第十二章油墨的流变特性与印刷适性印刷材料与适性课件

第十二章 油墨的流变特性与印刷适性,12-1 油墨流动性概述 12-2 油墨的粘滞变性 12-2 油墨的粘弹特性,2012.2,印刷材料及适性,2,12-1 油墨流动性概述,油墨的流变特性 油墨是具有固液双重形态的物质，在印刷过程中会发生各种变形及相应的流动和断裂；研究其流变特性有助于控制油墨的行为，预测油墨的印刷质量。 油墨的印刷适性 是指用于某种印刷方式的油墨，应具有适应其印刷工艺和印刷条件的各种必需的性质，而这些性质又必须使印刷的产品达到一定的印刷效果和印刷质量。 分为运行适性和质量适性,2012.2,印刷材料及适性,3,12-1 油墨流动性概述,油墨的运行历程 油墨 墨斗 墨辊印版(橡皮布) 承印物 油墨在印刷过程中的行为 油墨在剪切应力作用下做粘性流动，产生变形，呈液体行为，表现为粘滞性流动特征； 油墨在瞬间冲击力作用下产生变形及断裂（弹性效应），呈固液双重行为，表现为粘弹性断裂特征。,输送,传递、转移、分配、抵达,转印,固着干燥,剪切、拉伸、挤压、断裂,2012.2,印刷材料及适性,4,12-2 油墨的粘滞变性,一、油墨的粘度与粘滞流动 粘度：是流体抗拒流动的程度，是流体分子间相互作用而产生阻碍其分子间相对运动能力的量度，即流体运动的内部阻力(或内摩擦力)。 取决于：a. 连结料的粘度 b. 颜料和助剂的用量、分散度、颗粒大小 影响：直接决定油墨的流动性，影响印刷时油墨的转移状态。 粘度过大，转移不易均匀，导致掉粉、拉毛； 粘度过小，油墨容易乳化、起脏，影响质量。,2012.2,印刷材料及适性,5,12-2 油墨的粘滞变性,流体的粘性系数 流体受到剪切力的作用会产生变形，发生流动。对理想的粘性流体，剪切应力与流动的速度梯度（又称剪切速率或变形速率）成正比，即: = 将这种性质的流体称为牛顿流体，其中称为流体的粘性系数或牛顿粘度，是描述流动特征的参数。 多数油墨的不成正比，也不是常数，多用表观粘度a表示。,2012.2,印刷材料及适性,6,12-2 油墨的粘滞变性,屈服值：是指使油墨产生变形所需要的最小剪切应力，用0表示，即流体开始流动时所需要的最小剪切应力。 0，油墨产生变形，发生流动； 0，D=0，油墨不产生变形； 0 不可过大，否则引起油墨输送不良。 取决于：a. 连结料的性质； b. 油墨的结构。 影响：a. 屈服值过大，油墨流动性差，不易下墨； b. 屈服值过小，网点起晕、不清晰。,2012.2,印刷材料及适性,7,12-2 油墨的粘滞变性,流变曲线 在直角坐标系中，用来描述剪切应力与剪切速率之间关系的曲线。 粘性流体主要有5种典型的流变曲线： 牛顿流体 假塑性流体 胀流性流体 宾哈姆流体 塑性流体,2012.2,印刷材料及适性,8,12-2 油墨的粘滞变性,牛顿流体 =，为常数，不随的变化而变化，曲线过原点，表明只要有切应力，不管多小，瞬间产生变形速率，且与成正比。（溶剂性油墨） 假塑性流体 受到外力作用即可流动，随着的增加增加的越来越快，粘度a越来越小。这种随剪切速率升高而粘度下降的现象称为“切稀现象”。（印报墨） 胀流性流体 受到外力作用即可流动，随着的增加增加的越来越慢，粘度a越来越大，即出现“切稠现象”。（雕刻凹版墨） 塑性流体 当外力作用超过流体的屈服值后才发生流动，且随 的增加而增加的越来越快。,2012.2,印刷材料及适性,9,12-2 油墨的粘滞变性,宾哈姆流体 当切应力作用时，并不能立即开始流动，当超过某个界限时才发生流动；且流动初期为塞流运动，流体的表观粘度越来越小；随的增加塞流逐渐消失，流动情况与牛顿流体相同，即随成比例的增加，粘度不变。（胶印油墨） 总之，油墨的流动形式比较复杂，影响油墨流动性的因素很多，主要有： 颜料粒子的大小、形状、分散情况； 颜料与连结料的体积比； 连结料的类型、结构； 表面活性剂的使用等。,2012.2,印刷材料及适性,10,12-2 油墨的粘滞变性,二、应力作用时间与粘滞流动触变性 触变性的表现及定义 恒温条件下，保持剪切速率D恒定，切应力和表观粘度a会随时间延长而减小，即流体的流变特性受应力作用时间制约的现象，称为“触变性”。 触变性表现为a随D的增加而减小，当D恒定时，随作用时间的延长而减小；当应力消失后，随静置时间的延长而增大，并能恢复到原来的状态。 油墨受到外力作用时由稠变稀，静置一段时间后又恢复到原有稠度的现象。,2012.2,印刷材料及适性,11,12-2 油墨的粘滞变性,触变性对印刷的意义 印刷过程中，油墨在墨辊上分离转移过程中受力后流动性和延展性提高，即油墨转移时由于触变作用而粘度下降，利于油墨的传递和转印； 印刷后，附着在承印物上的油墨由于失去外力而粘度上升，保证油墨不向四周流溢，使印迹固着良好，则网点清晰、印品鲜艳。 触变性对印刷的影响 触变性过大，会引起送墨不流畅或出现堵墨现象； 触变性过小，则会导致网点不清晰或油墨沉淀、结块等。,2012.2,印刷材料及适性,12,12-2 油墨的粘滞变性,影响触变性的因素 油墨内部分子间的结构形式、结构稳定性。 颜料的性质：表面吸附性强的颜料制成油墨后触变性大； 颜料颗粒形状：颜料粒子呈为针状或片状时，比球状粒子制成的油墨触变性要大些； 颜料的用量：油墨中颜料所占比例较大，粒子间相互作用力越强，油墨的触变性则越大； 颜料粒子与连结料的润湿能力：颜料难以被润湿或连结料润湿能力差，制成的油墨触变性较大； 树脂的相对分子质量：油墨连结料中树脂的相对分子量越大，其触变性越大。,2012.2,印刷材料及适性,13,12-2 油墨的粘滞变性,触变滞后圈 改变切应力的作用，由小到大，再由大到小，绘制出的流变曲线，其起点与终点重合形成一条封闭曲线，对应于同一剪切速率，外力增加时的粘度大于外力减小时的粘度，即出现“滞后现象”。这一曲线称为“触变滞后圈”。,2012.2,印刷材料及适性,14,12-2 油墨的粘滞变性,三、温度与油墨的粘滞变性粘温特性 粘温特性油墨的粘滞变性随温度变化而产生的性质。 印刷过程中要求油墨对温度应具有相对的稳定性，即温度变化而引起的油墨粘滞性的变化应越小越好。,2012.2,印刷材料及适性,15,12-2 油墨的粘滞变性,粘温特性的变化情况：,低温区域，油墨粘度随温度而变化的幅度较大； 高温区域，油墨粘度随温度而变化的幅度较小； 不同温度区域，油墨粘滞变形随温度而变化的幅度不同，在低温环境下使用时，油墨的温度稳定性较差。,2012.2,印刷材料及适性,16,12-3 油墨的粘弹特性,油墨在印刷作程中的传递，表现为墨层在墨辊与墨辊、墨辊与印版、印版与橡皮布、橡皮布与承印物之间进行频繁的分裂和转移，这种行为同时具有粘滞性和弹性。 油墨在分离过程中，由于挤压、拉伸等作用会出现空洞、拉丝直至断裂，作用时间短、发生频率高，弹性效应比较显著，表现为粘弹性。 油墨的粘着性和拉丝性是油墨的粘滞性和弹性在印刷过程中的油墨转移时所反映出来的具体行为。,图示：油墨的分离转移状态,2012.2,印刷材料及适性,18,12-3 油墨的粘弹特性,一、油墨的粘着性 定义：是指油墨断裂分离时所产生的抵抗阻力的量度，又称粘性；是墨膜在分裂过程中所表现出来的抵抗墨层分裂或阻止墨膜破裂的能力，是油墨内聚力在附着力作用下的一种表现。 粘着性与粘度 粘着性是对油墨内聚力所产生的阻止油墨分裂的力的量度； 粘度是对油墨内聚力所产生的阻止油墨相对移动的力的量度； 粘着性与粘度的大小都与油墨的内聚力成正比，即粘度大的油墨其粘着性也大。,2012.2,印刷材料及适性,19,12-3 油墨的粘弹特性,印刷中影响粘着性的因素 印刷过程中油墨层分离时的速度影响粘着性的大小。印刷速度快时所表现出的粘着性较大。 油墨转移时墨层厚度影响油墨粘着性的大小。印刷中供墨量大时墨层较厚，表现为油墨的粘着性较大。,2012.2,印刷材料及适性,20,12-3 油墨的粘弹特性,粘着性与印刷的关系 油墨的粘着性决定油墨的分离和转移性能，对印刷过程有直接影响。 粘着性过大，油墨分离时因阻力过大而造成油墨转移量过少及分布不均匀，表现为印迹的墨量不足和墨色不匀等现象。 粘着性过大，油墨在印版(橡皮布)与纸张分离时产生的粘着力超过纸张的表面强度，则会引起纸张拉毛、分层剥落等现象。 粘着性过小，分离时墨丝回弹无力，印品网点扩大，造成图文不清晰。 油墨粘着性与印刷色序不匹配，会使湿叠湿的套色印刷油墨转移率下降，印品色相失真。,2012.2,印刷材料及适性,21,12-3 油墨的粘弹特性,二、油墨的拉丝性 拉丝性：是指油墨受拉伸作用至断裂时形成丝状的能力。 丝头：是指从油墨被拉伸成丝到墨丝断开时的长度，通常用来表征拉丝性的强弱。 影响：决定油墨的分离和转移性能,墨丝过短，油墨不能附着到墨辊上，造成转移不良，出现脱墨现象； 墨丝过长，引起飞墨，导致印品、 设备的污染。,2012.2,印刷材料及适性,22,12-3 油墨的粘弹特性,三、油墨的流动性能 油墨的流动性是指油墨流体自身所具有的流动能力。 流动性是油墨粘度、屈服值、触变性等性质的综合表现，油墨的内聚力大则粘度大、屈服值高，表现出的流动性较弱。 流动度：是指油墨在压力作用下产生流动时，直径扩展的能力。 对印刷的影响：决定油墨印刷时的给墨、传墨、分配、转移过程是否能顺利进行。,2012.2,印刷材料及适性,23,油墨的流平性是指油墨水平地自然流动，扩展成为表面平整的膜的能力。 流平性是油墨在自身的重力和分子间作用力作用下所产生的现象，是油墨在特定条件下的流动性。 流平性对印刷的影响： 油墨流平性好，干燥后印迹表面平整光滑、墨膜光泽度高； 油墨流平性不佳，印品表面不光滑，影响光泽度； 流平性过强会在印刷中产生流挂现象，造成印品污染。 一般，牛顿流体的流平性较好，塑性流体的流平性不理想，如果具有适当的触变性，油墨的流平效果较好。,12-3 油墨的粘弹特性,2012.2,印刷材料及适性,24,下墨性：是指油墨在印刷机储墨机构(墨斗)中能不断向外输送的能力。是油墨流动性的另一种表现。 影响下墨性的因素： 油墨流动性好，则下墨容易；流动性很差