制成的油墨触变性大触变性大些；些；v颜料粒子在油墨中所占的颜料粒子在油墨中所占的体积比越大体积比越大，油墨的，油墨的触变性
16、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，油墨的，油墨的触变性较小触变性较小。胶质油胶质油稀释油稀释油第11章油墨的流变性与印刷ADD0v对应于同一个剪切速率，上行线对应于同一个剪切速率，上行线的表观粘度要大于下行线的表观的表观粘度要大于下行线的表观粘度，该现象为滞后现象。粘度，该现象为滞后现象。触变性流体的流变曲触变性流体的流变曲线线v五、油墨流变曲线的滞后现象五、油墨流变曲线的滞后现象第11章油墨的流变性与印刷第四节第四节 油墨的粘弹特性油墨的粘弹特性v油墨的粘弹性模型油墨的粘弹性模型v油墨的粘着性和拉丝性及其测定油墨的粘着性和拉丝性及其测定v油墨的流动性
17、油墨的流动性第11章油墨的流变性与印刷v一、油墨的粘弹性模型一、油墨的粘弹性模型G即即Maxwell模型模型第11章油墨的流变性与印刷令令松弛时间，与材料松弛时间，与材料的粘滞性和弹性有关的粘滞性和弹性有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的大小力的大小第11章油墨的流变性与印刷v当应力以当应力以极短的时间施加于模型极短的时间施加于模型时，此时粘弹性模型时，此时粘弹性模型绝大部分表现为弹绝大部分表现为弹性性，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
18、时v当应力缓慢作用于粘弹性模型，应力作用当应力缓慢作用于粘弹性模型，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，在胶印油墨成丝的过程中如，在胶印油墨成丝的过程中第11章油墨的流变性与印刷材料的松弛时间于所受的应力作用时间的关系材料的松弛时间于所受的应力作用时间的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，材料的，材料的弹性越显著弹性越显著，力学，力学行为越行为越接近于固体接近于固体；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，力学行为越接接近于液体近于液体；当材
19、料的当材料的松弛时间一定松弛时间一定时，时，应力的作用时间越短，弹性显著应力的作用时间越短，弹性显著；应；应力作用力作用时间越长时间越长，材料的，材料的粘性显著粘性显著，越像液体。，越像液体。第11章油墨的流变性与印刷拉丝拉丝粘着粘着v二、油墨的粘着性和拉丝性二、油墨的粘着性和拉丝性第11章油墨的流变性与印刷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止墨膜破裂的能力阻止墨膜破裂的能力为为粘着性粘着性。油墨能油墨能形成丝状的能力形成丝状的能力为油墨的拉丝性。为油墨的拉丝性。第11章油墨的流变性与印刷v
20、2 2、粘着性对印刷的影响、粘着性对印刷的影响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，边缘模糊，使印品图文不清晰大铺展，边缘模糊，使印品图文不清晰；相反，则；相反，则网点边缘光滑网点边缘光滑结实，图像清晰结实，图像清晰。v一些油墨的粘着性（一些油墨的粘着性（Tack Tack）单张纸胶印单张纸胶印Tack值值610；卷筒纸轮转
21、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；第11章油墨的流变性与印刷v3 3、拉丝性对印刷的影响、拉丝性对印刷的影响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。第11章油墨的流变性与印刷v三、油墨的流动性三、油墨的流动性v影响流动性的主要因素是影响流动性的主要因素是油墨的粘性油墨的粘性、屈服值屈服值和和触变性触变性。v对较稀的油墨，用对较稀的油墨，用 流动度来表示流动性。流动度来表示流动性。v对较稠的油墨，用屈服值、塑性粘度等来表示。对较稠的
22、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的性能。的性能。较稠的油墨，其流平性欠佳，易使较稠的油墨，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。但流平性较稀的油墨，其流平性较好。但流平性过大，易使墨膜表面出过大，易使墨膜表面出现流挂现流挂现象。现象。第11章油墨的流变性与印刷v3 3、下墨性、下墨性v油墨在墨斗中不断向下传递的过程。油墨在墨斗中不断向下传递的过程。下墨，屈服值下墨，屈服值低，粘度小低
23、，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，粘度小第11章油墨的流变性与印刷v4 4、触变性和屈服值与油墨流动的关系、触变性和屈服值与油墨流动的关系v油墨的油墨的触变性大触变性大、屈服值大屈服值大、粘度过小、丝头短粘度过小、丝头短等因素等因素经常使经常使胶、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两者两者任何一个过大都将造成油墨流动困难。一般任何一个过大都将造成油墨流动困难。一般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），屈服值不管是多少，），屈服值不管是多少，油墨都将不下墨。油墨都将不下墨。2022-12-28第11章油墨的流变性与印刷
