【集萃網(wǎng)觀察】流體力學對人類來說還是一門比較新的學科，它是物理學中的一個分支，其理論比較深奧，因為對一個流體來說，它的流動性能與形態(tài)，以及影響流動性能與形態(tài)的因素是比較復雜的。
一切能流動的東西幾乎均可以流體力學來進行研究，它們包括氣體、水、油以至瀝青類等物質(zhì)。 研究物質(zhì)流動性能的科學叫流變學(Rheo1ogy)。故流變學可定義為流動和形變的科學。 “油墨是……具有一定流動度的漿狀膠粘體”。故油墨是一種流體，從流變學的觀點看，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方法來進行研究之。它們包括量的測定(例如粘度、粘性和屈服值等)以及質(zhì)的測定(例如稀稠、長短和身骨等)。 油墨制造和印刷過程中的一個主要問題是：油墨必須在各個過程中都有滿意而嚴格的流變性，例如油墨應易于從容器中輸送(倒)出來，流凈，并傳遞、轉(zhuǎn)移、分配、抵達印版上，直至最后轉(zhuǎn)印到承印物表面。由于這些復雜的印刷過程是在極快的印刷速度下進行的，所以，在數(shù)秒鐘內(nèi)油墨會受到剪切、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。 油墨能否在印刷機上適當?shù)貍鬟f與分配?印刷品的復制質(zhì)量與印刷效果(例如飛墨、網(wǎng)點清晰度、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。 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語，例如“粘性抑制” (Tack Suppression)和強(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。如果在整個過程中油墨的粘性并不增長很多，這樣，既可采用薄一些的紙張，又可減少浪費。而在已經(jīng)印刷好的紙張堆中干燥時，粘性的增長也可得到控制。 所謂強(健)度則是更為復雜的一個概念，它關系到油墨能否很快地達到印刷平衡；以及在相反條件下保持此平衡的能力。從實用觀點看，就是縮短臺時，減少浪費，減少消耗。強(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(健)度就是指一個油墨放到印刷機上后，能非常順利地進行印刷而不出現(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運動能力的量度，即流體流動的阻力。這種阻力(或稱內(nèi)摩擦力)通常以每單位面積所受的力——剪力應力來計算。 假設一個流體被限制在兩塊平行板之間，一塊是靜止的，一塊是移動 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的板上，這樣，上板的滑動速度對下板來說是v。當其這樣移動時，在兩塊板之間的流體層也向一邊移動。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)。故對任何部分的流體來說，其速度梯度dv／dx(速度dv改變時厚度dx亦相應改變)是個常數(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，這是因為dv／dx亦 相等于v／x。剪切速度v習慣上以厘米／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)，因為厘米單位(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單位面積上的力是F／A。這單位面積上的力t叫作剪切應力(Shear Stress)。剪切力F習慣上以達因(一克等于980達因)表示，而面積A的單位則是厘米2。因此，剪切應力t(=F／A)為達因／厘米。 1．絕對粘度。我們有了剪切應力和剪切速率的兩個概念后，就可對粘度進行定義：粘度系數(shù)η是剪切應力與剪切速率的比。 粘度的單位叫泊，符號為P(Poise－1842年由泊埃修－Poiseuille氏提出并命名)。這是絕對粘度單位的量度。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=剪切應力(亦稱切變應力) 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力與垂直于流動方向的速度梯度成正比。 當剪切應力以達因／厘米2和剪切速率以秒－1表示時，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： 達因·秒 克 η＝———————＝——————＝泊 厘米2 厘米·秒 故粘度的定義也可寫成：當流體受到1達因／厘米2的剪切應力而能產(chǎn)生每秒1厘米的速度梯度時，則稱該流體具有1泊的粘度�；�?qū)懗�，流體面積為1厘米2的一個平面，以每秒1厘米的速度對另一個流體平面(兩個流體平面之間的距離為1厘米)作運(移)動，其作用力為1達因時，則兩個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算上的麻煩，故它們的換算關系為： 1 Pa=1牛頓／米2(1N／m2)=10達因／厘米2 (dyn／cm2) 1 Pa．s=10泊(P)=10達因．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力為1達因時，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)關系在這個范疇的計算中是有一定的參考意義的： 牛頓(N)= 105達因 達因=10－5 牛頓 厘泊=10－3牛頓·秒／米2 泊=0．1牛頓·秒／米2=1達因·秒／厘米2＝0.1帕·秒 達因／厘米2=0．1牛頓／米2 達因·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的一種性質(zhì)(即粘度是測定流體對剪切應力的阻抗)。 2．運動粘度(Kinematic Viscosity)。運動粘度(動粘度，動力粘度)就是流體的絕對粘度(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=運動粘度(斯托克斯)， η=絕對粘度(泊)， ρ=流體的密度(克／厘米3)。 運動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。 當使用所謂運動粘度儀(如小孔型和氣泡型)時，或為了設計輸送管道裝置時，就需要引入運動粘度這個概念。 在生產(chǎn)控制上，還經(jīng)常使用相對粘度或條件粘度。 3．相對粘度。是流體的絕對粘度與同條件下標準液體(例如水)的絕對粘度之比。 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間，以秒表示。 在20℃(68℉)時，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(流動性－Fluidity)，以符號w表示，其關系式如下： η＝vρ＝1／w （6）
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