Parler de rhéologie de l'encre
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La rhéologie est la science qui étudie la déformation et le flux de la matière. L'élastomère idéal et le matériau visqueux idéal sont pratiquement inexistants. De nombreuses substances, telles que le papier, l'encre, etc., ont des lois de déformation complexes. L'encre est pressée sur le rouleau encreur de la presse, transférée sur la plaque, transférée sur le blanchet et finalement transférée sur le papier. Dans ce processus, il existe différents types de déformations et de flux. Lorsque l’encre est déformée par la force, elle présente certaines caractéristiques de déformation élastique et présente la viscosité du fluide. Ce phénomène est appelé phénomène viscoélastique. La déformation de l'objet viscoélastique est liée non seulement à l'ampleur de la contrainte, mais également à la vitesse de développement de ces déformations. De toute évidence, les propriétés rhéologiques des encres d’impression jouent un rôle important dans l’imprimabilité.
Tout d'abord, la classification des fluides modernes
Le fluide est l’un des objets de la recherche rhéologique. Les fluides modernes sont classés en fluides newtoniens et non newtoniens en fonction de leurs caractéristiques sous certaines contraintes de température et de cisaillement. Supposons qu'un fluide est confiné entre deux plaques parallèles avec une zone de plaque parallèle A. La plaque inférieure est fixe, la plaque supérieure est mobile et la distance entre elles est x, de sorte que la force F agit sur la plaque supérieure dans une direction tangentielle, et la vitesse de glissement de la plaque supérieure est v par rapport à la plaque inférieure, la pince La vitesse de la couche supérieure du fluide entre les deux plaques est la plus élevée, la vitesse de la couche intermédiaire est moyenne, et la vitesse de la couche inférieure est la plus petite, comme le montre la Fig. 1.
Pour toute partie du fluide, le gradient de vitesse est, car le gradient de vitesse est en fait le taux de changement de vitesse entre les deux couches de fluide après que le fluide a été forcé. Ainsi, en physique, la vitesse est appelée taux de cisaillement, noté le symbole D., qui est la contrainte de cisaillement, est la pression par unité de surface, exprimée par le symbole t, en unités de dyn / cm, c'est-à-dire
Fluide newtonien
Le fluide newtonien est caractérisé par une relation proportionnelle entre la contrainte de cisaillement r et le taux de cisaillement D dans la zone d'écoulement laminaire. lequel est:
La viscosité du fluide dans la formule, exprimée en Pa.s, est indiquée par le symbole PaS. En d'autres termes, lorsque l'état de flux obéit à la formule 1.3, il est appelé fluide newtonien. Pour chaque fluide newtonien, la viscosité est une propriété inhérente et la viscosité est constante lorsque la température est constante. La courbe graphique de l'équation (1.3) s'appelle la courbe d'écoulement, comme le montre la figure 2. Il n'est pas difficile de voir que la courbe d'écoulement du fluide newtonien ne peut être déterminée que par la viscosité.
Fluide 1-newtonien fluide 2-pseudoplastique fluide 3-plastique fluide 4-d'expansion
2. Fluide non newtonien
Toute relation entre la contrainte de cisaillement: et le taux de cisaillement D n'est pas conforme à l'équation 1.3. Tous les fluides sont collectivement appelés fluides non newtoniens. Les fluides non newtoniens généralisés comprennent les fluides pseudoplastiques, les fluides plastiques, les fluides dilatants et similaires. Le fluide pseudoplastique est caractérisé par une augmentation du taux de cisaillement D et une diminution de la viscosité. La caractéristique du fluide plastique est que, lorsque le fluide est soumis à une faible force externe et que la contrainte de cisaillement entre les couches de fluide n’atteint pas une certaine valeur, le fluide n’est pas destiné au flux relatif, uniquement lorsque la force externe augmente, et la contrainte de cisaillement T entre les couches de fluide dépasse une certaine limite, le fluide commence à générer un écoulement relatif. Lorsque la vitesse de cisaillement D augmente, la viscosité diminue. La caractéristique du fluide dilatant est que, tant qu’il existe une contrainte de cisaillement T, quelle que soit sa taille, le taux de cisaillement D du fluide se produira instantanément sous l’effet de la contrainte de cisaillement. Cependant, une fois que le taux de cisaillement est généré, le taux de cisaillement D augmente de plus en plus rapidement à mesure que la contrainte de cisaillement augmente. Le modèle mathématique entre le taux de cisaillement D du fluide plastique et la contrainte de cisaillement r peut être exprimé par l'équation (1.4):
Deuxièmement, l'analyse des paramètres rhéologiques de l'encre d'impression
1. Viscosité
La viscosité fait référence au degré de viscosité lorsqu'un fluide s'écoule et constitue une mesure de la capacité des molécules de fluide à s'absorber les unes les autres pour entraver le mouvement relatif entre les molécules. Elle constitue également un indicateur de l'amplitude de la résistance (ou du frottement interne). de l'écoulement de fluide. La viscosité de l'encre est importante pour tous les types d'encres et constitue l'un des indicateurs importants de la rhéologie de l'encre. La viscosité du fluide newtonien est une constante, indépendante du taux de cisaillement, définie par l'équation (2.1):
La viscosité des fluides non newtoniens dépend du taux de cisaillement. À très faibles taux de cisaillement, presque tous les fluides visqueux présentent les propriétés des fluides newtoniens, c’est-à-dire que la contrainte de cisaillement est linéaire avec le taux de cisaillement D. La viscosité du fluide à ce stade peut être utilisée D (pente initiale de la courbe rhéologique) ), appelée viscosité à cisaillement nul, exprimée dans le champ du symbole, définie par l’équation (2.2):
Lorsque le taux de cisaillement est élevé et que la relation rD est non linéaire, la viscosité correspondant à un certain taux de cisaillement peut être exprimée en tant que viscosité apparente. La viscosité apparente est la pente de la sécante OP reliant l’origine O au point correspondant P du taux de cisaillement indiqué sur la courbe D. Défini par l'équation (2.3):
Le modèle mathématique entre le taux de cisaillement du fluide plastique et la viscosité apparente peut être exprimé par l'équation (2.4):
2. Valeur de rendement
La valeur de rendement est la force minimale requise pour forcer l'encre à commencer à couler. Il est utilisé pour caractériser les phénomènes visqueux et les propriétés de l’encre d’une déformation élastique à une déformation d’écoulement, exprimée sous la forme du symbole τ, en unités de N / cm. La valeur de rendement affecte la fluidité de l'encre. L'encre d'impression est principalement un fluide plastique. La magnitude de la limite d'élasticité dépend principalement des propriétés rhéologiques du liant utilisé, ainsi que de la viscosité elle-même.
La valeur de rendement est mesurée par un viscosimètre à plaques parallèles. Au cours du processus d'étalement, la contrainte de cisaillement entre la plaque et l'encre et le poids P du viscosimètre (poids propre et son poids) et l'étalement de la colonne d'encre à un instant donné t Le rayon R est corrélé; et le taux de cisaillement D de l'encre correspondante est lié au taux de changement dR / dt du diamètre d'étalement R et R de la colonne d'encre à un instant donné t. La valeur de rendement de l'encre d'impression peut être calculée conformément au tableau 1.
3. Thixotropie
Thixotropie signifie que la contrainte de cisaillement ou la viscosité apparente dépend du temps de cisaillement en raison de la vitesse de destruction de la structure interne du fluide et de la vitesse de récupération. La taille du thixotrope peut être exprimée par la méthode du cycle thixotrope. Plus la surface de l'anneau thixotrope est grande, plus la thixotropie du fluide est importante.
Le fluide thixotrope a un effet temporel, ce qui montre que lorsque le taux de cisaillement D est constant, la relation entre la contrainte de cisaillement et le temps de contrainte t est exprimée par la relation entre la contrainte d'abord croissante et ensuite décroissante. Que la loi du changement entre les deux soit représentée par le modèle (2.5)
Troisièmement, le modèle de fluide viscoélastique
La plupart des fluides viscoélastiques présentent une relation non linéaire entre le taux de cisaillement D et la contrainte de cisaillement r; un modèle linéaire simple ne suffit donc pas pour décrire la relation entre la vitesse de cisaillement D du fluide plastique et la contrainte de cisaillement. Le modèle le plus simple décrivant la viscoélasticité linéaire est le modèle de Maxwen, et le modèle viscoélastique non linéaire est requis pour décrire la viscoélasticité non linéaire.
Modèle viscoélastique linéaire 1.Maxwell
Le modèle Maxwell est un modèle que Maxwel et Voigt ont commencé à étudier le comportement viscoélastique des matériaux avant 1992. Il s’agit du modèle le plus simple pour décrire le flux viscoélastique linéaire. Son équivalent mécanique est équivalent à un ressort connecté en série avec un amortisseur. Trois sont présentés.
2. Modèle viscoélastique non linéaire
Le modèle viscoélastique linéaire Maxwen ne prédit ni la viscosité non newtonienne ni la différence de contrainte normale; le modèle viscoélastique linéaire Maxwen ne peut donc pas être utilisé pour décrire des fluides viscoélastiques non linéaires. Le modèle fluide oldroyd joue un rôle important dans la théorie constitutive et ses applications. Il existe plus d'une douzaine de variantes du modèle d'état oldro, dans lesquelles la viscosité apparente du modèle de fluide Oldroyd à trois paramètres satisfait à la relation suivante: Le fluide à viscoélasticité est constitué d'une contrainte élastique et d'une contrainte visqueuse à taux de cisaillement constant. Avant de céder, la contrainte élastique augmente et la structure n'est pas détruite. Lorsque la contrainte de cisaillement augmente dans une certaine mesure, la structure commence à être détruite, la contrainte élastique diminue avec l'augmentation de la contrainte de cisaillement et les caractéristiques de viscosité deviennent de plus en plus évidentes.