陶瓷墨水的性能參數隨溫度的變化規律

陶瓷墨水的性能參數隨溫度的變化規律

林海浪

(佛山市邁瑞思科技有限公司廣東 佛山528138)

摘要通過實驗測試了陶瓷墨水的容重、表面張力、粘度參數隨溫度的變化狀況，有利于分析解決墨水使用過程中出現滴墨、掛墨等問題。研究結果表明，墨水的粘度、表面張力、容重在35～45℃呈現線性的變化，45℃下墨水粘度比35℃要低3cp±0.3cp， 45℃下墨水的表面張力比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。最后得出結論，陶瓷墨水在35～45℃溫度范圍內使用，容重和表面張力隨溫度的變化不明顯，而粘度變化顯著，在實際生產中需要高度重視。

關鍵詞陶瓷墨水粘度容重表面張力溫度變化規律

作者簡介：*林海浪(1988-)，本科，工程師；主要從事數字化陶瓷材料的研究和品質控制工作。

中圖分類號：TQ173.6文獻標識碼：B

前言

陶瓷墨水是由有機溶劑、無機陶瓷色料、分散劑以及一些助劑經過機械分散研磨制得的混合液體。其合適的粘度、表面張力、細度、容重等性能參數有利于噴墨打印機的流暢打印?；谔沾缮a環境特別是溫度、濕度、粉塵量等的多變性，對陶瓷噴墨打印有著重要的影響，所以通過研究環境的變化對陶瓷墨水性能的變化，有利于分析解決陶瓷噴墨生產中遇到的滴墨、掛墨等問題。

1實驗儀器

數顯恒溫水浴鍋，數顯旋轉粘度計，表面張力儀，容重瓶，溫度計。

2實驗方法

2.1粘度隨溫度的變化實驗

1)選擇國產棕色墨水和進口棕色墨水各500ml作為樣品。

2)將數顯恒溫水浴鍋調到25℃，并用小隔膜泵將熱水連接到數顯粘度計的套筒。

3)將墨水樣品裝入粘度計的測量杯，進行測量，直至數據上下浮動不大且溫度計探測墨水溫度達到25℃為止。

4)記錄實驗數據。

表1　粘度隨溫度的變化實驗數據

5)將數顯恒溫水浴鍋從25～45℃逐步調節，并依照上述步驟進行測量并記錄粘度值(見表1)。

2.2表面張力隨溫度的變化實驗

1)選擇國產桔色、黃色墨水和進口黃色墨水各500ml作為樣品。

2)將數顯恒溫水浴鍋調到25℃，并將墨水樣品裝入100ml燒杯并浸入水中，至溫度達到25℃后測量表面張力。

3)記錄測量實驗數據。

4)按以上步驟分別測量35～45℃的表面張力(見表2)。

表2　表面張力隨溫度的變化實驗數據

2.3容重隨溫度的變化實驗

1)選擇國產黃色、米色墨水和進口黃色墨水各500ml作為樣品。

2)將數顯恒溫水浴鍋調到18℃，并將墨水樣品裝入100ml燒杯并浸入水中，至溫度達到18℃后測量容重。

3)記錄測量實驗數據。

4)按以上步驟分別測量18～70℃的容重(見表3)。

表3　容重隨溫度的變化實驗數據

181.408351.392進口黃色451.386551.376701.370181.231351.225國產米色451.217551.210701.200

3實驗結果討論與分析

3.1粘度隨溫度變化

從圖1分析得出,陶瓷墨水的粘度隨著溫度的升高而呈現線性下降趨勢，噴墨生產為了減少環境變化對噴墨的影響，噴墨二級墨盒(即直接連接噴墨的墨水中轉裝置)的溫度一般在35～45℃范圍內調節，正常設置溫度為40℃。所以，如果生產中出現滴墨的情況，或者出現由于墨水粘度太高造成打印不流暢，可以通過調節溫度來調節墨水的粘度以及墨水的流動性。實驗結果表明，無論是進口墨水還是國產墨水，35℃比45℃時的墨水粘度一般都高3cp左右。實驗也說明國產墨水的流動性能可與進口墨水相媲美。

陶瓷墨水粘度隨著溫度的升高而降低的原因是由于陶瓷墨水的主要成分是有機油類溶劑，所以隨著溫度的升高，有機溶劑分子之間的引力降低，分子之間的內摩擦力減少，使得剪切力減少，表觀為粘度數值減小(見圖1)。

3.2表面張力隨溫度變化

從實驗分析數據得知陶瓷墨水的表面張力隨溫度的升高而下降，但是，在陶瓷墨水的正常使用溫度內(35～45℃)變化不明顯，基本不影響陶瓷墨水的表面張力性能。實驗也得出國產墨水與進口墨水的表面張力參數基本一致，由于表面張力會影響到墨滴的形成狀態，所以國產墨水與進口墨水的打印墨滴基本相接近。

對于主要成分是有機油類的陶瓷墨水，隨著溫度的升高，內部分子運動加劇，分子之間距離增大，使得分子力減弱，從而導致液體表面使其面積縮小的力減弱，即表現為表面張力減小(見圖2)。

圖1　粘度隨溫度變化曲線

圖2　表面張力隨溫度的變化情況

3.3容重隨溫度變化

實驗結果表明，陶瓷墨水的容重隨著溫度的升高而測量容重值線性降低，但是，在陶瓷墨水的正常使用溫度下(35～45℃)變化只有0.01g/cm3，通過上機調節測試，基本不影響陶瓷墨水的打印。從進口墨水與國產墨水對比來看，容重值有一定差別，國產墨水要比進口墨水的容重低，原因主要是與墨水的固含量和溶劑有關。然而，從實際使用效果來看，容重的差異可以通過調節設備的負壓等參數來達到穩定打印的狀態。陶瓷墨水隨著溫度升高，其中的油品受熱膨脹，體積增大，所以測量得到的容重減小(見圖3)。

4結論

1)陶瓷墨水在陶瓷噴墨機正常工作溫度范圍內(35～45℃)，墨水的粘度隨著溫度的升高而呈現線性下降，且變化相對較明顯，說明墨水的流動性在使用過程中可調節，實際生產中如果出現滴墨或打印不流暢等與墨水性能有關的問題，可考慮通過增減噴墨機二級墨盒溫度來調整。

2)陶瓷墨水的容重、表面張力在噴墨機正常工作溫度范圍內(35～45℃)，隨著溫度的升高而呈現線性下降，但數值變化相對不明顯。如生產中出現墨水溫度在范圍內波動，基本可以忽略表面張力、容重變化的影響。

圖3　容重隨溫度的變化

3)進口陶瓷墨水與國產陶瓷墨水相比，內在的性能參數(表面張力、粘度、容重)隨溫度變化的規律一致。