墨汁中主要成分、打印性能检测方案

应用报告 使用DSA5000M 和Lovis 2000ME测量墨汁 相关领域： 塑料和树脂制造业，涂料工业 1引信 安东帕为墨汁行业提供很多测量仪器，保证墨汁的质量，以支持新墨汁配方的发展。用于这项工作的潜在系统是DSA 5000M密度声速计与Lovis 2000ME落球粘度计模块联用(见图1)。 图1 DSA 5000 M 和Lovis 2000 ME 了解墨汁的密度，声速和粘度对墨汁生产者来说是非常重要的。因为这些物理量能够反映出原材料和最终产品的质量和功能等方面的重要信息。尤其是墨汁的声速测量，是检查原材料的纯度，墨汁共振辰质化的简单方法。 墨汁的流动特性及小滴大小和组成受粘度影响很大。 TIP 补充的应用报告： 密度测量固体墨汁(使用DMA HP)流变和粘度的应用报告 2原材料 墨汁的主要成分是颜料，添加剂和溶剂。组分的微小改变或原材料的不纯会导致墨汁的不同的化学和物理特性，可能对打印过程造成负面影响。墨汁基体的修改或变动1%会使声速值值移10%m/s。DSA5000M的分辨率是0.01%，非常容易检测到墨汁基体的细微变化。 声速是最有用的测量，因为他们可以准确且价格合理地监控墨汁基体的稠度，因为红外光谱不能监控到其改变，核磁共振耗时且昂贵。 3墨汁的打印性能 墨汁的特性和每台打印机的技术性能，尤其是打印头的设计均是实现最佳打印的重要保证。 压电的打印头(见图2)被广泛应用于工业领域，他们通过在脉冲信号上施加电压生产出小水滴。此时墨汁的声速尤为重要，因为需要用它设定和优化采用的信号并调整水滴的速度。水滴的速度对于每种颜色必须统一，否则打出来的图片是模糊的。 图2打印头设计的两个实例；左图为：流通式面喷头，右图为单端式边缘喷头 4表面张力和填充水平 墨汁的密度很重要，因为它能用于计算表面张力。表面张力和粘度影响小滴的形状。密度也用来测定打印机墨盒的填充水平。 5折打印质量 粘度是液体阻碍流动程度的测量，与剪切速率和温度有关。因此粘度影响墨汁的流动特征和小滴的形状和大小，从而影响打印质量。 如果墨汁的粘度太低，精细的部分会被洗掉，如果粘度太高，网点趋于消失。 61喷墨的质控 油墨属于非牛顿流体。通常他们呈现轻微的剪切变稀，例如较高的剪切速率粘度会降低。零剪切粘度-推算的理论值不受剪切速率的影响-是喷墨质控的重要参数。 Lovis 2000 ME可以通过改变倾斜角度施行不同剪切速率下的粘度测量，在模拟低剪应力，测量低粘度油墨(如喷墨打印机的墨水)方面，快速且易操作。 7测量 7.1适当的清洗液 开始将墨水填充至DSA 5000 M和Lovis 2000 ME前，必须为各个样品分别准备好适当的洗液。 一般清洗DSA5000 M和Lovis 2000ME的测量池要用两种洗液。洗液1，溶解并移除残留在测量池里的样品。需要对所有样品的组分有很好的溶解性。 洗液2移除洗液1且在干燥气流下容易挥发，以加速干燥测量池。洗液2需要对洗液1有很好的溶解性。 可通过下面方法找到适当的洗液：将墨汁滴在一个表面皿上，使用适当的溶剂稀释它(见图3)。如果应用的溶剂与墨汁易溶解，便满足洗液1的要求。 7.2研究的样品 在该篇应用报告中研究的样品是来自“Durst”的水溶性的纺织品油墨。 超纯水作为洗液1，无水乙醇作为洗液2. 7.3应用的仪器 使用下列联用系统(见图1)测量水溶性墨水： DSA 5000M密度声速计 LLovis 2000 ME 落球粘度计 7.4 Filling 系统使用注射器进样(见图4)。注射器直接插入DSA5000M测量池的进样口适配器， DSA5000M测量池的出样口连接至Lovis 2000 ME测量池的进样口。出样口的管路连接至废液桶。 图4注射器进样DSA 5000M和Lovis 2000ME 7.5测量 所有密度，声速和粘度的相关信息可在测量过程中显示在DSA 5000M上(见图5)。 图5 DSA 5000 M， 与Lovis 2000 ME联用测量墨汁 7.6结果 水溶性墨汁在20℃下测量的结果如下(见表1)，粘度的测量角度为50° 表1：墨汁20℃下的密度，声速和粘度测量；粘度计的倾斜角度为：50° 密度 [g/cm] 声速m/s 动力粘度lmPa.s] 运动粘度lmm²/s 1.067203 1727.88 15.11 14.15 1.067201 1727.88 15.10 14.15 1.067203 1727.86 15.08 14.13 为了研究剪切速率对粘度的影响，在不同剪切速率下测量样品，即改变倾斜角度。 测量的墨汁显示轻微的剪切变稀的特征(见表2和图6) 表2：墨汁在不同倾斜角度下的粘度测量；测量温度：20℃ 动力粘度[mPa.s] 运动粘度[mm²/sl 倾斜角度 [] 倾斜角度的正弦值 15.22 14.26 20 0.342 15.15 14.20 30 0.500 15.06 14.11 40 0.643 表2：墨汁在不同倾斜角度下的粘度测量； 测量温度：20℃ 动力粘度mPa.s 运动粘度[mm/sl 倾斜角度[°] 倾斜角度的正弦值 14.98 14.04 50 0.766 14.92 13.98 60 0.866 图6墨汁粘度与剪切速率的关系 墨汁的粘度和因此产生的流动特性与温度有着密切的关系。因为Lovis2000ME可实现自动温度扫描，不同操作温度下的流动特性可自动迅速获得(水溶性的墨汁测量结果见表3和图7) 表3：墨汁在不同温度下的粘度测量；粘度计倾斜角度：60° 动力粘度mPa.s 运动粘度[mm/s] 测量温度[C] 倾斜角度[°] 14.92 13.98 20.00 60 11.72 10.98 25.00 60 9.56 8.96 30.00 60 7.91 7.41 35.00 60 6.64 6.22 40.00 60 图7墨汁粘度与温度的关系 8总结 DSA 5000M 密度声速计和Lovis2000ME 落球式粘度计模块联用，为墨汁生产厂提供完美的系统。 测得的声速值用于原材料的质控，用于优化打印过程和研发新墨汁配方。 密度也用于质控，此外也用于计算墨汁的表面张力和打印墨盒的填充水平。 粘度的测量非常重要，因为粘度影响墨汁的流动特征以及小滴的组成和形状。零剪切粘度对喷墨质控来说是个非常有意义的参数。 DANAwww.anton-paar.com