第四章 油墨的性质

d d k= = tan θ 当t = 10s,t = 100s时 lg t lg t
2 1 1 2 2 1
d -d 44 26 k= = = 18 lg 100- lg 10 2 1
D =
=
Y
V Y
t
D=
X Y
为变形率(γ)则
dV dY
( X ) = t
( X ) Y
为速度梯度或剪切速度
对牛顿流体:满足牛顿粘性定律,即为: 对非牛顿流体:不满足牛顿粘性定律.
η 牛顿粘度 η 为表观粘度 牛顿粘度(η ) 一般为常数,在不同τ作用时,
α
η 粘度都为 表观粘度(η )非牛顿流体在不同的τ作用时, η 粘度(①多官能团预聚物; ②多官能团交联剂; ③活性稀释剂; ④光引发剂; ⑤颜料等. 对多官能团预聚物的要求: ①分子中要有易被自由基引发交联的双键; ②分子结构要柔顺,满足不同用途的需要; ③分子量大小要适度.
多官能团预聚物的种类:
预聚物
丙烯酸酯
丙烯酸环氧树脂
丙烯酸油脂
流体受到剪切力作用时分散粒子定向排列同时高分子溶液的链被拉伸分开也呈定向排列粒子与高分子这种定向排列使滑动较为容易流体抵抗变形能力减弱表现为粘度降低当剪切停止后以可恢复高粘在较低剪切速率下剪切力不足以改变粒子或高分子的无规则排列在某一范围内这种状态不受扰乱这一区域粘度不受剪切影响表现牛顿流动保持高粘度如曲线提高粒子和高分子定向排列粘度下降如曲线中的
Q 0.01 k= = = 0.000020 t 500
相同条件乙酸乙酯需时580S,则乙酸乙酯粘度:
η = kt = 0.00002 × 580 = 0.0116
2 小孔粘度计:车间常用涂4杯作现场测试,精度稍 差,原理与毛细管粘度计 相同. 3 旋转粘度计 如图右所示,内筒以一定 速度ω转动,外筒静止, 使液体受到剪切作用并传 到外筒内侧,使外筒产生 转矩M,由ω计算v,由M 计算出切应力τ,设半径 为R处切应力为τ
二 油墨的干燥方式 干燥方式
物理干燥
吸收干燥 (渗透干燥)
化学干燥
挥发干燥
冷凝干燥
氧化结膜干燥
辐射干燥
1 渗透干燥 特征:连结料渗入纸张纤维中,连结料迅 速脱离颜料而渗透,留颜料和部分较稠的 连结料组分于纸表面,并大幅增稠,连结 料中不含成膜物质,不存在固化阶段,油 墨的最后干燥就是固着,故墨膜不能承受 强力的磨擦. 过程与机理: ①开始是印刷压力将油墨中的部分颜料与 连接料纤维中; ②压印后,在毛细管力作用,继续渗入, 直至达到平衡.
E=k
P25 × M d 25
式中M分子量,P25 25℃时饱和蒸气压,d25 25℃时溶 剂比重. 缺点:需要较多能量,对环境污染严重,安全性 不好,降低了纸张的强度.
4氧化结膜干燥
过程: ①第一阶段 诱导期:干性油不发生变化,很少吸 氧,油中存在抑制剂. ②第二阶段 过氧化物生成期:干性油吸收空气中 的氧,形成过氧化物,作为聚合的媒介.
UV干燥的优缺点:
优点:干燥快,不会造成粘脏,无溶剂挥发, 不易在机上起皮,干燥不受承印物,润版液的 PH值的影响,成膜质量高有光泽.
第二节 油墨的光学性质
一光泽度:
定义:光线照在墨膜表面时,镜面反射光量 所占的百分比. 影响墨膜光泽度的因素:
①油墨本身的流平性(与纸的平滑度,墨膜厚度,连 接料表面保留量有关); ②油墨的干燥方式与速度,如渗透干燥油墨光泽差, 氧化结膜与UV干燥油墨光泽高,干燥速度要适中, 太快化,光泽差; ③承印物的影响:承印物光泽↑则墨膜光泽↑;
④油墨的性能:颜料颗粒↓印迹光泽↑,连接 料树脂含量高,成膜质量与光泽度高; ⑤印刷工艺:墨层厚度,水量大小,墨色顺序 都会影响光泽度.
二 透明度:
定义:墨膜透过光线能力的大小,它由油墨 原材料性质所决定. 影响油墨透明度的因素: ①颜料本身的分子结构及结晶结构;
②颜料颗粒大小,颗粒↓透明度↓,当粒径 <λ/2时,其透明性急增,并造成选择性透 光,引起色变. ③油墨中固体含量增加,透明性下降. ④颜料与连接料的折光率的差别相关,差别 越大,透明性下降,反之越大.
时,再增大 ,粘度变化不大或不 变(如曲线中的Ⅲ). 假塑性流变方程:
K为初始粘度系数,n为恒温时流动 参数
宾汉姆流体: 特点:其受剪切作用过程中,流体发生连 续不断的形变,但施加的剪切应力必须超 过某一最低值,剪切小于此最小值时,仍 保持原有外形,即τ≥τ0时才流动. 形成机理:静止时,分子间,粒子间建立 了网状结构,使分子与粒子受到约束,这 种约束限制了流体各单元的位置变化,而 使流体具有高粘度,当外加应力不足以破 坏其内部结构时流体表现出固体特征—不 变形,当其受应力大于临界应力(τ0)时, 破坏其内部结构,发生了流动.
第三节 油墨的流变特性
§1 油墨粘度与粘滞流动
一 油墨粘度: 粘度(η):流体在受外力作用时,各层的流 速不同,在两接触的流速不同的液面间会产 生一种阻碍其相对运动的力,度量这种力学 性质的物理量称为～.流体受剪切力的流动 如下图所示:
剪切应力τ,流体受剪切应力作用产生形变, 形变的速度梯度D,速度梯度是描述不同 液面层间形变速度差别量: 对微液面有:
从而使油酸分子相互联结成网,最后导致了干性油 的固化.
催化干燥机理: 钴盐对过氧化物分解的催化机理:
影响氧化结膜干燥的因素:
①干燥剂:混合干燥剂效果好,它缩短了诱导期, 促进了过氧化物的生成与分解; ②颜料:促进干燥,如铁蓝,铬黄 延缓干燥,如碳; ③温度:T↑干燥↑,T↑10℃,速度加快1倍; ④湿度:湿度↑干燥速度下降; ⑤纸张性质:纸张的吸收性,表面性能,PH值对其 有影响; ⑥润版液的影响:酸性润版液形成油包水乳化,会 抑制干燥.
灰度:表示油墨的含灰量.
L 灰度 = × 100% H
饱和度:指油墨的色纯度.
L 饱和度 = (1 - ) ×100% H 色效率:颜色的光的正确吸收与不正确吸 收之比.
M+L 色效率 = (1- ) × 100% 2H
五 油墨的拼色
原则:颜色种类尽可能少,否则会影响油墨 的明度. 拼色步骤: 分析色相,特别注意各油墨的色偏,以便 得到鲜艳,明亮的颜色. 分析要拼的颜色,选用正确的拼色油墨的 评价. 考察油墨的相容性,耐抗性与稳定性. 考察各油墨着色力的大小,确定相对用量.
内外筒半径分别为Rc,Rb,则转矩为:
M = 2πRLτ R
2
切应力为: τ = M 2πR L 设屈服值τ0,则有
R M = 4πLτ ln /( ) R
b 0 0 1 2 Rc 1 2 Rb c
η =
p
M M
ω
0
k (k为仪器常数)
4 平行板粘度计: 油墨在上板压力作用下,测量一定时间内其 扩展的直径d,来计算其粘度.
影响渗透干燥的因素: ①渗透深度的影响因素:压力是主因,还 与接触角,平均孔半径,油墨粘度有关; ②纸张的毛细管孔径,分布及颜料颗粒大 小分布对渗透的影响,颜料颗粒半径<纸 张平均孔半径,则颜料对连接料的吸引力 大于约纸纤维对连结料的吸引力,墨层保 留的连结料量多,反之就小.
2 挥发干燥
特点:油墨中的溶剂脱离油墨进入气相,留树脂, 颜料于承印物表面,脱除溶剂的树脂恢复了原有有 固体状态. 挥发干燥对溶剂的要求:溶剂的沸点应尽量窄些, 否则一些高沸点馏分残留在墨膜中,易引起沾脏. 影响挥发干燥的因素: ①随挥发进行,溶剂挥发速度将逐渐减慢. ②树脂在溶剂中的溶解度↑挥发速度↓. ③颜料对挥发的影响:比重小和颗粒小挥发速度低. ④溶剂本身因素及饱和蒸气压的影响:
假塑性流变机理: ①对于分散体系静止时,由于布朗运动,粒 子与高分子分别处于无规则状态和相互緾 绕和结环,分散体和高分子都具有较大的 抵抗形变能力,表示为高粘度.
②流体受到剪切力作用时,分散粒子定向排 列,同时高分子溶液的链被拉伸分开也呈定 向排列,粒子与高分子这种定向排列,使滑 动较为容易,流体抵抗变形能力减弱,表现 为粘度降低,当剪切停止后,以可恢复高粘 度. ③在较低剪切速率下,剪切力不足以改变粒 子或高分子的无规则排列,在某一范围内, 这种状态不受扰乱,这一区域粘度不受剪切 影响,表现牛顿流动,保持高粘度(如曲线 中的Ⅰ);随 提高,粒子和高分子定向排 列,粘度下降(如曲线中的Ⅱ);
α
α
由上式可知,粘度(η)体现了流体在剪切作 用下产生变形的难易程度. 影响油墨粘度的因素: ①T↑η↑; ②油墨的固含量↑η↑; ③搅拌η↓; ④聚合物浓度与分子量↑η↑; ⑤溶剂 对聚合的分散与溶解性↑η↓ 其本身粘度的影响.
二 屈服值:指油墨产生变形所需要的最小剪切 应力,用τ0表示,只有当τ≥τ0时,油墨才会 流动,否则不会流动,会影响下墨量. 三 粘滞形变:物体的形变不能恢复原状的行为, 物体在力的作用下发生形变,外力消失时,物 体通停留在该形变状态,即发生了永久形变. 可分为牛顿形变与非牛顿形变. 四 非牛顿流体的应力与应变关系: 假塑性流体:当流体受到剪切力作用时, τ- 曲线偏离线性而倾向 轴,即 ↑η↓
反应生成了游离基,游离基很活跃,可攻 击油酸分子中的脂肪酸,产生了新的游离基, 干性油中存在三种游离基:
它们相互碰撞,从而使油酸分子彼此相连,大部分发 生聚合,形成网状结构,另一部分未聚合的生成了其 它物质.
未聚合的发生了如下反应:
② 含有共轭双键的干性油:如桐油酸 CH3(CH)3CH=CH-CH=CH-(CH2)7-COOH 非共轭 双键植物油的反应在此也存在,还发生另一反应, 即
三 油墨的颜色:
定义:指油墨涂布在承印物表面所呈现的色 彩,它是由油墨对光线的选择性吸收,透射, 反射所呈现的结果. 颜色的形成: ①对透明油墨:
影响油墨颜色的因素: ①原料的颜色与透明性; ②承印物的颜色; ③墨层厚度,对颜色的深浅有影响; ④墨膜的干湿状态,平整度.
四 三原色油墨的评价,其指标如下:
丙烯酸聚氨酯
多官能团交联剂:
①作用:配合预取物改进光敏树脂的性能. ②常用的交联剂有:乙二醇的双丙烯酸酯,季戊四 醇三丙烯酸酯.
UV油墨的干燥过程: ①光化反应:光引发剂 UV光 自由基 ②链式反应:自由基使油墨中的不饱和多 官能团预聚物,多官能团交联剂,活性稀 释剂相互交联成三维网状结构的固态干燥 墨膜. R+M→RM+M→RMM→……→RMM…M 光引发剂: ①光分解型引发剂:见光分解为自由基, 常用的有:安息香,醚类化合物.
催化氧化 自动氧化干燥: ①含非共轭双键的干性油:氧化一般发生在与双 键直接相连的α亚甲基上,对二烯,三烯酸,则
反应发生在夹在两个双键间的α亚甲基上 如:油酸 CH3(CH)6CH2-CH2=CH2-CH2-(CH2)6COOH 简化为:R1-CH2-R2 过氧化物生成:R1-CH2-R2 +O2 过氧化物分解:
理论值>>实测值的原因: ①油墨内部结构是逐渐被破坏的,因此在 低速区流动特性将偏离线性,屈服值降低. ②低速区不能确保油墨流动完全呈层流, 有可能出现塞流等,使之偏离线性, 进 一步降低.
五 粘度与屈服值的测量
仪器:毛细管粘度计 旋转粘度计 平行板 粘度计 落棒粘度计(Laray粘度计) 测量原理: ⒈毛细管粘度计:以一定量的某流体流出所需 时间来表示.如知标准液(蒸馏水粘度0.01斯 托克斯,时间500S),先求出仪器常数k
第四章 油墨的性质 第一节 油墨的干燥性
一 干燥定义:
油墨转移到承印物表面后,由液态膜经一系 列的物理,化学变化而成为固态膜层的过程.
固着:墨膜由液态变为半固态,不能再流动转移, 固着良好的墨膜,轻微的机械力不会被蹭掉,利于 堆放. 固化:半固态油墨中的连接料发生物理,化学反 应,完全干固结膜,是油墨的彻底干燥阶段,固化 后的墨膜具有较强的机械强度,在较大的外力作用 也难被蹭掉.
色强度:实地色块的最大密度. 色相误差:描述色偏程度的指标,偏向Dmin 的滤色片的颜色. M -L 色相误差 = × 100% H-L
式中的H,M,L表示三色滤色片测得的最大, 中间,最小密度值,如Y墨用三色滤色片测得的密 度分别为:0.02(R),0.08(G),0.86(B)则其
- 0.08 0.02 ×100% = 7.14% 色相误差 = 0.86 0.02 -
③第三阶段 过氧化物分解期:过氧化物由于分子 脱水,重排等反应而分解,分解的产物具务了聚 合的条件. ④第四阶段 聚合期:随聚合加深,粘度急剧上升, 分子量也上升. ⑤第五阶段 分解期:反应进行缓慢,粘度下降, 膜层溶解性下降,固态成分增加,有些组分发生 分解.
干性油的氧化机理 自动氧化
共轭氧化 非共轭氧化