以圖2為例說明圖片的觀察方法。從左至右依次為樣品A開始噴射時的噴射狀態(tài)、連續(xù)噴射10分鐘、20分鐘、30分鐘時的噴射狀態(tài)。在樣品A噴射10分鐘的圖片中,箭頭起點處為噴嘴(即圖中黑線與噴頭表面相交處),從噴嘴向下部分的黑線為噴射出墨滴的運動軌跡,下端的黑點為噴射出的墨滴,從噴嘴向上部分的黑線為噴頭表面對墨滴運動軌跡的鏡像。斷墨表現(xiàn)為黑線的缺失,掛墨表現(xiàn)為液體在噴頭表面積存,墨點跳動表現(xiàn)為斜噴以及墨滴間距的不穩(wěn)定,見圖3、4所示。
分析比較圖2、圖3、圖4,樣品A、C不存在斜噴現(xiàn)象;樣品B斜噴現(xiàn)象較為嚴(yán)重。造成斜噴的原因是,噴嘴出口處有雜質(zhì)粒子附著;當(dāng)墨滴沿噴嘴噴出時,雜質(zhì)粒子改變了墨滴的飛行方向。樣品A、C基本沒有墨點抖動發(fā)生;樣品B墨點易抖動。墨點跳動往往和斜噴同時發(fā)生,墨點抖動一段時間后開始出現(xiàn)斜噴,隨后即會發(fā)生斷線。樣品A沒有出現(xiàn)掛墨;樣品C輕微掛墨;樣品B掛墨嚴(yán)重。墨水在噴頭表面的鋪展,懸掛積累造成掛墨,是引起斷墨的另一個重要原因。
實驗發(fā)現(xiàn),三個樣品對噴頭的潤濕填充性能均較好。樣品A連續(xù)打印30分鐘,墨點依舊很穩(wěn)定、無斷線,性能最好;樣品B在打印10分鐘時出現(xiàn)墨點抖動現(xiàn)象,墨點軌跡開始發(fā)生變化,打印30分鐘后,大部分墨點都處于不穩(wěn)定的狀態(tài),連續(xù)打印性能很差;樣品C打印20分鐘墨點基本無變化,當(dāng)打印時間進一步延長時,部分墨點開始變得不穩(wěn)定,打印性能接近于樣品A,比樣品B要好很多。綜合以上分析,三種樣品的噴射性能順序為:樣品A>樣品C>樣品B
2·2 分散體系粘度對噴射性能的影響
粘度反映流體內(nèi)部相對運動時內(nèi)摩擦力的大小。數(shù)字噴墨印花機對墨水粘度要求很高,不同的噴頭所要求的粘度范圍也不相同,較早開發(fā)的數(shù)字噴墨印花機要求墨水粘度較低。為了滿足實際生產(chǎn)的需要,噴頭生產(chǎn)公司開發(fā)出了使用高粘度墨水的噴頭,引起研發(fā)機構(gòu)對高粘度墨水開發(fā)的關(guān)注。本實驗所配制的體系粘度數(shù)據(jù)見表2。
在噴射過程中,粘度對噴射性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:一是,墨水在管道中的流動。噴射性能好的墨水要求在管道中流動順暢,且不易形成湍流,確保及時供墨。二是,墨水在墨囊內(nèi)的過濾。在進入噴頭之前,墨水經(jīng)墨囊里金屬濾網(wǎng)過濾,能夠有效的阻止大粒子對噴頭的損害。三是,墨水在噴頭內(nèi)部的流動以及噴射時的流動。噴頭內(nèi)部的管路結(jié)構(gòu)極為精細(xì)復(fù)雜,對墨水性能要求很高。墨水的粘度必須保證墨水能夠在噴頭內(nèi)部順利流動,為下一步的噴射做好準(zhǔn)備;否則在噴射時會由于供墨不及時造成斷線。
樣品A、B、C的粘度依次為8·33cP、8·19cP、9·96cP。實驗結(jié)果表明,樣品A的噴射性能最好;樣品B的噴射性能比樣品A差很多;樣品C的噴射性能比樣品A稍差,比樣品B好很多。可見,粘度對體系的噴射性能影響很大。體系的粘度過大或過小,噴射性能均不好;只有當(dāng)粘度在一定的范圍時,才具有較好的噴射性能。樣品C粘度較大,影響其在供墨管道、墨囊及噴頭內(nèi)部流動的通暢性,從而造成噴射性能不佳。粘度較小的樣品B在噴頭內(nèi)部的填充性能很好,當(dāng)噴出墨滴以后,能夠及時填充腔體;然而此時容易形成湍流,使得墨水具有一定的初始動能;當(dāng)墨水接受腔體的壓力噴出噴孔時,各個噴孔噴出的墨滴差別很大,易于形成墨滴跳動、掛墨和斷墨。 2·3 分散體系表面張力對噴射性能的影響
表面張力對打印性能的影響存在著一對矛盾。低表面張力使墨水具有更好的潤濕特性,有利于墨水在管道中的流動及在噴頭內(nèi)部的填充;高表面張力能夠使噴射出的墨滴具有良好的液滴形態(tài),有助于提高打印性能的穩(wěn)定性[9]。
樣品A、B、C的表面張力依次為28·72 mN·m-1、30·19 mN·m-1、31·75 mN·m-1,呈遞增趨勢。從噴射性能的對比分析來看,樣品A、B、C在噴射時形成衛(wèi)星墨滴從而引起墨滴飛濺的現(xiàn)象依次加重。可以這樣理解,較低的表面張力有利于分散體系在噴頭內(nèi)部的潤濕填充,墨滴噴出以后噴孔再次填充時不會倒吸入空氣,能夠正常噴射;當(dāng)表面張力較高時,體系對噴頭的潤濕填充性能較差,噴墨以后噴孔填充時容易倒吸入空氣,再次噴射時會由于起泡破裂造成墨滴飛濺、形成衛(wèi)星墨滴。
2·4 高速剪切后體系粘度的變化對噴射性能的影響
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