【集萃網(wǎng)觀察】流體力學(xué)對(duì)人類來說還是一門比較新的學(xué)科，它是物理學(xué)中的一個(gè)分支，其理論比較深?yuàn)W，因?yàn)閷?duì)一個(gè)流體來說，它的流動(dòng)性能與形態(tài)，以及影響流動(dòng)性能與形態(tài)的因素是比較復(fù)雜的。
一切能流動(dòng)的東西幾乎均可以流體力學(xué)來進(jìn)行研究，它們包括氣體、水、油以至瀝青類等物質(zhì)。 研究物質(zhì)流動(dòng)性能的科學(xué)叫流變學(xué)(Rheo1ogy)。故流變學(xué)可定義為流動(dòng)和形變的科學(xué)。 “油墨是……具有一定流動(dòng)度的漿狀膠粘體”。故油墨是一種流體，從流變學(xué)的觀點(diǎn)看，油墨可分成兩大范疇，即液體(溶劑型)油墨和漿狀(如膠、鉛印)油墨。它們的流變性能可通過基本的流變學(xué)方法來進(jìn)行研究之。它們包括量的測(cè)定(例如粘度、粘性和屈服值等)以及質(zhì)的測(cè)定(例如稀稠、長(zhǎng)短和身骨等)。 油墨制造和印刷過程中的一個(gè)主要問題是：油墨必須在各個(gè)過程中都有滿意而嚴(yán)格的流變性，例如油墨應(yīng)易于從容器中輸送(倒)出來，流凈，并傳遞、轉(zhuǎn)移、分配、抵達(dá)印版上，直至最后轉(zhuǎn)印到承印物表面。由于這些復(fù)雜的印刷過程是在極快的印刷速度下進(jìn)行的，所以，在數(shù)秒鐘內(nèi)油墨會(huì)受到剪切、拉伸、擠壓和破碎等力的作用，然后轉(zhuǎn)移至紙上而固著、干燥。 油墨能否在印刷機(jī)上適當(dāng)?shù)貍鬟f與分配?印刷品的復(fù)制質(zhì)量與印刷效果(例如飛墨、網(wǎng)點(diǎn)清晰度、密度、印刷一致性、耐磨性、滲透性、光澤，堆橡皮、臟版等等)如何?這些都與油墨的流變性有關(guān)。 在現(xiàn)代的油墨制造工藝中，還引入了一些新的表示特性的術(shù)語，例如“粘性抑制” (Tack Suppression)和強(qiáng)(健)度(Robustness)等。 我們知道，在平版膠印印刷中，油墨在通過墨輥系統(tǒng)傳向印版、橡皮布、以至紙張，然后在一堆印刷好的紙張堆中干燥。如果在整個(gè)過程中油墨的粘性并不增長(zhǎng)很多，這樣，既可采用薄一些的紙張，又可減少浪費(fèi)。而在已經(jīng)印刷好的紙張堆中干燥時(shí)，粘性的增長(zhǎng)也可得到控制。 所謂強(qiáng)(健)度則是更為復(fù)雜的一個(gè)概念，它關(guān)系到油墨能否很快地達(dá)到印刷平衡；以及在相反條件下保持此平衡的能力。從實(shí)用觀點(diǎn)看，就是縮短臺(tái)時(shí)，減少浪費(fèi)，減少消耗。強(qiáng)(健)的油墨具有比較好的抗水性，這又可大大減少堆版和臟版等弊病。 這里所說的強(qiáng)(健)度就是指一個(gè)油墨放到印刷機(jī)上后，能非常順利地進(jìn)行印刷而不出現(xiàn)任何故障的意思。 顯然，油墨在印刷使用中的成敗，大大地取決于它的流變性能。 綜上所述，討論油墨的流變性主要是研究油墨性能的所謂“墨性”。也可以這樣認(rèn)為：在目前來說，流變性是研究油墨“墨性”的主要手段之一。 一、 粘度和流變性的一些基本概念 （一）、粘度的定義 粘度是阻止流體流動(dòng)的一種性質(zhì)，是流體分子間相互作用而產(chǎn)生阻礙其分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)能力的量度，即流體流動(dòng)的阻力。這種阻力(或稱內(nèi)摩擦力)通常以每單位面積所受的力——剪力應(yīng)力來計(jì)算。 假設(shè)一個(gè)流體被限制在兩塊平行板之間，一塊是靜止的，一塊是移動(dòng) 的，它們被距離x所分開，讓力F以水平(正切)方向作用于上部可移動(dòng)的板上，這樣，上板的滑動(dòng)速度對(duì)下板來說是v。當(dāng)其這樣移動(dòng)時(shí)，在兩塊板之間的流體層也向一邊移動(dòng)。上部的流體層速度最大，中間的流體層速度中等，下部的流體層速度最小(等于0)。故對(duì)任何部分的流體來說，其速度梯度dv／dx(速度dv改變時(shí)厚度dx亦相應(yīng)改變)是個(gè)常數(shù)。速度梯度γ定為剪切速率(Shear Rate)。在給定的情況中，剪切速率(速度梯度)從上面到下面是一致的，這是因?yàn)閐v／dx亦 相等于v／x。剪切速度v習(xí)慣上以厘米／秒來表示，厚度x則以厘米表示。剪切速率γ(=v／x)為秒的倒數(shù)(秒－1)，因?yàn)槔迕讍挝?在分子和分母中都有)已被約去了，故在分母中只有秒單位來表示剪切速率的量。 如作用在面積為A的上板面上的總正切力是F，則作用在上板的一個(gè)單位面積上的力是F／A。這單位面積上的力t叫作剪切應(yīng)力(Shear Stress)。剪切力F習(xí)慣上以達(dá)因(一克等于980達(dá)因)表示，而面積A的單位則是厘米2。因此，剪切應(yīng)力t(=F／A)為達(dá)因／厘米。 1．絕對(duì)粘度。我們有了剪切應(yīng)力和剪切速率的兩個(gè)概念后，就可對(duì)粘度進(jìn)行定義：粘度系數(shù)η是剪切應(yīng)力與剪切速率的比。 粘度的單位叫泊，符號(hào)為P(Poise－1842年由泊埃修－Poiseuille氏提出并命名)。這是絕對(duì)粘度單位的量度。工業(yè)上常用它的百分之一做單位，即厘泊(1／100泊)，符號(hào)為C．P：(Centi Poise)。 1泊=100厘泊。 γ＝dv／dx （1） 式中：γ=剪切速率(亦稱切變速率) dv=速度 dx=厚度(距離) t＝F／A （2） 式中：t=剪切應(yīng)力(亦稱切變應(yīng)力) F=剪切力 A＝受力面積 t F／A η＝———＝—————— （3） γ dy／dx 前已提及，F(xiàn)／A是作用在單位面積上的力。如果以S=F／A，則： S= η dv／dx （4） 這個(gè)式子所表示的就是所謂牛頓粘度定律，它的物理意義是：兩流體層之間單位面積上的摩擦力即剪切應(yīng)力與垂直于流動(dòng)方向的速度梯度成正比。 當(dāng)剪切應(yīng)力以達(dá)因／厘米2和剪切速率以秒－1表示時(shí)，其粘度單位即是泊。即在物理單位制(c．g．s．制－厘米．克．秒．制)中，η的因次是： 達(dá)因·秒 克 η＝———————＝——————＝泊 厘米2 厘米·秒 故粘度的定義也可寫成：當(dāng)流體受到1達(dá)因／厘米2的剪切應(yīng)力而能產(chǎn)生每秒1厘米的速度梯度時(shí)，則稱該流體具有1泊的粘度�；�?qū)懗�，流體面積為1厘米2的一個(gè)平面，以每秒1厘米的速度對(duì)另一個(gè)流體平面(兩個(gè)流體平面之間的距離為1厘米)作運(yùn)(移)動(dòng)，其作用力為1達(dá)因時(shí)，則兩個(gè)流體平面之間的流體的粘度為l泊。 目前，粘度的單位（泊)，已開始被（帕(斯卡)－秒)單位所替代。(帕(斯卡)－秒)單位現(xiàn)在已經(jīng)成為國際單位系統(tǒng)中粘度的法定單位。 (帕(斯卡)－秒)(Paseal－second)的符號(hào)為(Pa．a(chǎn))或(Pas)。由于在數(shù)值上1厘泊(c．P。)近似于1（毫帕(斯卡)－秒)(mpa．s)，這樣就省去了許多計(jì)算上的麻煩，故它們的換算關(guān)系為： 1 Pa=1牛頓／米2(1N／m2)=10達(dá)因／厘米2 (dyn／cm2) 1 Pa．s=10泊(P)=10達(dá)因．秒／厘米2 (dyn．s／cm2) 1 mpa．s=l 厘泊(c．P．) 1 SI單位 牛頓秒／米2=10泊 根據(jù)國際單位系統(tǒng)的命名，式（3）η＝t／γ就可作如下的物理敘述：t=每單位面積的力=牛頓／米2=1帕(斯卡)，γ=速度，梯度＝dv／dx（秒－1）。因而： t 牛頓·秒 η＝————＝——————＝帕(斯卡)－秒 γ 米2 注：粘度的定義也可寫成：如果液體的層與層之間沿流線的法線方向1厘米距離上的流速變化為1厘米／秒，而1厘米2的液體面積上的剪切應(yīng)力為1達(dá)因時(shí)，則此液休的粘度為l泊。 粘度亦稱內(nèi)摩擦系數(shù)或粘滯系數(shù)。 下面提供的數(shù)據(jù)關(guān)系在這個(gè)范疇的計(jì)算中是有一定的參考意義的： 牛頓(N)= 105達(dá)因 達(dá)因=10－5 牛頓 厘泊=10－3牛頓·秒／米2 泊=0．1牛頓·秒／米2=1達(dá)因·秒／厘米2＝0.1帕·秒 達(dá)因／厘米2=0．1牛頓／米2 達(dá)因·秒／厘米=10－3牛頓·秒／米 根據(jù)上述情況可知，粘度是阻止流體流動(dòng)的一種性質(zhì)(即粘度是測(cè)定流體對(duì)剪切應(yīng)力的阻抗)。 2．運(yùn)動(dòng)粘度(Kinematic Viscosity)。運(yùn)動(dòng)粘度(動(dòng)粘度，動(dòng)力粘度)就是流體的絕對(duì)粘度(泊)與流體的密度(克／厘米3) 之比，可由下式表示： v＝η／ρ （5） 式中： v=運(yùn)動(dòng)粘度(斯托克斯)， η=絕對(duì)粘度(泊)， ρ=流體的密度(克／厘米3)。 運(yùn)動(dòng)粘度的單位為斯托克斯(Stokes－厘米2／秒，現(xiàn)推薦用平方米每秒，即m2／s)和厘斯托克斯(1／100斯托克斯)。 一斯托克斯=1厘米2／秒=10－4米2／秒。 當(dāng)使用所謂運(yùn)動(dòng)粘度儀(如小孔型和氣泡型)時(shí)，或?yàn)榱嗽O(shè)計(jì)輸送管道裝置時(shí)，就需要引入運(yùn)動(dòng)粘度這個(gè)概念。 在生產(chǎn)控制上，還經(jīng)常使用相對(duì)粘度或條件粘度。 3．相對(duì)粘度。是流體的絕對(duì)粘度與同條件下標(biāo)準(zhǔn)液體(例如水)的絕對(duì)粘度之比。 4．條件粘度。是指一定量的流體，在一定的溫度下從規(guī)定直徑的小孔中所流出的時(shí)間，以秒表示。 在20℃(68℉)時(shí)，水的粘度為1C．P．。亞麻油的粘度約為50C．P．。桐油的粘度約為300C．P．。蓖麻油的粘度約為1，000C．P．。 粘度的倒數(shù)為流度(流動(dòng)性－Fluidity)，以符號(hào)w表示，其關(guān)系式如下： η＝vρ＝1／w （6）
來源：卓創(chuàng)資訊化工網(wǎng)
手機(jī)版印花網(wǎng)
微信號(hào)：yinhuashijie
