【集萃网观察】油墨粘度和屈服值的测定

    前面介绍了油墨流动的主要流型，并建立了它们的流变方程。这些方程联系着力学变量(切应力r、切变速率D)和油墨的物理特性参量：粘度η、屈服值r、k值、n值等)。所有这些物理特性参量都是要用实验来测定的，对于油墨，粘度和屈服值的实验测定尤其重要。这里讨论粘度和屈服值的测定方法。

    油墨的粘度和屈服值都是在粘度计上测定的，粘度计是一种主要用来测定液体稳态粘度的仪器。粘度计的种类很多，这里先介绍几种常用粘度计的构造、原理和使用上的优缺点。

    有五种常用粘度计，它们是：毛细管粘度计、旋转粘度计、锥板粘度计、平行板粘度计和落棒粘度计。这些粘度计在油墨的粘滞性、屈服值、触变性、拉丝性的测定中都有应用。

    毛细管粘度计，是用在活塞上加压的方法，迫使液体流过一定长度和直径的毛细管，测定一定压降下、单位时间内的流体流量，用以计算液体的粘度。毛细管粘度计的主要优点是，构造简单，装料容易，温度和切变速率较易控制，所以应用比较广泛。毛细管粘度计可以用来测定油墨的塑性粘度和屈服值。毛细管粘度计的缺点是，切变速率沿毛细管的径向分布不均一，而且，为了得到准确的粘度值，必须对测得的结果进行较大的修正。

    旋转粘度计由两个半径不等的同轴圆筒组成，被测液体加在两简之间，外筒转动内筒固定，或者内筒转动外筒固定。测定转筒的转速和承受的转矩，用以计算液体的粘度。旋转粘度计的主要优点是，当内外筒的间隙控制得很小时，被测液体各部分的切变速率接近于均一，这对非牛顿流体的粘度测量十分重要，因为非牛顿流体对于切变速率的变化非常敏感。另外，这种仪器容易校准，实验数据的修正量也小。旋转粘度计的主要缺点是，装料比较困难，对于粘稠的油墨更是这样；测定中会出现威森伯格(Weissenderg)现象，被测流体会沿筒轴上爬．这给测定工作带来一定的麻烦，还有，用这种仪器时，切变速率不能很高，否则会带来不能接受的测试误差。旋转粘度计在油墨测定中，应用相当广泛，不仅可以测定油墨的粘度和屈服值，而且可以测定油墨的触变性。

    锥扳粘度计由一块平面圆板和一个与圆板同轴的圆锥组成，圆板固定，圆锥旋转，被测液体放在圆板和圆锥之间，测定圆的转速和承受的转矩，用以计算液体的粘度。锥板粘度计的主要优点是，被测液体各部分的切变速率均一，前面已经指出，这点十分重要：此外，这种仪器的装料、清理都很方便。锥板粘度计与旋转粘度计一样也不能测定高切变速率下的液体粘度，而且，因为锥、板间的距离要求比较精确，对操作有较高的要求，这是锥板粘度计的缺点。锥板粘度计特别适合于非牛顿流津的测定，油墨测定中也经常使用。

    平行板粘度计由两块平行板组成。被测液体放在下板中央，使上板从一定高度下落，压迫被测液体使其在两板之间呈圆形并向四周扩散，测定在一定重量的上板的作用下，被测液体的扩展半径和相应的时间，用以计算液体的粘度。平行板粘度汁的主要优点是用途比较广泛，对油墨来说，不仅可以测定塑性粘度和屈服值，而且可以测定拉丝性。但平行板粘度计测定时，计算很不方便，而且有较大的随意性，对屈服值的测定和计算更是这样。所以测得的结果仅有比较的价值，而与准确的结果相差较远。

    落棒粘度计，是使一定尺寸和重量的圆棒垂直地落入被测液体，测定一定重量的圆棒在液体中下落的速度，用以测定液体的粘度。落棒粘度计的构造、原理、使用都比较简单，用来测定较稠的油墨，如胶印墨还比较普遍。但是，落棒粘度计用来测定油墨的塑性粘度和屈服值，必须将实验结果作一系列的修正和数值处理，所得到的数据也只能用来作为相互的比较。

    由于测试对象的不同，稳态粘度计有很多种类。如果液体的弹性效应不容忽视，要测量的物理特性参量不只是粘度和屈服值，而是更多更复杂时，所用的测试仪器有动态流变仪、正交流变仪等。

    以上简单地介绍了五种常用粘度计的构造和原理。从中可以看到，被测液体在粘度计中的流变行为是真实情况的模拟。分析液体在粘度计中的流变性质，有助于我们对实际流动的理解。

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