印刷过程中油墨温度场的分析

摘要I摘要油墨作为印刷生产中的重要材料之一，它的特性如何很大程度上决定着产品的印刷质量。油墨的多种特性中，粘度又是最为重要的。而在实际生产中，影响油墨粘度最为明显的因素就是温度。温度高时，油墨分子相对移动能力增强，油墨的粘度下降；温度低时，油墨分子内聚力强，油墨的粘度上升。因此，通常温度增高，油墨变稀，温度降低，油墨变稠。本课题中，通过ANSYSCFX建立油墨流动仿真模型，提取数据，分析温度变化；随后通过对油墨印刷适应仪进行多组模拟印刷实验，用温度枪和红外热像仪测量墨辊表面温度数据，记录并处理数据，分析油泵压力、墨辊转速对油墨温度上升的影响，得出结论，并与仿真的结论进行对比分析，掌握油墨温度变化机理以及油墨温度场变化的特性，从而对实际生产提供理论依据。关键词：印刷；油墨；粘度；温度北京工业大学毕业论文IIAbstractInk,asoneoftheimportantmaterialintheproductionofprinting,howitsfeaturestoagreatextentdeterminetheprintqualityoftheproduct.Avarietyoffeaturesofink,viscosityisthemostimportant.Intheactualproduction,factorsaffectinginkviscosityisthemostobviousisthetemperature.Athightemperature,theinkmoleculesrelativemobilityenhancement,inkviscositydecreased;Atlowtemperature,strongmolecularcohesionink,inkviscosityrise.Often,therefore,highertemperature,inkisthinning,temperatureisreduced,inkthicken.Thistopic,providedbyANSYSCFXinkchannelsimulationmodelissetup,extractthedata,theanalysisoftemperaturechange;Thenthroughtheinkprintingtoadapttotheinstrumenttomultiplesetsofsimulationexperiment,thetemperaturegunandinfraredthermalimagerwasusedtomeasuretheinkrollersurfacetemperaturedata,recordandprocessthedata,analysistheinfluenceofvariousfactorsontheinktemperaturerise,cometotheconclusion,andcomparedwiththeconclusionofsimulationanalysis,grasptheinktemperaturechangemechanismandthecharacteristicsofinktemperaturefieldchanges,soastoprovidetheoreticalbasisforpracticalproduction.Keywords:printing；printingink；viscosity；temperature目录目录摘要................................................................IAbstract............................................................II第1章绪论.........................................................11.1课题的意义...................................................11.2课题的背景...................................................11.2.1油墨的性质.............................................11.2.2油墨温度对印刷的影响...................................21.2.3热传递规律.............................................21.3研究目标.....................................................31.4技术路线.....................................................31.5课题研究内容.................................................41.5.1ANSYSCFX仿真分析.....................................41.5.2印刷过程中油墨温度场的变化.............错误!未定义书签。第2章ANSYS仿真...................................................52.1油墨流动模型................................................52.2网格划分....................................................52.3CFX-Pre前处理..............................................62.3.1库设定.................................................62.3.2计算域设定.............................................72.4边界条件设定................................................92.4.1Inlet入口边界条件......................................92.4.2Outlet出口边界条件....................................102.4.3Wall壁面边界条件.....................................112.5初始条件设定...............................................142.6求解器设定.................................................152.7CFX-Post后处理.............................................152.8总结.......................................................17第3章实验........................................................183.1实验器材....................................................183.1.1YQ-M-4A油墨印刷适应仪...............................183.1.2FLUKETi55便携式红外热像仪..........................19北京工业大学毕业论文3.1.3红外线温度计（温度枪）................................213.2实验方案...................................................223.3实验数据...................................................233.3.1温度数据..............................................233.3.2温度云图..............................................263.4数据处理...................................................283.4.1压力的影响............................................283.4.2油墨的影响............................................303.4.3转速的影响............................................333.5总结.......................................................35结论...............................................................37参考文献...........................................................38致谢...............................................................39第1章绪论1第1章绪论1.1课题的意义我国印刷业历史悠久，内部细分行业众多，涉及出版业、包装业、纸制品业、塑料业、电子业等，其产品用于国民经济生活的各大领域。随着社会的发展和社会生活的进步，印刷业不断发展壮大，并逐渐形成了一个以知识化、信息化为主要内容的并能影响国际竞争力的产业经济体系。在2012年5月举行的第三届绿色印刷技术交流会上，新闻出版总署印刷发行管理司司长王岩镔指出，我国印刷业总产值占全国新闻出版业总产出的60.7%，占我国文化产业总产出的20%左右。当前，印刷业已经成为我国文化产业发展的主力军。油墨作为印刷生产中的重要材料之一，它的特性如何很大程度上决定着产品的印刷质量。而印刷质量与油墨粘度的大小有关，在油墨粘度合适的前提下，粘度大一点对油墨的转印和网点都有好处[1]。油墨粘度的大小主要是由油墨本身的组成所决定的，如对于使用同一种颜料的油墨，连结料的粘度越高，油墨的粘度也就越高。再如，油墨的粘度与颜料和填充料的颗粒大小、用量以及分散状况有关。对于采用同一种连结料的油墨来说，如果颜料和填充料用量相同，则颜料和填充料的颗粒越大，制成油墨的粘度越低，反之，粘度越高。颜料和填充料在同一种油墨连结料中分散得越好，油墨的粘度越低，反之越高。颜料和填充料的用量比例越大，粘度越高，反之则越低[2]。这些因素的总和形成了油墨粘度的差异。在这些条件确定的情况下，影响油墨粘度的主要因素为温度[3]。温度对油墨的影响主要表现之一是在油墨的粘度上。温度高时，油墨分子相对移动能力增强，油墨的粘度下降；温度低时，油墨分子内聚力强，油墨的粘度上升[4]。因此，通常温度增高，油墨变稀，温度降低，油墨变稠。根据油墨的种类不同，很小的温度差就会使油墨的粘度发生很大的变化[5]。印刷油墨的粘度，从印刷适性的角度看是造成事故的最大因素。因此，考虑到油墨性质对印刷质量的影响，本课题的研究在印刷实际生产中具有指导意义。1.2课题的背景1.2.1油墨的性质在印刷品的复制过程中，需要通过油墨来表现图像和文字，因此，印刷品的复制对油墨也提出了多方面的要求。如在印刷过程中，油墨的各个传递过程都必须能被控制；油墨必须能短时间内干燥或者固化，以适应高速印刷；油墨必须适应大范围的承印物，如纸张、