以图2为例说明图片的观察方法。从左至右依次为样品A开始喷射时的喷射状态、连续喷射10分钟、20分钟、30分钟时的喷射状态。在样品A喷射10分钟的图片中,箭头起点处为喷嘴(即图中黑线与喷头表面相交处),从喷嘴向下部分的黑线为喷射出墨滴的运动轨迹,下端的黑点为喷射出的墨滴,从喷嘴向上部分的黑线为喷头表面对墨滴运动轨迹的镜像。断墨表现为黑线的缺失,挂墨表现为液体在喷头表面积存,墨点跳动表现为斜喷以及墨滴间距的不稳定,见图3、4所示。
分析比较图2、图3、图4,样品A、C不存在斜喷现象;样品B斜喷现象较为严重。造成斜喷的原因是,喷嘴出口处有杂质粒子附着;当墨滴沿喷嘴喷出时,杂质粒子改变了墨滴的飞行方向。样品A、C基本没有墨点抖动发生;样品B墨点易抖动。墨点跳动往往和斜喷同时发生,墨点抖动一段时间后开始出现斜喷,随后即会发生断线。样品A没有出现挂墨;样品C轻微挂墨;样品B挂墨严重。墨水在喷头表面的铺展,悬挂积累造成挂墨,是引起断墨的另一个重要原因。
实验发现,三个样品对喷头的润湿填充性能均较好。样品A连续打印30分钟,墨点依旧很稳定、无断线,性能最好;样品B在打印10分钟时出现墨点抖动现象,墨点轨迹开始发生变化,打印30分钟后,大部分墨点都处于不稳定的状态,连续打印性能很差;样品C打印20分钟墨点基本无变化,当打印时间进一步延长时,部分墨点开始变得不稳定,打印性能接近于样品A,比样品B要好很多。综合以上分析,三种样品的喷射性能顺序为:样品A>样品C>样品B
2·2 分散体系粘度对喷射性能的影响
粘度反映流体内部相对运动时内摩擦力的大小。数字喷墨印花机对墨水粘度要求很高,不同的喷头所要求的粘度范围也不相同,较早开发的数字喷墨印花机要求墨水粘度较低。为了满足实际生产的需要,喷头生产公司开发出了使用高粘度墨水的喷头,引起研发机构对高粘度墨水开发的关注。本实验所配制的体系粘度数据见表2。
在喷射过程中,粘度对喷射性能的影响主要体现在以下几个方面:一是,墨水在管道中的流动。喷射性能好的墨水要求在管道中流动顺畅,且不易形成湍流,确保及时供墨。二是,墨水在墨囊内的过滤。在进入喷头之前,墨水经墨囊里金属滤网过滤,能够有效的阻止大粒子对喷头的损害。三是,墨水在喷头内部的流动以及喷射时的流动。喷头内部的管路结构极为精细复杂,对墨水性能要求很高。墨水的粘度必须保证墨水能够在喷头内部顺利流动,为下一步的喷射做好准备;否则在喷射时会由于供墨不及时造成断线。
样品A、B、C的粘度依次为8·33cP、8·19cP、9·96cP。实验结果表明,样品A的喷射性能最好;样品B的喷射性能比样品A差很多;样品C的喷射性能比样品A稍差,比样品B好很多。可见,粘度对体系的喷射性能影响很大。体系的粘度过大或过小,喷射性能均不好;只有当粘度在一定的范围时,才具有较好的喷射性能。样品C粘度较大,影响其在供墨管道、墨囊及喷头内部流动的通畅性,从而造成喷射性能不佳。粘度较小的样品B在喷头内部的填充性能很好,当喷出墨滴以后,能够及时填充腔体;然而此时容易形成湍流,使得墨水具有一定的初始动能;当墨水接受腔体的压力喷出喷孔时,各个喷孔喷出的墨滴差别很大,易于形成墨滴跳动、挂墨和断墨。 2·3 分散体系表面张力对喷射性能的影响
表面张力对打印性能的影响存在着一对矛盾。低表面张力使墨水具有更好的润湿特性,有利于墨水在管道中的流动及在喷头内部的填充;高表面张力能够使喷射出的墨滴具有良好的液滴形态,有助于提高打印性能的稳定性[9]。
样品A、B、C的表面张力依次为28·72 mN·m-1、30·19 mN·m-1、31·75 mN·m-1,呈递增趋势。从喷射性能的对比分析来看,样品A、B、C在喷射时形成卫星墨滴从而引起墨滴飞溅的现象依次加重。可以这样理解,较低的表面张力有利于分散体系在喷头内部的润湿填充,墨滴喷出以后喷孔再次填充时不会倒吸入空气,能够正常喷射;当表面张力较高时,体系对喷头的润湿填充性能较差,喷墨以后喷孔填充时容易倒吸入空气,再次喷射时会由于起泡破裂造成墨滴飞溅、形成卫星墨滴。
2·4 高速剪切后体系粘度的变化对喷射性能的影响
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