第十四章油墨的流变特性
5油墨的流变特性1(备份)
F A x r
5.1 流变学概念
一、弹性形变 3、压缩形变
P
P B
v v
P：单位面积上静压力
B：压缩弹性模量
△v/v：压缩形变
5.1流变学概念
二、流动变形
对于流动的液体，在受外力作用时，根据其 流动情况可以分为不同的流动类型－－不同的流 体 1、流体类型： 牛顿流体 非牛顿流体
当外力缓慢作用于模型，作用时间足够长时，可视为以恒定 应力作用于模型，则 极小，可忽略，此时式（３）即为 d 式（2），符合牛顿定律，模型表现为粘性现象。这是因为弹 dt 簧的弹性势能可以释放转化为粘壶的粘性形变。
当外力作用时间介于上述两种情况之间时，弹簧和粘壶同时 产生形变，模型表现为粘弹性。此作用时间与材料的应力松驰 时间有关，也即当应力作用时间在材料应力松驰时间左右时， 材料表现出既有流体的粘性，又有固体的弹性。
5 油墨的流变特性
5 油墨的流变特性
5.1 5.2 5.3 5.4
流变学概念 油墨的粘度和屈服值 油墨的粘着性和拉丝性 油墨的触变性
5.1 流变学概念
物理学中研究物体变形时常把物质分为两类： 固体 气体 流体 液体
固体在外力作用下产生静态变形——弹性形变 流体在外力作用下产生流动变形——粘性形变
5.2
油墨的粘度和屈服值
粘度：表征流体在受外力作用时，液层 分子间内摩擦力的大小的物理量，用剪 切应力与剪切速度梯度的比值表示。
直接决定油墨的流动性，影响印刷时油墨的转移 状态。
屈服值：流体开始流动时所需的最小剪 切力。
a. 屈服值过大 油墨流动性差，不易打开 b. …………小 网点起晕、不清晰
油墨原材料选择与应用考核试卷
( )
2.常用于水性油墨的树脂类型是_______树脂。
( )
3.油墨的干燥方式主要有_______、_______和_______。
( ) ( ) ( )
4.在油墨中添加_______可以增强油墨的附着力和耐磨性。
( )
5.油墨的耐光性主要取决于颜料的_______。
油墨原材料选择与应用考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.以下哪种原材料不属于油墨的主要成分？()
A.颜料
B.溶剂型油墨
C. UV油墨
D.热固型油墨
16.以下哪些因素会影响油墨的转移效率？()
A.印刷速度
B.印刷压力
C.油墨的流动性
D.印刷材料表面特性
17.以下哪些原材料可以用于改善油墨的耐候性？()
A.颜料
B.树脂
C.溶剂
D.抗氧化剂
18.以下哪些油墨类型适用于户外广告印刷？()
A.水性油墨
B.溶剂型油墨
A.增稠剂
B.溶剂
C.催干剂
D.颜料
13.哪种类型的油墨适用于食品包装印刷？()
A.溶剂型油墨
B. UV油墨
C.水性油墨
D.热固型油墨
14.以下哪种原材料可以提高油墨的附着力？()
A.树脂
B.颜料
C.溶剂
D.助剂
15.在水性油墨中，以下哪种颜料具有较好的耐化学性？()
A.铜酞菁
B.氧化铁
《印刷工艺学》ch05印刷油墨的流变性 教学课件
基本流体
由切应力引起的流动称为剪切流动。实验表明，黏性液体的剪 切流动可以分为五种主要的流型。油墨作为黏性液体，在印刷 过程中所表现的流变行为大多在这五种流型之中。图 5-2 所示 为五种流型的流变曲线，下面分别予以说明。 曲线4代表的是牛顿流动，它表明:只要有切应力 τ ， 不管它多么 小，在切应力τ的作用下，液体的切变速率 D都瞬间产生，并且 始终与切应力成正比。
基本流体
曲线 B、C 同曲线 4 一样通过原点，同样表明:只要有切应力τ，不管它多么小，在切应力τ的作用下，液 体的切变速率都瞬间产生。但在切变速率产生以后，随着切应力的增加，曲线B代表的流型的切变速率增 加得越来越快;而曲线C代表的流型的切变速率却增加得越来越慢。曲线B代表的流型叫假塑性流动;曲线 C 代表的流型叫胀流型流动。与此相应地，我们把符合假塑性流动规律的流体模型叫假塑性流体;把符合胀 流型流动规律的流体模型叫胀流型流体。 曲线 D代表的是宾厄姆流体的宾厄姆流动:曲线E代表的是塑性流体的塑性流动。这两种流型在前一章介绍 过。它们的共同特点是当作用在流体上的切应力小于或等于某个确定的应力时，流体并不发生流动，这时 切变速率为零;而当切应力大于这个确定的应力时,流体才发生流动，这个确定的应力叫流体的屈服应力或 屈服值。它们的不同之处是当流动发生后，宾厄姆流动的切变速率随切应力成比例地增大;而塑性流动的 切变速率却增加得越来越快。
当切变速率较大，τ与D为非线性关系时，对应于某一切变速率的黏度可以用表观黏度ηa和微分黏度来表 示。 表观黏度是连接原点O和给定的切变速率在τ-D关系曲线上的对应点P所作的割线OP的斜率。 微分黏度是过 P点所作的τ-D关系曲线的切线斜率。
黏度与屈服值
图5-4所示为假塑性流体和胀流型流体的黏度，可以看出η0=tana1；ηa=tana2；ηb=tana3。
油墨的流变性对印刷品质量的影响
油墨的流变性对印刷品质量的影响油墨是印刷的重要材料，它的性能直接影响着产品的印刷质量和生产效率。
在进行印刷工作时，油墨的流变性对于印刷产品的质量和水平都有着一定的影响。
本文将对油墨的各种流变性能的属性进行解析。
流变学流变学，是研究物质变形和流动的科学。
理想的弹性体和理想的粘性物质实际上是不存在的，许多物质，如纸张、油墨等，其变形规律是复杂的。
油墨是在印刷机上被压匀到墨辊上，转移到印版上，再转移到橡皮布上，最后转移到纸张上。
在这个过程中，有种种的变形和流动，当油墨受力变形时，既会呈现弹性变形的某些特征，又会呈现流体的粘性，这种现象称为粘弹现象。
这种粘弹性物体的受力变形不仅与应力大小有关，而且与这些形变的发展速度有关。
印刷油墨的流变性质对印刷适性具有重要的作用。
油墨的流变性能包括油墨的黏度、黏着性、屈服值、触变性、流动度和流动性、转移性等性能。
01、黏度粘度是指流体流动时的粘滞程度，是流体分子之间相互吸收而产生的阻碍分子之间相对运动能力的量度，是表征流体流动的阻力(或内摩擦力)大小的指标。
流体在流动过程中，根据流体的结构与性质会出现流体呈黏稠状态时流动困难、流体呈稀薄状态时流动舒畅的现象，流体出现这种现象的原因是在流动中存在着流体分子间的相互吸引而导致的运动阻力，称为内摩擦力。
流体的这种性质称为黏度。
黏度是表明油墨流变性的一个重要指标，在印刷过程中一定的黏度是保证油墨支持传递和均匀转移的主要条件，因为它关系到印刷过程能否顺利进行，并直接影响到印迹墨色的均匀程度、清晰度及光泽度。
印刷中对油墨黏度控制不当，会给印刷带来多种故障。
如下：1）油墨的黏度过大时，黏性过大，拉丝性强。
油墨转移过程中，在墨辊之间分裂时丝头过长，断裂的丝头末端容易形成油墨飞散到空中，形成印刷中的飞墨现象，飞墨现象在高速印刷时表现更为明显。
2）油墨的黏度过大很容易造成纸张的脱粉、拉毛或分层剥离现象。
这是油墨的黏力在一定印刷条件下超过了纸张的表面强度所形成的，这种现象在印刷用纸的结构疏松，表面强度不高时，更为明显。
油墨流变性质分析考核试卷
9.网点扩大、印刷糊版
10.流变仪
四、判断题
1.×
2.√
3.√
4.×
5.×
6.√
7.√
8.×
9.√
10.√
五、主观题（参考）
1. 油墨流变性质影响印刷的流畅性和油墨转移效率。改善方法：调整油墨配方、使用流变助剂、控制印刷环境温度。
2. 牛顿流体油墨粘度恒定，适用于高速印刷；非牛顿流体油墨粘度随剪切速率变化，适用于低速和复杂图案印刷。
9. ABC
10. AD
11. ABCD
12. AC
13. ABC
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
19. ABCD
20. ABC
三、填空题
1.帕斯卡·秒（Pa·s）
2.帕斯卡（Pa）
3.常数
4.触变环、屈服应力
5.储能模量、损耗模量
6.屈服点
7.油墨转移、印刷质量
A. 旋转粘度计
B. 拉伸试验机
C. 冲击试验机
D. 流变仪
11. 油墨的粘弹性与以下哪些因素有关？（ ）
A. 油墨的成分
B. 温度
C. 剪切速率
D. 测试时间
12. 以下哪些情况下油墨的粘度会增加？（ ）
A. 温度降低
B. 剪切速率增加
C. 油墨浓度增加
D. 油墨老化
13. 以下哪些油墨特性有利于提高印刷质量？（ ）
A. 动力粘度
B. 静态粘度
C. 屈服应力
D. 剪切率
8. 油墨的粘弹性与以下哪个因素有关？（ ）
A. 温度
B. 压力
C. 剪切速率
油墨 储存模量 损耗模量 流变
油墨、储存模量、损耗模量和流变1. 引言油墨是一种广泛应用于印刷、涂料和标识等领域的材料。
在实际应用中，油墨需要具备一定的物理特性，比如储存模量、损耗模量和流变特性。
本文将分别介绍油墨的储存模量、损耗模量和流变特性，并探讨它们之间的关系和影响因素。
2. 油墨的储存模量储存模量是衡量材料在储存变形能力方面的一个指标。
对于油墨来说，储存模量可以反映其在储存过程中的弹性特性。
储存模量越大，油墨在储存过程中的变形能力越小，其弹性特性越好。
油墨的储存模量受多种因素的影响，包括油墨的成分、溶剂的选择、固化剂的添加等。
其中，油墨的成分是决定储存模量的关键因素之一。
一般来说，含有高分子聚合物的油墨具有较高的储存模量，因为高分子聚合物具有较好的弹性特性。
此外，溶剂的选择也会对油墨的储存模量产生影响。
溶剂的选择应考虑到其与油墨成分的相容性，以及对油墨的溶解能力。
固化剂的添加可以提高油墨的储存模量，因为固化剂能够增加油墨的交联程度，从而增强其弹性特性。
3. 油墨的损耗模量损耗模量是衡量材料在储存过程中能量损耗的一个指标。
对于油墨来说，损耗模量可以反映其在储存过程中的粘弹性特性。
损耗模量越大，油墨在储存过程中的能量损耗越大，其粘性特性越明显。
油墨的损耗模量受多种因素的影响，包括油墨的成分、溶剂的选择、固化剂的添加等。
油墨的成分对损耗模量的影响与储存模量类似，高分子聚合物的含量越高，损耗模量越大。
溶剂的选择也会对油墨的损耗模量产生影响，不同的溶剂对油墨的粘性特性有不同的影响。
固化剂的添加可以增加油墨的交联程度，从而增大其损耗模量。
4. 油墨的流变特性流变特性是指材料在外力作用下的变形和流动特性。
对于油墨来说，流变特性可以反映其在印刷、涂料等应用中的可流动性和可变形性。
油墨的流变特性可以通过流变仪进行测试。
流变仪可以施加不同的剪切应力和剪切速率，以模拟实际应用中的外力作用。
通过测试，可以得到油墨的剪切应力-剪切速率曲线，从而了解油墨的流变特性。
14.流变性能概述
假塑性流体——剪切变稀
剪切速率γ↑流动粘度η↓ 大多数的高聚物属此类
ห้องสมุดไป่ตู้
膨胀性流体——剪切变稠
剪切速率γ↑流动粘度η↑
宾汉流体（塑性流体）
剪切应力＜某一临界应力时不发生流动
17
粘度
η大，表明流动时阻力大，流动性差 η小，表明流动时阻力小，流动性好 f 对于牛顿流体： A dg dg g dt 对于非牛顿流体： dt
1）表征聚合物的流动性；
2）表征聚合物分子量大小；
表征聚合物分子量 ——只有在化学组成和结构都相同的情况下才可以 比较分子量的相对大小
29
熔体流动速率测定仪
30
测试步骤
加热仪器至所要求的测试温度； 准备试样——粒料、粉料或碎片； 选择负荷法码； 将试样加入料筒、压实并预热； 计时并切割挤出物； 称重并计算试验结果
42
弹性体与橡胶
冲击特性 (保险杠发生弯曲还是脆裂 ?)
玻璃化转变 (什么温度时变脆 ?)
阻尼特性 (这么点橡胶垫可以对我的CD唱机防 震吗?)
43
涂料，油墨，涂层
涂刷性 (涂刷时方便吗?) 流平性 (刷痕会流平吗?) 垂挂性 (刷在墙壁上的涂料会流下来吗?) 印刷质量 (印刷时，油墨是停留在印的地方，还是 散开来?)
5
粘 度
Eta* ( [Pa-s]
) G" ( [Pa]
)
10
4
10
4
G' ( [Pa]
)
10
3
103 102
Vis cos ity dom inate s
G'=G"
油墨的流变性和印刷
τ0
B
B：假塑性流动（流体）
A
C
C：胀流型流动（流体）
D：宾哈姆流动（流体）
E：塑性流动 （流体）
0
D
除A之外，B、C、D、E均为非牛顿流体。 一般，胶印油墨为宾哈姆流体，雕刻凹版油墨为胀流型流体。
❖ 1、牛顿流体：
➢ 指在任何小旳外力作用下即能流动旳流体，其流动旳速度梯度（D） 与所加旳切应力旳大小成正比。
剪 切 应 力
O
速度梯度
水、甘油 为牛顿流体
摄影凹版油墨等较 稀旳油墨
❖ 2、假塑性流体
❖ 当流体受到一点外力旳作用即可发生流动，但切变速率与切应力不成百 分比，切变速率增长旳百分比比切应力多。其表观粘度和微分粘度随剪 切速率旳升高而降低，称剪切变稀流体。
❖ 假塑性流体旳流变方程（幂律流动）为：
流动系数
剪
切 应
kDn (n 1)
力
流动指数
O
剪切速率
❖ 其表观粘度为：
a
kDn1
D
❖ 3、胀流型流体
❖ 当流体受到一点外力旳作用即可发生流动，但切变速率增长旳百分比 比切应力少。也称剪切变稠流体。其粘度随剪切应力旳增长而增长。
剪 切 应 力
O
剪切速率
❖ 4、塑性流体
❖ 当流体所加旳外力不小于它旳屈服值后，流体才开始流动，且其切变 速率增长得比切应力增长得快。
令
G
松弛时间，与材料旳 粘滞性和弹性有关
eGNt
0
0et
当 t 时
0
e
粘弹性模型 内能储存能
力旳大小
可视为应力完全松弛，模型内能全部消失。
❖ 当应力以极短旳时间施加于模型时，此时粘弹性模型绝大部分体现为弹 性，Maxwell方程可近似为：
油墨 储存模量 损耗模量 流变
油墨储存模量损耗模量流变油墨：从储存模量、损耗模量和流变的角度探讨一、引言油墨在印刷行业中起着至关重要的作用，对图文印刷品的质量和效果有着直接的影响。
而要了解和掌握油墨的特性，就需要从储存模量、损耗模量和流变等方面进行综合评估和分析。
二、油墨的储存模量储存模量是指油墨在静态条件下的弹性模量，也可以理解为油墨在储存能量的能力。
对于油墨来说，储存模量的大小直接影响着油墨在印刷过程中的稳定性和均匀性。
当储存模量较高时，油墨具有较好的稳定性，能够在长时间内保持良好的印刷效果，而当储存模量较低时，油墨则容易出现流动性过大、墨水移动不均匀等问题。
三、油墨的损耗模量损耗模量是指油墨在印刷过程中消耗能量的能力，也可以理解为油墨在动态条件下的粘性特性。
损耗模量的大小与油墨的粘度密切相关，而粘度决定了油墨在印刷机构中的流动性和传递性。
要确保油墨在印刷过程中的稳定性和均匀性，就需要合理控制损耗模量的大小，保持油墨的粘度在一个适宜的范围内。
四、油墨的流变特性流变是指物质在外力作用下发生形状或流动状态改变的过程，而油墨作为一种特殊的液体材料，也具有其独特的流变特性。
在印刷过程中，油墨需要在印刷机构中完成各种复杂的流动和传递操作，因此其流变特性的稳定性和可控性尤为重要。
通过对油墨的流变特性进行深入研究和分析，可以更好地把握油墨在印刷过程中的行为规律，从而有效地提高印刷品的质量和效果。
五、总结回顾通过对油墨的储存模量、损耗模量和流变特性的综合分析，可以更全面地了解和把握油墨的特性和行为规律。
在实际印刷生产中，要根据具体的印刷要求和条件，合理控制油墨的储存模量和损耗模量，并充分利用其流变特性，以实现印刷品的高质量和高效率。
六、个人观点和理解作为文章写手，我深刻理解油墨的储存模量、损耗模量和流变特性对印刷品质量的重要影响。
在撰写本文过程中，我不断突破自己的认知边界，深入挖掘油墨背后的科学机理和技术特性，希望能够为读者提供更丰富的知识和更深刻的理解。
油墨的传递过程及变化
纸张 • 纸张的ph值 油墨印在酸性纸上干燥得慢。 • 纸张的结构 表面粗糙、结构疏松、渗透性 大、施胶度小的纸张会促进干燥。 • 纸张的含水量 纸张的含水量对油墨的渗透 和氧化干燥都有一定程度的影响。
润湿液 • 润湿液的酸性越强，油墨干燥所需的时间也就越 长。 水墨平衡和油墨乳化值的大小 • 水墨平衡未掌握好，水大墨大造成油墨严重乳化， 也会使油墨的干燥时间延长。 油墨 • 各种油墨的干燥速度不尽相同，通常由有机颜料 制成的油墨比无机颜料制的油墨干燥得慢。
着墨辊
印版
• 基于有水平版胶印先水后墨的润湿原则，在着墨 辊向平版印版图文着墨前，着水辊必须先向印版 非图文区域供水。 • 着水辊首先与平版印版全面接触，非图文区域是 高能表面、表面能远远高于润湿液，极性性质的 润湿液自发地、先入为主地润湿高能表面的非图 文区域，使其表面能下降；图文区域的表面是一 层非极性的有机膜层，表面能低于润湿液，因此 润湿液并不能润湿图文区域，只能使图文表面的 剩余墨层在本印刷周期内发生第一次乳化；
干燥装置的性能和效果 • 印迹墨层干燥类型及状态与干燥装置的匹 配程度，干燥装置关键器件的干燥性能、 效果与状态的实际情况等密切相关。
墨斗
墨斗辊
要求油墨始终与墨斗辊保持良好接触。基于 墨斗辊一般仅仅低速间歇转动，油墨仅仅依 靠自身的重力和本身的流动性和铺展能力， 来决定它能否在很低的剪切应力作用下，依 然良好地和墨斗辊保持接触和黏附，通常有 三种状态： • 油墨外观呈水平面的积聚状态，这类油墨屈 服值低，黏度小，流动性好，下墨良好；
辅助剂的影响 • 透明冲淡墨不仅本身不干，还要吸附催干 剂，使催干剂失效；白油本身就是白色不 透明的乳化物，质地疏松，极易促进油墨 乳化，众多微粒状的润湿液混入印迹墨层 中，在逐渐蒸发掉，阻碍了油墨的氧化聚 合进程，降低了印迹墨层的干燥速度。
油墨的性能(丝网印刷)
丝网印刷油墨的性能一、黏度黏度，又称内摩擦，是一层流体对另一层流体作相对移动时所产生的阻力。
它是流体内部阻碍其流动的一种特性。
油墨黏度一般用"泊"、"厘泊"来表示。
丝印油墨黏度约在4000~12000厘泊之间。
黏度过大油墨对承印物润湿性差，不易通过丝网转移到承印物上。
造成印刷困难，印迹缺墨。
黏度过小，会造成印迹扩大，致使印刷品线条合并，成为废品。
黏度指标可以使用黏度计进行测量。
黏度变化与印刷适性的关系是：油墨在印版上，黏度愈稳定愈好，但转移到印件上后，黏度变大愈快愈好。
触变性则对前者不利，对后者有利，因此适当的触变性是可取的，而剪切变稠对印刷有害无益。
加溶剂、稀释剂或增塑剂，可降低黏度；加填料、颜料、硅化物，能提高黏度。
二、触变性触变性是指液体由于应力黏度降低而后又恢复其原来黏度的能力。
在丝印过程中，表现为油墨在静止一定时间后变稠，黏度变大，搅动后又变稀，黏度也变小的一种可逆现象。
因为，油墨中颜料颗粒的外形是不规则的，尽管吸附了一层连结料，也是﹣种不规则的圆球。
所以，在静止一定时间后，颜料颗粒就会接触或相距很近，造成相互吸引，阻碍颗粒的自由活动，油墨就变稠、变黏。
然而，这种暂时稳定的结构，被外力搅动后，很快被破坏，解除了颗粒之间的相互吸引力，颗粒的自由运动又得到恢复，流动性提高了，油墨变稀，黏度下降。
丝网印刷油墨的触变性越小越好。
为消除这种不利因素，在印刷之前，要充分搅拌油墨，使之恢复常态，然后进行印刷。
油墨中的颜料颗粒越不规则，多角多孔，如黑墨，其触变性就大。
反之，如黄墨，其触变性就小。
油墨中连结料多，颜料少，触变性也小，反之则触变性大。
另外连结料的不同对触变性影响也很大，如聚合植物油所制作的油墨，其触变性小，如高分子树脂作连结料，其触变性大。
三、屈服值屈服值是指对流体加一定外力，从弹性变形到流动变形的界限应力，也是油墨开始层流时必须施加的最低应力。
屈服值太大，油墨发硬，不易打开，输墨不便，流平性差；屈服值太小，印刷细线和网点再现性差。
油墨 储存模量 损耗模量 流变
油墨储存模量损耗模量流变
摘要：
1.油墨的概述
2.储存模量和损耗模量的定义与作用
3.流变的概念及其与油墨的关系
4.储存模量、损耗模量和流变在油墨性能评估中的应用
正文：
一、油墨的概述
油墨是一种用于印刷的颜料和粘合剂的混合物，通常用于书籍、报纸、杂志等印刷品。
油墨的性能对于印刷质量和印刷效果至关重要，因此在油墨的研发和生产过程中，需要对其各项性能指标进行严格的把控。
二、储存模量和损耗模量的定义与作用
1.储存模量：储存模量是指油墨在静止状态下，其形变与所产生的应力之比。
储存模量越大，说明油墨的形变恢复能力越强，印刷过程中油墨的流动性能越好。
2.损耗模量：损耗模量是指油墨在振动状态下，其损耗能量与振动能量之比。
损耗模量越小，说明油墨在印刷过程中的损耗能量越少，印刷效果越好。
三、流变的概念及其与油墨的关系
流变是指物质在受到剪切力作用下，其流动特性的变化。
油墨的流变性能直接影响到印刷过程中的油墨流动性、油墨分布均匀性等，是评价油墨性能的重要指标。
四、储存模量、损耗模量和流变在油墨性能评估中的应用
在油墨性能评估中，储存模量和损耗模量是衡量油墨流变性能的重要参数。
通过测量和分析油墨的储存模量和损耗模量，可以有效地评估油墨的印刷性能，为油墨的研发和生产提供科学依据。
同时，流变性能的评估也有助于优化油墨的配方设计，提高油墨的印刷质量。
综上所述，油墨的储存模量、损耗模量和流变性能对于印刷质量具有重要影响。
油墨和流变学
油墨和流变学二、粘度仪和粘性仪粘度仪和粘性仪的种类是很多的，几乎可以这样认为：油墨行业是应用粘度仪最多的一个行业。
至于粘性仪，则已成了油墨行业的主要仪器，目前是油墨制造中必不可少的仪器之一。
因之，这里想尽可能多地来讨论关于这方面的仪器，尤其是有代表性的类型。
（一）、粘度仪粘度仪的设计原理几乎都是以牛顿流体为基础的，所以，不管它们有多少种类型，它们的基本原理还是同出共因。
1、毛细管式粘度仪(Capillary Viscosimeter)。
设有一根毛细管，它的内部半径为R，使牛顿流体以一致的滞流形式通过这根毛细管，作用在管子长度为I上的压力为。
假设有一个与管子同心的液体圆壳，其半径为r，厚度为dr，长度为L。
从这些薄圆先的对称排列来看，在壳外部的每一个流体颗粒，以速度v运动，而在它的内部，则速度稍大一些；为v+dv。
故通过壳厚为dr的速度梯度(剪切速率)是－dv／dr，负的符号表示：半径增大则速度减小。
作用在被壳包围的液体圆筒上的力F，相当于作用在壳的长度上的压力P乘以圆壳的横断面πr2。
这些力可通过壳的内表面而像剪切应力一样地分配，其面积相当于2πrL。
为了得到流过管子的体积的比例，可将管子中的所有同心圆壳(半径从r=0到r=R)的流动情况汇总起来。
这可将在单位时间(t)内通过管子的一定断面(距离)的液体体积(v)记录下来，其形状就像一个回转抛物面。
实际上，作用在毛细管长度为L上的压力P，可以通过在(进入)毛细管上面的流体的静压高差(头)而得到。
可以看出，毛细管粘度仪一般适用于牛顿流体，常用以测定溶剂、油脂等透明类物质。
对非牛顿流体而言，临界雷诺指数与剪切速率以及物质的分子大小、形状有关。
大而较长的分子会明显地降低雷诺指数。
所以毛细管粘度仪又叫运动粘度仪。
一种代表性的毛细管粘度仪，叫凯能－芬斯克粘度仪。
另一种常用的毛细管粘度仪叫乌氏(Ubbelohde)粘度仪。
还有一种赛包特(Saybolt)型粘度仪，是一种测定60厘米。
印刷材料学课件印刷材料及适性-油墨(六)
N
D
3M
2R3
p
3(M1 M 2R3
2
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1 2
B
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a
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2R3
2021年7月17日星期六
·31·
四、触变性
触变性的定义 触变性产生的原因 触变性的意义 触变性流体的特性 触变性的测量
2021年7月17日星期六
2021年7月17日星期六
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影响触变性的因素
颜料粒子的形状：针状、片状>球状； 颜料粒子在油墨中的含量：含量越高， 触变性越高；
颜料与连结料之间的润湿情况：二者 间润湿越好，触变性越小。
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触变性流体流变曲线的滞后现象 τ τ τ
A
D
0D
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流动与变形是属于两个范畴的概念。流动是 液体材料的属性，而变形是固体材料的属性。 液体流动时，表现出粘性行为，产生永久变 形，形变不可恢复并耗散掉部分能量；而固 体变形时表现出弹性行为，其产生的弹性形 变在外力撤销时能够恢复，且产生形变时储 存能量，形变恢复时还原能量，材料具有弹 性记忆效应。通常液体流动时遵从牛顿流动 定律，称为牛顿流体；固体变形时遵从胡克 定律，称为胡克弹性体。
平行板粘度计
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可以测量浆状油墨的剪切应力、速度梯度、 屈服值、拉丝性、软硬程度等。
2PV
2r5
D 6r2 dr 6r2 0.4343 SL
V dt V
t
2PV
a
浅谈油墨的流变性
对 流 体 的 任 何 部 分 来 说 ， 速 度 梯 度 为 Ｄ： 其
Ⅱ
， 于 由
图 二 流 变 曲线 示 意 图
一
３ 一 ２
囊 ＿
广东 印刷栏
２非牛 顿 流体 ．
２． 服 值 屈
凡 是 剪切 Ｊ 与剪 切 速 率 Ｉ 间 的 关 系 不 服 从 式 １ 立力 ）之
流 层 之 间 的 剪 切 应 力 Ｔ 超 过 某 一 极 限 时 ，流 体 才 开 始 产 生 相 对 流 动 ， 着 剪 切 速 率 Ｄ 增 加 ， 度 减 小 ； 流 流 体 随 牯 胀
的 特 点 是 ， 要 有 剪 切 应 力 Ｔ， 管 它 有 多 么 小 ， 剪 切 只 不 在 应 力 的作 用 下 ， 体 的 剪 切 速 率 Ｄ 会 瞬 即 产 生 。 在 剪 切 流 但 速 率 产生 后 ， 着 剪 切 应 力 的 增 加 ， 切 速 率 Ｄ 增 加 越 来 随 剪
Ｔ ＝ｒＤ ／ １． ３
、
近 代 流 体 的分 类
流 体 是 流 变 学 研 究 的对 象 之 一 。近 代 流体 是 根 据 其 在 一 定 温 度和 剪切 应 力作 用下 表现 出 来 的特 性 ，划 分 为
牛 顿 流 体 和 非 牛 顿 流 体 两 大 类 。 假 设 一 个 流 体 被 限 制 在
速 率 ， 式 （ ） 义 ： 由 ２ １定
２． １
触 变 性 流 体具 有 时 间 效 应 ，表 现 为 当剪 切 速 率 Ｉ ）为
一
定 值 且 保 持 恒 定 不 变 时 ， 切 应 力 与 应 力 的作 用时 间 ｔ 剪
非牛 顿 流体 的粘 度 ， 依 赖 于 剪 切 速 率 。在 剪 切 速 率 都
如何理解和掌握印刷油墨的流变性
种 类 型 的 油 墨 中 有 的 是 静 电 力 的 优 势 ， 有 的 是 范 德
华 引力 的优 势 ，它们 均 可 与 阻碍 力 达 到平 衡 ，形成 油 墨 内部 的 网 状 力 ，油 墨 内部 便 处 于 絮 凝 状 态 （ 如
图６ ，即 一 种 疏松 的颜 料 粒 子相 互连 结 而 成 的 网状 ） 结 构 ， 油 墨 处 于 静 止 状 态 时 可 以 保 持 这 种 结 构 的 稳
② 颜料 与 填 充量 的用 量对 同一种 连 结 料来 说 ，
颜 料 和 填 充 料 的 用 量 比 例 越 大 ， 制 成 的 油 墨 粘 度 越 大 ， 但 颜 料 和 填 充 料 的 用 量 在 油 墨 中是 有 限度 的 。
流 体 间 的 速 度 变 化 率 ，又 称 为 剪 切 速 度 或 切 变 速
般 地 ， 当 塑 性 流 体 开 始 流 动 所 需 的 最 小 切 应
力 叫 做 屈 服 值 ，通 常 用 Ｔ ０ 示 。 而 总 的 切 应 力 为 表 Ｔ ，切 变 速 率 为 Ｄ，则 Ｔ — Ｔ０ 的 切 应 力 就 是 产 生 后
和保 持 流体 流动 的 力。
高 低 是 由颜 料 及 连 结 料 的 种 类 、 性 能 、 二 者 的 应 用
下 降 ，反之粘度 上升 。
２ ）非 牛 顿 流 体 与 屈 服 值 当 我 们 认 识 了 牛 顿 流 体 后 ， 那 末 ， 对 于 非 牛 顿
当 切 应 力 用 达 因 ／平 方 厘 米 表 示 ， 切 变 速
熟
２ ２ ． Ｄ ９ －
设 备 器 材
流 体 的 概 念 也 就 更 加 清 楚 了 。 如 果 一 种 流 体 受 到 外 力 作 用 后 并 不 立 即 开 始 流 动 ， 只 有 当 外 力 达 到 一 定
第十四章 油墨的流变特性
2012年3月22日星期四
• 当流体流动的速度很高达到并超过某个临界值时，流 道方向与横向方向均有流动，则产生紊流（湍流）， 其Re>2300 • 支配流体流动形式的还有流体的密度、粘度和塑性等。
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第二节 油墨的粘滞变形
一、粘度的概念 –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：
②压印后，外力消失，油墨很快恢复到原来的高粘度 状态，使油墨固着速度快，效果好，从而有利于保 持网点清晰，不扩大。
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– 触变性对油墨性能的影响： ①触变性过小，油墨易分层，絮凝，结块(凹印墨)； ②触变性过大，对新闻油墨易形成凹槽，对胶印墨， 会造成流空现象； ③触变性适当，油墨转移到承印物表面上后，可很快 失去流动性，从而使网点完整，清晰，墨色鲜明、 浓重，不扩大。
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• 四、粘度与屈服值的测量
– 油墨的粘度和屈服值都是在粘度计上测定的。 – – – – – – 常用种类： 毛细管粘度计 小孔式粘度计 旋转粘度计 平行板粘度计 落棒粘度计(拉雷粘度计)
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– 测量原理： 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。已知标准液(蒸馏 水粘度0.01斯托克斯，时间500S)，先 求出仪器常数k 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：
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3 旋转粘度计
如图，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， 通过测量转矩来测定液体的粘度， 因为这种粘度计可以通过改变转速 来改变被测流体的剪切速率，所以 比较适合用来测定非牛顿流体。
印刷讲义4)
流速不同时，在两层接触面流动速度不同的液层之间，有作
用力和反作用力存在，这一对力称为液体的内摩擦力，即为
液体的粘滞性，度量流体这种性质的物理量称为粘度。
二、油墨的粘滞变形
（2）粘度的计算方法
上平行板 A(cm2)
(移动) F(dyne)
F(dyne)
dx
流体层
X(cm)
dy
下平行板 (静止)
二、油墨的粘滞变形
剪切应力（τ ）：单位面积上的正切力。 变形速率（剪切速率）：描述不同液层间变形速度差别的量。 理想的粘 / ρ
η
N——
动力粘度、绝对粘度 运动粘度
ν =
ν
——
非牛顿流体的粘度：
表观粘度 η a（ 油墨的结构、 τ 、D 、t 和 T）
二、油墨的粘滞变形
（3）油墨屈服值（ τ
二、油墨的粘滞变形
（3）油墨流变曲线的滞后现象
τ τ τ
A
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。
0
D
D
触变性流体的流变曲线
二、油墨的粘滞变形
(4)温度与油墨的粘滞变形——粘温曲线 粘温特性: 油墨的粘滞变形随温度变化而产生的性质。 油墨的表观粘度与温度的关系方程:
d d G G dt dt
G
d 1 d dt G dt
η
G
d d G dt dt
t
麦克斯威尔粘弹性模型
二、油墨的粘滞变形
（2）触变性产生的机理
扩散双电层 架子结构 静止时：引力=斥力呈现凝胶 状态，粘度较高； 外部机械作用下，双电层被破 坏，引力≠斥力，粒子运动范 围加大，呈现溶胶状态，表现 为粘度降低，作用时间越长， 粒子双电层破坏越彻底；
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d . dt 表现为单纯粘性变形
油墨粘滞性与弹性在印刷中的具体表现： 二 粘着性与拉丝性
粘着性 印刷过程中,油墨在墨辊与墨辊间,墨辊与印版
间,以及印版与承印物之间,频繁的进行分离和转移.使墨
膜分裂并转移到相应物面上的力是附着力,这个力的作用 时间非常短暂,而且是周期性的可以看作周期性的冲击力. 墨膜在此过程中表现出来的阻止墨膜破裂的能力,叫做油 墨的粘着性.
概述:
油墨的流变特性是对油墨在印刷机上及承印 物表面行为的一种全方位，深入的描述。它揭示了 油墨在印刷过程中的行为和造成这种行为的原因。 油墨的流变特性与油墨的印刷适性关系密切：
油墨的印刷适性可以分为运行适性和质量适性。运行
适性，是要求油墨具有适应印刷机的要求，使印刷得以顺 利完成；质量适性是如何使油墨获得最佳的印刷效果。
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粘温特性参数
ED
1 温度指数
2 转折温度 Tc
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第三节
油墨的粘弹特性
粘度，屈服值，触变性等仅仅反映了油墨在静应力下的 行为。 油墨在动态力作用下，则主要表现油墨的粘弹特性．
一 油墨的粘弹性模型 油墨在剪切应力作用下的粘弹性模型是虎克模型与
牛顿模型的串联加和,即麦克斯威尔粘弹性模型.
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切稀现象：假塑性流体的表观粘度与微分粘度随剪切 速率的升高而降低。 n 假塑性流体的流变方程： kD n<1 k称为流动系数，n称为流动指数，是表征油 墨在剪切作用下粘度下降的幅度．
假塑性流体的表观粘度： a
D
kD n 1
由上看出：油墨的表观粘度取决于特征参数，同 时受其切应力 和剪切速度Ｄ的影响；故油墨的表观 粘度不是一个常数，而是油墨在某种状态下所表现的 行为.
p ( B ) / D
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二 粘度和屈服值的测定（粘度计） １ 毛细管式粘度仪
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2 小孔式粘度仪
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3 旋转粘度计
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三 应力作用时间与粘滞流动----触变性
１触变性的定义
非依时性流体：表观粘度是个常数，不随应力作用的时
间而发生变化。 依时性流体：某些油墨在温度不变的情况下，如果剪切 速率保持恒定，切应力和表观粘度会随时间延长而减小， 即流变性受应力作用时间的制约。此种流体的行为称为 触变性。
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2 触变性的表现： 表观粘度不仅随剪切速率变化，同时在恒定的剪 切速率作用下随时间的持续下降，并且逐渐稳定在一 个较原来粘度水平低的恒定值。剪切作用停止后表观 粘度又随静置时间的持续而上升，经一段时间又恢复 到原来较高的恒定值。 油墨触变性对印刷的影响： （１）优点 （２）缺点
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触变性流体流变曲线的滞后现象
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关于宾哈姆流体 理想的宾哈姆流体流动的 D 关系是线性的．实际的流变曲 线如右图 宾哈姆流体流变方程为：
宾哈姆流体的流变曲线
p 是宾哈姆流体的塑性粘度。 e是开始流动的切应力，流
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体此时只是部分变形，还有部分流体没有发生变形，而 是按原来的结构形式一起移动，形成塞流。
宾哈姆流体塑性粘度的计算
3
流变曲线
A牛顿型流体 B假塑性流体 C胀流型流体 D宾哈姆流体 E塑性流体
各种流型的流变曲线
4
假塑性流体、胀流型流体、宾哈姆流体、塑性流体通称 为非牛顿流体。
常见印刷油墨流型分类： 胶印油墨——宾哈姆流体 雕刻凹版油墨——胀流型流体 部分凹版油墨——假塑性流体
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关于假塑性流体
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四
油墨的粘温曲线
油墨的粘温特性是指油墨的粘滞变形特性随温度变化 而产生的性质。 印刷过程对油墨粘温特性的要求:温度变化时,油墨的 粘滞变形所产生的变化尽可能小,即油墨对温度具有相 对稳定性。 粘温特性方程： 用来描述粘度与温度变化之间的相关关系
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描述了当温度变化 T 时，油墨表观粘度发生的变化。
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油墨拉丝回弹过程:弹性恢复与粘性恢复
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拉丝性与粘着性对印刷的影响: 拉毛,剥皮;网点扩大,图文不清;带走前色油墨, 色相失真;附不到墨辊,飞墨.
三 油墨粘着性与拉丝性的测定(略)
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四 油墨的流动性
1 流动性 油墨从一个容器很容易倾注到另一个容器 的性能.影响此种流动性的主要因素是油墨的粘性,屈 服值和触变性. 2 流平性 油墨在容器内或者在涂层上使墨膜表面流 平的性能,是自身重力和分子作用力的作用下的现象. 3 下墨性 油墨在印刷机墨斗里能不断下墨的性能.
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d d G dt dt
方程的解:
0e
t
0e
G
N
t
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对解的讨论: （１）当应力作用频率很高,应力在极短时间内施加在模型上, 此时 d 很大,Maxwell方程可近似为
dt
表现为弹性
（２）当应力缓慢作用于粘弹性模型时，只要应力作用时间足 够长，此时 d 为０， Maxwell方程可近似为
直观特性：当流体受到剪切作 用时， D曲线 偏离线性而倾向 D轴，即随剪切速率增加，粘度 下降。
（1）初始阶段：切变速率很低， D 呈直线关系，此阶 段的流体粘度，可用 D 流变曲线的初始斜率表示， tg 称为零切变粘度， 1
（2）切变速率较高时， D关系为非线性，则对应于某一 剪切速率的粘度，用表观粘度 a （图中的 tg 2）或微分 粘度 tg 3 来表示。
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油墨形成丝状的能力,称为油墨的拉丝性.
油墨在动应力作用下,急剧变形导致墨膜断裂的过程可以看
成是固体破坏,即弹性破坏过程.这种弹性破坏过程和由于静应力 而产生的粘性破坏是不同的,墨膜以粘性为特征断裂时候,拉丝比 较长;以弹性特征断裂时拉丝比较短;换言之,在油墨成丝的过程 中,是油墨的粘滞性起作用,弹性为辅;在油墨的断裂过程中,油墨 的弹性起主要作用,粘滞性起辅助作用。
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第十四章
油墨的流变特性与印刷适性
概述 油墨的粘滞变形 油墨的粘弹特性
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第二节 油墨的粘滞变形
流体的粘滞性，是流体在流动中表现出来的内摩擦特性。
量度流体粘滞性的物理量，叫做流体的粘度。流体的粘度 与很多因素有关，如流体的切应力和切变速度、流体的温
度、作用力作用的时间及流体的组成、结构等。