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   【集萃網(wǎng)觀察】油墨粘度和屈服值的測定

    前面介紹了油墨流動的主要流型，并建立了它們的流變方程。這些方程聯(lián)系著力學(xué)變量(切應(yīng)力r、切變速率D)和油墨的物理特性參量：粘度η、屈服值r、k值、n值等)。所有這些物理特性參量都是要用實驗來測定的，對于油墨，粘度和屈服值的實驗測定尤其重要。這里討論粘度和屈服值的測定方法。

    油墨的粘度和屈服值都是在粘度計上測定的，粘度計是一種主要用來測定液體穩(wěn)態(tài)粘度的儀器。粘度計的種類很多，這里先介紹幾種常用粘度計的構(gòu)造、原理和使用上的優(yōu)缺點。

    有五種常用粘度計，它們是：毛細(xì)管粘度計、旋轉(zhuǎn)粘度計、錐板粘度計、平行板粘度計和落棒粘度計。這些粘度計在油墨的粘滯性、屈服值、觸變性、拉絲性的測定中都有應(yīng)用。

    毛細(xì)管粘度計，是用在活塞上加壓的方法，迫使液體流過一定長度和直徑的毛細(xì)管，測定一定壓降下、單位時間內(nèi)的流體流量，用以計算液體的粘度。毛細(xì)管粘度計的主要優(yōu)點是，構(gòu)造簡單，裝料容易，溫度和切變速率較易控制，所以應(yīng)用比較廣泛。毛細(xì)管粘度計可以用來測定油墨的塑性粘度和屈服值。毛細(xì)管粘度計的缺點是，切變速率沿毛細(xì)管的徑向分布不均一，而且，為了得到準(zhǔn)確的粘度值，必須對測得的結(jié)果進行較大的修正。

    旋轉(zhuǎn)粘度計由兩個半徑不等的同軸圓筒組成，被測液體加在兩簡之間，外筒轉(zhuǎn)動內(nèi)筒固定，或者內(nèi)筒轉(zhuǎn)動外筒固定。測定轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速和承受的轉(zhuǎn)矩，用以計算液體的粘度。旋轉(zhuǎn)粘度計的主要優(yōu)點是，當(dāng)內(nèi)外筒的間隙控制得很小時，被測液體各部分的切變速率接近于均一，這對非牛頓流體的粘度測量十分重要，因為非牛頓流體對于切變速率的變化非常敏感。另外，這種儀器容易校準(zhǔn)，實驗數(shù)據(jù)的修正量也小。旋轉(zhuǎn)粘度計的主要缺點是，裝料比較困難，對于粘稠的油墨更是這樣；測定中會出現(xiàn)威森伯格(Weissenderg)現(xiàn)象，被測流體會沿筒軸上爬．這給測定工作帶來一定的麻煩，還有，用這種儀器時，切變速率不能很高，否則會帶來不能接受的測試誤差。旋轉(zhuǎn)粘度計在油墨測定中，應(yīng)用相當(dāng)廣泛，不僅可以測定油墨的粘度和屈服值，而且可以測定油墨的觸變性。

    錐扳粘度計由一塊平面圓板和一個與圓板同軸的圓錐組成，圓板固定，圓錐旋轉(zhuǎn)，被測液體放在圓板和圓錐之間，測定圓的轉(zhuǎn)速和承受的轉(zhuǎn)矩，用以計算液體的粘度。錐板粘度計的主要優(yōu)點是，被測液體各部分的切變速率均一，前面已經(jīng)指出，這點十分重要：此外，這種儀器的裝料、清理都很方便。錐板粘度計與旋轉(zhuǎn)粘度計一樣也不能測定高切變速率下的液體粘度，而且，因為錐、板間的距離要求比較精確，對操作有較高的要求，這是錐板粘度計的缺點。錐板粘度計特別適合于非牛頓流津的測定，油墨測定中也經(jīng)常使用。

    平行板粘度計由兩塊平行板組成。被測液體放在下板中央，使上板從一定高度下落，壓迫被測液體使其在兩板之間呈圓形并向四周擴散，測定在一定重量的上板的作用下，被測液體的擴展半徑和相應(yīng)的時間，用以計算液體的粘度。平行板粘度汁的主要優(yōu)點是用途比較廣泛，對油墨來說，不僅可以測定塑性粘度和屈服值，而且可以測定拉絲性。但平行板粘度計測定時，計算很不方便，而且有較大的隨意性，對屈服值的測定和計算更是這樣。所以測得的結(jié)果僅有比較的價值，而與準(zhǔn)確的結(jié)果相差較遠(yuǎn)。

    落棒粘度計，是使一定尺寸和重量的圓棒垂直地落入被測液體，測定一定重量的圓棒在液體中下落的速度，用以測定液體的粘度。落棒粘度計的構(gòu)造、原理、使用都比較簡單，用來測定較稠的油墨，如膠印墨還比較普遍。但是，落棒粘度計用來測定油墨的塑性粘度和屈服值，必須將實驗結(jié)果作一系列的修正和數(shù)值處理，所得到的數(shù)據(jù)也只能用來作為相互的比較。

    由于測試對象的不同，穩(wěn)態(tài)粘度計有很多種類。如果液體的彈性效應(yīng)不容忽視，要測量的物理特性參量不只是粘度和屈服值，而是更多更復(fù)雜時，所用的測試儀器有動態(tài)流變儀、正交流變儀等。

    以上簡單地介紹了五種常用粘度計的構(gòu)造和原理。從中可以看到，被測液體在粘度計中的流變行為是真實情況的模擬。分析液體在粘度計中的流變性質(zhì)，有助于我們對實際流動的理解。