ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структурная фрактальная теория коэффициента вязкости типографских красок из "Фрактальная механика материалов " Печатные краски — концентрированные дисперсии пигментов обычно в масляном связующем, применяемые в различных способах печатания для воспроизведения изображений, имеющихся на печатной форме. Изображение на оттиске воспринимается глазом только при наличии видимого оптического контраста, образуемого печатными и пробельными элементами. Поэтому обязательным компонентом печатной краски для всех способов печатания является красящее вещество—пигмент. [c.248] Структурно—механические свойства печатных красок — наиболее важные технологические свойства, предопределяющие их поведение в печатном процессе, и прежде всего условия питания красочного аппарата печатных машин, переноса краски на бумагу, поэтому они существенно сказываются на качестве оттиска. [c.248] Краски, применяемые в различных процессах печатания, резко различаются по деформационным (реологическим) свойствам — от высокоструктурированных твердообразных паст до вязкотекучих жидкостей. Реологические свойства красок определяются в основном вязкостью связующего, концентрацией пигмента и активностью их взаимодействия или характером сформировавшейся дисперсной структуры [221]. [c.248] Влияние состава краски на ее структурно — меха— нические свойства изучалось многими исследователями [222]. Первые работы по исследованию влияния концентрации сажи на предельное напряжение сдвига и пластическую вязкость печатных красок выполнил М. П. Воларович [218]. [c.249] Зависимость предельного напряжения сдвига красочных суспензий от концентрации сажи представлена на рис. 7.8. Скачкообразное изменение реологических свойств и особенно предела текучести при некоторой критической концентрации пигмента обнаруживается и для других пигментов. При этом реологические свойства зависят не только от природы пигмента, а от обоих компонентов системы пигмент — связующее, которые и определяют прежде всего характер образуемых структур. [c.249] Смешение связующего с пигментом существенно влияет на вязкость системы. Впервые это выразил А. Эйнштейн в своей обобщенной формуле, линейно связывающей вязкость дисперсной системы с объемной концентрацией дисперсной фазы. Она является самым простым из возможных решений задачи описания зависимости относительной вязкости суспензии из сферических частиц от их концентрации. [c.249] Сравнение результатов вычислений по приведенной формуле с экспериментальными данными для модельных красок на основе сажи позволяет сделать вывод, что эта формула применима для расчета вязкостей сильнораз — бавленных суспензий, в которых концентрация пигмента в объемных долях не превышает 0,25, и получена без учета взаимного влияния дисперсных частиц. При повышении концентрации пигмента в печатных красках происходит непропорционально резкое возрастание их вязкости, что объясняется взаимодействием частиц пигмента. [c.250] Формула Дохерти — Кригера является более корректной, чем формула Муни. Однако хотя первая достаточно хорошо описывает экспериментальные данные при концентрации ф й 0,3, она не дает исчерпывающе полных, теоретически обоснованных представлений о вязкости неструктурированных концентрированных систем [143]. [c.250] При сравнении результатов расчета по формуле (7.7) с экспериментальными данными установлено, что данная формула хорошо согласуется с экспериментом при ф 0,5. Таким образом, существуют формулы, применимые для описания зависимости коэффициента вязкости печатных красок от концентрации в них пигмента при различных ф. Но ни одна из них не учитывает процессы структурооб — разования, идущие в концентрированных суспензиях (в том числе в печатных красках). [c.251] Между тем известно, что при повышении концентрации пигмента (особенно при приближении его к реальному содержанию в красках) не только возрастает коэффициент вязкости, но и изменяется характер текучести. Коэффициент вязкости перестает быть постоянной величиной и изменяется по мере увеличения напряжения и градиента скорости. В этом проявляется так называемая аномалия вязкости . [c.251] Данное явление объясняется тем, что у полиграфических красок с течением времени появляется коагуляционная структура в виде хаотического каркаса, образовавшегося из частичек сольватированного пигмента в результате их слипания. Причина образования коагуляционной структуры — избыточная поверхностная энергия коллоидных частиц, стремящаяся к насыщению. [c.251] В настоящее время отсутствуют экспериментальные методы, которые позволяли бы всесторонне исследовать коагуляционные структуры дисперсных систем. Поэтому основным методом теоретического исследования структурированных систем является моделирование. В рамках приведенной ниже теории эффективной вязкости для описания структуры печатной краски предполагается модель, основанная на теории фракталов и теории перколяции. [c.251] Для описания структуры печатной краски использована модель, аналогичная модели, развитой в параграфе 4.2, для описания композиционных материалов. Связующее представлено как матрица, пигмент — как наполнитель. Взаимное распределение матрицы и наполнителя в композите представляется с помощью фазовой диаграммы на рис. 4.1. [c.251] Экспериментальное исследование влияния дисперсности пигментов на печатно —технологические свойства офсетных красок проведены в работе [224]. Исследовались азо— и фталоцианиновые пигменты, применяемые в красках для офсетной печати. Изучались исходные пигменты и образцы, подвергнутые виброизмельчению в водной среде в течение 5, 15, 30 и 60 мин в вибромельнице М—10. Дисперсность органических пигментов и распределения частиц и агрегатов по размерам определялась с помощью электронно —микроскопического метода. [c.252] В процессе проведения экспериментальных исследований установлено, что пигмент в краске диспергируется не до элементарных частиц, а только до размеров прочных агрегатов. [c.252] В работе [225] законы распределения агрегатов пигмента по размерам из [224] были проанализированы с помощью теории, описанной в параграфе 2.1. Фрактальная размерность агрегатов вычислялась по формуле (2.3). Поскольку в [224] законы распределения агрегатов пигмента по размерам определялись только для исходного состояния и после 60 мин измельчения в вибромельнице, то в работе [225] в процессе выполнения расчетов законы распределения на промежуточных временах рассчитывались с помощью линейной интерполяции. Результаты расчетов в виде зависимости фрактальной размерности агрегатов пигмента от времени измельчения для пигментов различных типов приведены на рис. 7.9. [c.252] Известно, что пигмент в краске способен при определенных условиях образовывать структуры типа решеток — тиксотропные структуры, обладающие свойствами твердого тела. При нагружении они способны упруго деформироваться, однако при дальнейшем увеличении деформирующей нагрузки происходит сначала частичное, а затем более полное хрупкое их разрушение. Решетка разрывается на отдельные цепочки, которые измельчаются при перемешивании краски. [c.253] Тиксотропные структуры, образуемые пигментом непосредственно в печатной краске, анализировались на основе данных специально поставленного эксперимента по рассеянию лазерного излучения [225]. [c.253] Для проведения эксперимента образец исследуемой краски тонким слоем наносился на предметное стекло и помещался в держатель. В качестве источника излучения использовался импульсный ультрафиолетовый лазер с длиной волны Я = 337 нм. [c.253] Вернуться к основной статье