流变特性对喷墨印刷过程的影响研究

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在喷墨印刷中所用的非牛顿流体墨水含有一定量高分子聚合物,虽然这些高分子聚合物在流体中所占比例很小,但是它的存在对流体粘弹性变化影响显著,不同的聚合物种类和浓度会导致最终喷墨液滴形成过程中各个数值发生重大变化,最终产生不同类型的液滴。对于非牛顿流体中高分子聚合物对喷墨印刷过程的影响研究,前人已经做了很多理论和实践工作,但是绝大部分结论和经验都具有局限性,因为这些实验都是基于某种特定聚合物进行的,一旦聚合物的种类发生改变结论就会产生偏差,因此,需要从微观分子角度对聚合物参数进行量化研究得到一般标准。本文意在研究粘弹性非牛顿流体中聚合物参数(聚合物延展性L,聚合浓度C和聚合物De值)对喷墨液滴形成过程中各项数据的具体关系。在模拟实验中采用FENE-CR流体模型,因为FENE-CR流体模型来源于分子哑铃模型,通过这一模型可以量化分子结构对流体粘弹性的具体影响。笔者将FENE-CR流体模型中的本构方程与纳维斯托克斯方程和连续介质力学相结合,推导出流体聚合物参数与流体粘弹性的关系。然后建立液滴喷射模型,采用Flow3D数值模拟方法模拟聚合物参数变化对喷墨液滴形成过程影响的具体分析。得出聚合物参数对喷墨印刷中墨滴断裂过程的各项主要数据:主液滴最终速度U f,液滴尺寸V,墨尾最大长度Z,墨尾一次断裂时间t b的具体关系曲线。最后将所得数据进行数值处理,构成关于聚合物参数变量的液滴类型空间,得出一般标准。
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