陶瓷墨水的性能参数随温度的变化规律

陶瓷墨水的性能参数随温度的变化规律

林海浪

(佛山市迈瑞思科技有限公司广东 佛山528138)

摘要通过实验测试了陶瓷墨水的容重、表面张力、粘度参数随温度的变化状况，有利于分析解决墨水使用过程中出现滴墨、挂墨等问题。研究结果表明，墨水的粘度、表面张力、容重在35～45℃呈现线性的变化，45℃下墨水粘度比35℃要低3cp±0.3cp， 45℃下墨水的表面张力比35℃要低1dyn/cm2±0.2dyn/cm2，45℃下墨水的容重比35℃要低0.01g/cm3±0.005g/cm3。最后得出结论，陶瓷墨水在35～45℃温度范围内使用，容重和表面张力随温度的变化不明显，而粘度变化显著，在实际生产中需要高度重视。

关键词陶瓷墨水粘度容重表面张力温度变化规律

作者简介：*林海浪(1988-)，本科，工程师；主要从事数字化陶瓷材料的研究和品质控制工作。

中图分类号：TQ173.6文献标识码：B

前言

陶瓷墨水是由有机溶剂、无机陶瓷色料、分散剂以及一些助剂经过机械分散研磨制得的混合液体。其合适的粘度、表面张力、细度、容重等性能参数有利于喷墨打印机的流畅打印。基于陶瓷生产环境特别是温度、湿度、粉尘量等的多变性，对陶瓷喷墨打印有着重要的影响，所以通过研究环境的变化对陶瓷墨水性能的变化，有利于分析解决陶瓷喷墨生产中遇到的滴墨、挂墨等问题。

1实验仪器

数显恒温水浴锅，数显旋转粘度计，表面张力仪，容重瓶，温度计。

2实验方法

2.1粘度随温度的变化实验

1)选择国产棕色墨水和进口棕色墨水各500ml作为样品。

2)将数显恒温水浴锅调到25℃，并用小隔膜泵将热水连接到数显粘度计的套筒。

3)将墨水样品装入粘度计的测量杯，进行测量，直至数据上下浮动不大且温度计探测墨水温度达到25℃为止。

4)记录实验数据。

表1　粘度随温度的变化实验数据

5)将数显恒温水浴锅从25～45℃逐步调节，并依照上述步骤进行测量并记录粘度值(见表1)。

2.2表面张力随温度的变化实验

1)选择国产桔色、黄色墨水和进口黄色墨水各500ml作为样品。

2)将数显恒温水浴锅调到25℃，并将墨水样品装入100ml烧杯并浸入水中，至温度达到25℃后测量表面张力。

3)记录测量实验数据。

4)按以上步骤分别测量35～45℃的表面张力(见表2)。

表2　表面张力随温度的变化实验数据

2.3容重随温度的变化实验

1)选择国产黄色、米色墨水和进口黄色墨水各500ml作为样品。

2)将数显恒温水浴锅调到18℃，并将墨水样品装入100ml烧杯并浸入水中，至温度达到18℃后测量容重。

3)记录测量实验数据。

4)按以上步骤分别测量18～70℃的容重(见表3)。

表3　容重随温度的变化实验数据

181.408351.392进口黄色451.386551.376701.370181.231351.225国产米色451.217551.210701.200

3实验结果讨论与分析

3.1粘度随温度变化

从图1分析得出,陶瓷墨水的粘度随着温度的升高而呈现线性下降趋势，喷墨生产为了减少环境变化对喷墨的影响，喷墨二级墨盒(即直接连接喷墨的墨水中转装置)的温度一般在35～45℃范围内调节，正常设置温度为40℃。所以，如果生产中出现滴墨的情况，或者出现由于墨水粘度太高造成打印不流畅，可以通过调节温度来调节墨水的粘度以及墨水的流动性。实验结果表明，无论是进口墨水还是国产墨水，35℃比45℃时的墨水粘度一般都高3cp左右。实验也说明国产墨水的流动性能可与进口墨水相媲美。

陶瓷墨水粘度随着温度的升高而降低的原因是由于陶瓷墨水的主要成分是有机油类溶剂，所以随着温度的升高，有机溶剂分子之间的引力降低，分子之间的内摩擦力减少，使得剪切力减少，表观为粘度数值减小(见图1)。

3.2表面张力随温度变化

从实验分析数据得知陶瓷墨水的表面张力随温度的升高而下降，但是，在陶瓷墨水的正常使用温度内(35～45℃)变化不明显，基本不影响陶瓷墨水的表面张力性能。实验也得出国产墨水与进口墨水的表面张力参数基本一致，由于表面张力会影响到墨滴的形成状态，所以国产墨水与进口墨水的打印墨滴基本相接近。

对于主要成分是有机油类的陶瓷墨水，随着温度的升高，内部分子运动加剧，分子之间距离增大，使得分子力减弱，从而导致液体表面使其面积缩小的力减弱，即表现为表面张力减小(见图2)。

图1　粘度随温度变化曲线

图2　表面张力随温度的变化情况

3.3容重随温度变化

实验结果表明，陶瓷墨水的容重随着温度的升高而测量容重值线性降低，但是，在陶瓷墨水的正常使用温度下(35～45℃)变化只有0.01g/cm3，通过上机调节测试，基本不影响陶瓷墨水的打印。从进口墨水与国产墨水对比来看，容重值有一定差别，国产墨水要比进口墨水的容重低，原因主要是与墨水的固含量和溶剂有关。然而，从实际使用效果来看，容重的差异可以通过调节设备的负压等参数来达到稳定打印的状态。陶瓷墨水随着温度升高，其中的油品受热膨胀，体积增大，所以测量得到的容重减小(见图3)。

4结论

1)陶瓷墨水在陶瓷喷墨机正常工作温度范围内(35～45℃)，墨水的粘度随着温度的升高而呈现线性下降，且变化相对较明显，说明墨水的流动性在使用过程中可调节，实际生产中如果出现滴墨或打印不流畅等与墨水性能有关的问题，可考虑通过增减喷墨机二级墨盒温度来调整。

2)陶瓷墨水的容重、表面张力在喷墨机正常工作温度范围内(35～45℃)，随着温度的升高而呈现线性下降，但数值变化相对不明显。如生产中出现墨水温度在范围内波动，基本可以忽略表面张力、容重变化的影响。

图3　容重随温度的变化

3)进口陶瓷墨水与国产陶瓷墨水相比，内在的性能参数(表面张力、粘度、容重)随温度变化的规律一致。