Στόχος ενότητας Στόχος της ενότητας αυτής είναι η παρουσίαση των ιδιοτήτων ροής των μελανιών εκτυπώσεων και η κατανόηση του ρόλου τους στην διαδικασία.

Παρουσίαση με θέμα: "Στόχος ενότητας Στόχος της ενότητας αυτής είναι η παρουσίαση των ιδιοτήτων ροής των μελανιών εκτυπώσεων και η κατανόηση του ρόλου τους στην διαδικασία."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

0 Μελάνια και επικαλυπτικά (Θ)
Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας Μελάνια και επικαλυπτικά (Θ) Ενότητα 10: Ιδιότητες ροής μελανιών Δρ. Σταματίνα Θεοχάρη Καθηγήτρια Εφαρμογών Τμήμα Γραφιστικής/Κατεύθυνση Τεχνολογίας Γραφικών Τεχνών Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

1 Στόχος ενότητας Στόχος της ενότητας αυτής είναι η παρουσίαση των ιδιοτήτων ροής των μελανιών εκτυπώσεων και η κατανόηση του ρόλου τους στην διαδικασία της εκτύπωσης.

2 Ρεολογία (ορισμός) Με τον όρο ρεολογία εννοούμε την μελέτη της ροής και της παραμόρφωσης της ύλης, δηλαδή όλων των υλικών σωμάτων, στερεών, υγρών και αερίων. Η ρεολογία περιλαμβάνει, επίσης, τις ιδιότητες ροής των μελανιών εκτύπωσης που περιγράφονται με όρους όπως συνοχή, κολλητικότητα, διάρκεια ροής, ακαμψία, ιξώδες, κτλ.

3 Συνοχή Συνοχή είναι η ιδιότητα που δείχνει τις γενικές ρεολογικές ιδιότητες ενός μελανιού, και συχνά αναφέρεται στην διαρροή και στο ιξώδες του, τα οποία θα εξηγηθούν σε επόμενο στάδιο.

4 Ρεολογία μελανιών (1 από 5)
Ιξώδες Χαμηλό Υψηλό Βαθμός διαρροής Συνοχή Λεπτότερη Παχύτερη Χαμηλός Κολλώδες Υγρό Ινώδες Μέσος Μαλακό Ρευστό Συμπαγές Υψηλός Χωρίς συνοχή Βουτυρώδες Άκαμπτο

5 Ρεολογία μελανιών (2 από 5)
Ένα υγρό μελάνι λέγεται λεπτόρρευστο, όταν έχει χαμηλό ιξώδες και χαμηλό βαθμό διαρροής. Τέτοια μελάνια σχηματίζουν συχνά «ίνες» όταν ρέουν. Ινώδες λέγεται ένα μελάνι που έχει μεγάλο ιξώδες και χαμηλό βαθμό διαρροής λόγω της υψηλής εσωτερικής συνοχής του. Αυτό μπορεί να καταστρέψει το χαρτί καθώς προκαλεί αποκόλληση στο χνούδι του.

6 Ρεολογία μελανιών (3 από 5)
Μαλακό λέγεται το μελάνι που έχει χαμηλό ιξώδες και μέτριο βαθμό διαρροής. Τυπικά παραδείγματα αποτελούν τα μελάνια της offset που τυπώνουν πάνω σε ταινία χαρτιού από καρούλι, όπου απαιτείται μικρή κολλητικότητα ώστε να ελαχιστοποιούνται οι βλάβες του χαρτιού λόγω της μεγάλης ταχύτητας εκτύπωσης, ενώ ταυτόχρονα εξασφαλίζεται η συνεχής παροχή μελανιού μέσω αντλίας. Ρευστό μελάνι λέγεται αυτό που έχει μέτριο ιξώδες και μέτριο βαθμό διαρροής, ιδιότητες που απαιτούνται από τα μελάνια υψιτυπίας.

7 Ρεολογία μελανιών (4 από 5)
Συμπαγές (συνεκτικό) λέγεται ένα μελάνι με μεγάλο ιξώδες και μέτριο βαθμό διαρροής. Τέτοια μελάνια, όπως τα τυπικά λιθογραφικά μελάνια, εμφανίζουν ιδιότητες στερεού, καθώς δε ρέουν λόγω βαρύτητας όταν αναστρέφουμε το κουτί που τα περιέχουν. Μελάνι χωρίς συνοχή λέγεται αυτό που έχει χαμηλό ή μέτριο ιξώδες. Λέγεται έτσι, διότι δεν σχηματίζει μακριές ίνες όταν κατανέμεται μεταξύ των κυλίνδρων, όπως στην περίπτωση της φλεξογραφίας και της βαθυτυπίας.

8 Ρεολογία μελανιών (5 από 5)
Βουτυρώδη λέγονται τα μελάνια με χαμηλό ιξώδες και υψηλό βαθμό διαρροής. Η περιγραφή παραπέμπει στις παρόμοιες ιδιότητες του μαλακού βουτύρου ή της μαργαρίνης. Τυπικά μελάνια μοιάζουν άκαμπτα και χωρίς συνοχή και είναι κατάλληλα για εκτύπωση με μεταξοτυπία. Άκαμπτο λέγεται ένα μελάνι πολύ συμπαγές, με μεγάλο ιξώδες και υψηλό βαθμό διαρροής. Τέτοια είναι τα πυκνά μελάνια λιθογραφίας, που χρειάζονται κάποια προσπάθεια για να αφαιρεθούν από το κουτί συσκευασίας τους, με τη χρήση σπάτουλας μελανιού (εφαρμογή δύναμης διάτμησης).

9 Ρεολογία και μεταφορά μελανιού
Ένα μελάνι με σωστές ρεολογικές ιδιότητες μπορεί να μεταφερθεί ικανοποιητικά από το σύστημα τροφοδοσίας της μηχανής εκτύπωσης στην πλάκα εκτύπωσης κι από εκεί στην επιφάνεια που εκτυπώνεται. Στην περίπτωση των μελανιών offset το φιλμ του μελανιού πρέπει να υποστεί πολλές διατμήσεις και μεταφορές για να φθάσει τελικά στο χαρτί. Στις πολυχρωμίες τα διαδοχικά μελάνια πρέπει να προσκολλώνται στη σωστή ποσότητα στα προηγούμενα, που μπορεί ακόμη να είναι υγρά, ώστε να αναπαραχθεί σωστά το πρότυπο δείγμα.

10 Ρεολογία και απαιτήσεις κατά την εκτύπωση (1 από 3)
Οι ρεολογικές ιδιότητες των μελανιών στα διάφορα στάδια της εκτύπωσης χρειάζεται να μεταβάλλονται κατάλληλα: Κατά την διάρκεια της διαδικασίας της εκτύπωσης, το μελάνι πρέπει να συμπληρώνεται από το σύστημα τροφοδοσίας επάνω στην πλάκα, ακριβώς με τον ίδιο ρυθμό με τον οποίο μεταφέρεται στο χαρτί ή γενικά στο υπόστρωμα. Αυτό είναι εφικτό στη βαθυτυπία και φλεξογραφία, αλλά δύσκολο στην λιθογραφία, όπου η τροφοδοσία της πάστας του μελανιού ελέγχεται και ρυθμίζεται κατάλληλα με λάμες. Το μελάνι κατανέμεται σε ένα μεγάλο αριθμό κυλίνδρων πριν φθάσει στην πλάκα εκτύπωσης.

11 Ρεολογία και απαιτήσεις κατά την εκτύπωση (2 από 3)
Έτσι, ένα λιθογραφικό μελάνι πρέπει να είναι πολύ συνεκτικό και άκαμπτο στον αγωγό μεταφοράς του, για να προλαμβάνεται η εκροή του από αυτόν, να τροφοδοτεί τον αγωγό ανάλογα με τη ζήτηση και να μην ανακόπτει τη ροή του, εμποδίζοντας την εκτύπωση…. Στην συνέχεια, το μελάνι αυτό θα πρέπει να είναι λεπτό και να ρέει εύκολα από τον ένα κύλινδρο στον άλλο, να κατανέμεται σωστά και να δημιουργεί ένα λεπτό και ομοιόμορφο φιλμ πριν περάσει στην πλάκα εκτύπωσης, όταν τελικά αποτεθεί στην επιφάνεια του υποστρώματος θα πρέπει να πήζει όσο γίνεται πιο γρήγορα για να ελαττώνεται η οριζόντια ροή του, που θα αλλοίωνε το μέγεθος των κόκκων του ράστερ.

12 Ρεολογία και απαιτήσεις κατά την εκτύπωση (3 από 3)
Έτσι τα μελάνια σε πάστα θεωρούνται κατάλληλα λόγω των θιξοτροπικών ιδιοτήτων τους στους αγωγούς μεταφοράς τους και επάνω στο χαρτί - υπόστρωμα, ενώ λεπταίνουν κατά τη διανομή τους μεταξύ των κυλίνδρων.

13 Τι είναι δηλαδή η Θιξοτροπία;
Ορισμένα ρευστά, όπως είναι τα χρώματα και τα εκτυπωτικά μελάνια, χαρακτηρίζονται ως μη νευτώνεια υγρά, επειδή δεν διατηρούν την τιμή του ιξώδους σταθερή κατά την χρήση τους. Αντίθετα, το ιξώδες αυτών των ρευστών μειώνεται με την ανάδευση (μηχανική διαταραχή). Η ιδιότητα αυτή των παραπάνω ρευστών λέγεται θιξοτροπία, και τα ρευστά αυτά, λέγονται θιξότροπα.

14 Εφαρμογές της Θιξοτροπίας
Η θιξοτροπία είναι επίσης ένα ζητούμενο κατά την μέθοδο της μεταξοτυπίας, διότι το παχύ φιλμ του μελανιού που συνήθως χρησιμοποιείται θα μπορούσε να καταστρέψει την ακρίβεια της εικόνας. Αντίθετα, τα μελάνια της φλεξογραφίας και της βαθυτυπίας πρέπει να ρέουν εύκολα για να μπορούν να τροφοδοτούνται από τον κύλινδρο anilox ή να φεύγουν από τις κυψέλες, αντίστοιχα. Στην συνέχεια, ακολουθεί η σκλήρυνση του μελανιού μετά την εφαρμογή του, που σταθεροποιεί την εκτύπωση.

15 Σύσταση και ρεολογικές ιδιότητες (1 από 2)
Η σύνθεση  των μελανιών παίζει σπουδαίο ρόλο στις ρεολογικές του ιδιότητες: Η μεγάλη συγκέντρωση του χρώματος, που είναι απαραίτητη για την αύξηση της αδιαφάνειας και της έντασης του χρώματος, μπορεί να οδηγήσει σε περίπλοκα χαρακτηριστικά ροής. Η ροή μπορεί γενικά να ελεγχθεί με τη χρήση ρητινών, όπως ρητίνης πεύκου κτλ, που αυξάνει πολύ το ιξώδες. Ένα μελάνι με καλή διασπορά συστατικών δίνει καλή αδιαφάνεια και στιλπνότητα, αλλά μετά από πολλές διατμήσεις μπορεί να στερεοποιηθεί και να οδηγήσει όχι μόνο σε μείωση της ακρίβειας εκτύπωσης, αλλά και σε καταστροφή της μηχανής.

16 Σύσταση και ρεολογικές ιδιότητες (2 από 2)
Η μεγάλη θιξοτροπία που παρουσιάζουν μερικά μελάνια (γίνονται λεπτόρρευστα μετά από πολλές διατμήσεις στους κυλίνδρους μελανώματος) μπορεί να οφείλεται σε θρομβώσεις. Οι θρομβώσεις έχουν σαν αποτέλεσμα μειωμένη στιλπνότητα και αδιαφάνεια. Μετά όμως από πολλές διατμήσεις, οι θρόμβοι και τα συσσωματώματα σπάζουν και διασπείρονται. Η σωστή επιλογή της σκόνης χρώματος και της ποσότητάς της είναι σημαντικός παράγοντας για τη ρύθμιση των ρεολογικών ιδιοτήτων των μελανιών.

17 Ομίχλη μελανιού Ένα μελάνι που σχηματίζει μακριές ίνες κατά την διάτμηση του μελανιού κατά την εκτύπωση, αυτές θα κόβονται σε πολλά μικρά σταγονίδια. Τα σταγονίδια αυτά διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα καλύπτοντας τον εργαζόμενο και την μηχανή με λεπτό αόρατο σύννεφο μελανιού, φαινόμενο που είναι γνωστό ως ομίχλη μελανιού και δημιουργεί προβλήματα στην περίπτωση της γρήγορης εκτύπωσης σε ταινία χαρτιού από καρούλι, όπως κατά την εκτύπωση εφημερίδας. Το πρόβλημα συχνά οφείλεται στη φύση του χρώματος και τη χαμηλή ικανότητά του να ροφά έλαια κατά τη διαδικασία ανάμειξης των συστατικών του μελανιού.

18 Νευτώνεια και μη νευτώνεια μελάνια
Με βάση τα χαρακτηριστικά ροής τους τα μελάνια μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο κατηγορίες: Σε αυτά που εμφανίζουν ιδανική ροή (απλά υγρά) και λέγονται νευτώνεια υγρά Σε αυτά που δεν εμφανίζουν ιδανική ροή (πολύπλοκα συστήματα, όπως μελάνια - πάστα) και χαρακτηρίζονται ως μη νευτώνεια.

19 “Viscosity”, από Anynobody διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0
Ιξώδες (1 από 5) Ιξώδες  είναι το μέτρο της αντίστασης ενός υγρού στη ροή. Όσο μεγαλύτερο είναι το ιξώδες ενός υγρού (παχύρρευστο) τόσο πιο αργά γίνεται η ροή του. “Viscosity”, από Anynobody διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

20 Ιξώδες (2 από 5) Το πρότυπο της απλής νευτώνειας ροής είναι αυτό κατά το οποίο το ρευστό θεωρείται σαν να αποτελείται από μια σειρά φύλλων τοποθετημένων το ένα επάνω στο άλλο. Όταν ασκείται μια δύναμη στα φύλλα αυτά, τότε γλιστρούν το ένα επάνω στο άλλο, με αποτέλεσμα αυτά να κινούνται. Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που εξασκείται πάνω τους, τόσο πιο γρήγορο είναι το γλίστρημα του ενός φύλλου επάνω στο άλλο. Αυτή η ροή λέγεται φυλλώδης, στρωτή ροή.

21 Ιξώδες (3 από 5) Η δύναμη που προκαλεί το γλίστρημα των φύλλων μεταξύ τους λέγεται διατμητική τάση και το φαινόμενο διάτμηση. Η τάση που εξασκείται δημιουργεί την παραμόρφωση του υγρού. Η κίνηση του ενός στρώματος επάνω στο άλλο λέγεται παραμόρφωση διάτμησης (ή ταχύτητα διάτμησης). Μεταξύ των φύλλων υπάρχει μια αντίσταση τριβής, που εμποδίζει τη δράση αυτής της διατμητικής τάσης. Κάθε υγρό προβάλλει τη δική του αντίσταση, σε διαφορετικό βαθμό, ανάλογα με τη χημική δομή του και τις φυσικές του ιδιότητες.

22 Ιξώδες (4 από 5) Στα ιδανικά ή απλά υγρά η τάση διάτμησης που ασκείται στο υγρό είναι ευθέως ανάλογα με την παραμόρφωση διάτμησης που παρατηρείται. Αν δεν εξασκηθεί τάση, δεν παρατηρείται παραμόρφωση και το υγρό δε ρέει. Η γραφική παράσταση μεταξύ διατμητικής τάσης και παραμόρφωσης διάτμησης είναι ευθεία γραμμή που περνάει από την αρχή των αξόνων, δείχνοντας ότι το υγρό αρχίζει να κινείται ακόμα και με την εφαρμογή μιας ελάχιστης δύναμης. Αυτή είναι η Νευτώνεια ροή.

23 Ιξώδες (5 από 5) Η γραφική παράσταση δείχνει ότι η διατμητική τάση Τ είναι ευθέως ανάλογη προς την παραμόρφωση διάτμησης D διαφάνεια. Τα δύο ποσά μπορούν να δώσουν εξίσωση αν χρησιμοποιηθεί η κατάλληλη σταθερά. Άρα Τ = η.D, όπου n είναι η σταθερά που λέγεται συντελεστής ιξώδους. Στην γραφική παράσταση τάσης- παραμόρφωσης η σταθερά n ισούται με την εφαπτόμενη της γωνίας θ. θ Διατμητική τάση (τ) Παραμόρφωση διάτμησης (D) Νευτώνεια ροή

24 Συντελεστής ιξώδους Ο συντελεστής ιξώδους  είναι το μέτρο των χαρακτηριστικών ροής ενός υγρού. Όσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής του ιξώδους τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση στη ροή του. Τα απλά μελάνια χαμηλού ιξώδους χρησιμοποιούνται στη βαθυτυπία και φλεξογραφία, πλησιάζουν τη συμπεριφορά των Νευτώνειων υγρών.

25 Εξέταση ιξώδους Για την εξέταση του ιξώδους των μελανιών χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι οργάνων, όπως είναι τα κύπελλα ροής και τα ιξωδόμετρα.

26 “Kubek-forda”, από Dariusz.Biegacz διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0
Κύπελλο ροής (1 από 2) Το ιξώδες  των απλών μελανιών φλεξογραφίας και βαθυτυπίας μπορεί να εξεταστεί χρησιμοποιώντας ένα απλό κύπελλο, όπως το κύπελλο Zahn. Κατά τη χρήση αυτού του κυπέλλου, το εμβαπτίζουμε στο υγρό που εξετάζουμε και το γεμίζουμε. Στη συνέχεια, μετράμε το χρόνο που χρειάζεται να αδειάσει το κύπελλο από μια οπή, που έχει στον πυθμένα του με τη βοήθεια της βαρύτητας. Μια τυπική τιμή για μελάνι βαθυτυπίας είναι τα 20 sec. “Kubek-forda”, από Dariusz.Biegacz διαθέσιμο με άδεια CC BY-SA 3.0

27 Κύπελλο ροής (2 από 2) Η απώλεια διαλυτικού λόγω εξάτμισης από τη μάζα του μελανιού έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση του ιξώδους του, άρα και του χρόνου εκροής του. Το μελάνι μπορεί να αραιωθεί πάλι στο σωστό ιξώδες, με ανάμειξη με περισσότερο διαλυτικό, χρησιμοποιώντας το κύπελλο εκροής για τον έλεγχο και τη ρύθμιση του χρόνου εκροής. Η τεχνική είναι απλή και συγκριτική και δε δίνει απόλυτες τιμές ιξώδους. Μπορεί μόνο να εφαρμοστεί για μελάνια με Νευτώνεια ή σχεδόν Νευτώνεια ροή.

28 Μονάδες ιξώδους Σήμερα χρησιμοποιούνται δύο συστήματα μονάδων για μετρήσεις του ιξώδους: Το σύστημα C.G.S. (εκατοστόμετρο, γραμμάριο, δευτερόλεπτο) έχει αντικατασταθεί από το νέο σύστημα SΙ (διεθνές σύστημα). Ωστόσο, οι βιομηχανίες των μελανιών και των βιομηχανικών ελαίων που μετρούν το ιξώδες τους, χρησιμοποιούν ακόμη το παλαιότερο σύστημα C.G.S., μερικές φορές παράλληλα με το σύστημα SΙ.

29 Σύστημα C.G.S. (1 από 2) Το σύστημα C.G.S. χρησιμοποιεί το poise (Ρ) που είναι μια απόλυτη μονάδα του ενός γραμμαρίου ανά εκατοστόμετρο, ανά δευτερόλεπτο. (Αν μια επίπεδη επιφάνεια 1 cm2 κινείται με ταχύτητα 1 cms-1 σχετικά με μία άλλη, σε απόσταση 1 cm απ' αυτή και ασκείται δύναμη 1 dyn, το υγρό που τα διαχωρίζει έχει ιξώδες ενός poise). Εάν ληφθεί υπόψη η πυκνότητα του υγρού σε διάφορες θερμοκρασίες, όπως στα έλαια για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μονάδα stoke: Συντελεστής ιξώδους σε stokes = συντελεστής ιξώδους σε poise/πυκνότητα του υγρού

30 Σύστημα C.G.S. (2 από 2) Το poise είναι αρκετά μεγάλη μονάδα και το ιξώδες για έλαια ή διαλυτικά μικρού ιξώδους εκφράζεται σε εκατοστά ή χιλιοστά του poise δηλαδή centipoise (1 cP = 0,01 Ρ) ή milipoise (1 mP = 0,001 Ρ). Για παράδειγμα ο συντελεστής ιξώδους για το νερό στους 20°C είναι 1,009 cP (10,09 mP), ενώ για τη γλυκερίνη είναι 850 cP (8500 mP).

31 Σύστημα SI (1 από 2) Το σύστημα SΙ έχει σαν βάση το μέτρο, το χιλιόγραμμο και το δευτερόλεπτο. Διεθνώς έχει συμφωνηθεί η χρήση παραγώγων της δύναμης, έργου, ενέργειας κλπ. που βασίζονται στη δύναμη. Στο σύστημα αυτό σαν μονάδα της δύναμης λαμβάνεται το Newton και του ιξώδους pascal - δευτερόλεπτο (Pa. S).

32 Σύστημα SI (2 από 2) Πρακτικά, υπάρχει μια απλή σχέση μεταξύ των συστημάτων CGS και SI, καθώς: 1 Pa.s = 10 Ρ 1 mPa.s = 1 cP Έτσι, χρησιμοποιώντας το σύστημα SI, το ιξώδες του νερού στους 20 C(1,009 cP) γίνεται 1,009 mPa s και της γλυκερίνης 850 mPa s.

33 Ιξώδες και θερμοκρασία
Όσο αυξάνει η θερμοκρασία ενός υγρού, ελαττώνεται ο συντελεστής ιξώδους του. Η τιμή του ιξώδους ανά °C είναι ένα χαρακτηριστικό του κάθε υγρού και λέγεται - συντελεστής ιξώδους. Για ένα ορισμένο υγρό η σχέση μεταξύ ιξώδους n και θερμοκρασίας Τ (σε βαθμούς Kelvin), δίνεται από τη σχέση: lοgη = Β/Τ+ C όπου Β και C είναι σταθερές για το κάθε υγρό. Σύμφωνα με αυτήν την εξίσωση, η γραφική παράσταση της σχέσης logη με το 1/Τ δίνει ευθεία γραμμή για πολλά υγρά.

34 Συντελεστές που επιδρούν στο ιξώδες (1 από 3)
Γενικά, διάφορα (απλά) υγρά παρουσιάζουν διαφορετικό ιξώδες για δύο βασικούς λόγους: Ο πρώτος οφείλεται στις ηλεκτροστατικές έλξεις μεταξύ των μορίων εξαιτίας των δυνάμεων διασποράς ή των πολικών αλληλεπιδράσεων. Ο δεύτερος λόγος είναι η στερεοχημική παρεμπόδιση, που σχετίζεται με την γεωμετρία και την διάταξη των μεγαλομορίων.

35 Συντελεστές που επιδρούν στο ιξώδες (2 από 3)
Στα μη πολικά μόρια, το ιξώδες αυξάνει με το μοριακό βάρος. Στα πολικά μόρια, αναπτύσσονται πολικές αλληλεπιδράσεις και ένα δίκτυο σύζευξης των μορίων. Κατά συνέπεια τα πολικά υγρά έχουν μεγαλύτερο ιξώδες από τα μη πολικά. Κατά συνέπεια, το νερό (πολικό)που έχει δεσμούς υδρογόνου, έχει μεγαλύτερο ιξώδες (1,009 mPas) από το βενζόλιο (μη πολικό) με ιξώδες 0,647 mPas, μολονότι έχει μεγαλύτερο μοριακό βάρος (νερό = 18, βενζόλιο = 80). Η γλυκερίνη που διαθέτει τρεις ομάδες που μπορούν να αναπτύξουν δεσμούς υδρογόνου, έχει ακόμη μεγαλύτερο ιξώδες (850 mPas) από το νερό.

36 Συντελεστές που επιδρούν στο ιξώδες (3 από 3)
Στα μεγαλομόρια με μακριά αλυσίδα, η αλληλεπίδραση μεταξύ των μορίων αυξάνει το ιξώδες των υγρών, λόγω της στερεοχημικής παρεμπόδισης, που σχετίζεται με την γεωμετρία και την διάταξη των μεγαλομορίων. Για να αρχίσει η ροή τους πρέπει οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ τους να υπερνικηθούν και να διασπαστεί η δομή τους. Στην περίπτωση μελανιών, η εισαγωγή ρητινών, χρωμάτων, προσθέτων αύξησης της κλίμακας των αποχρώσεων, καταλυτών οξείδωσης κλπ. έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία ρευστών ή ημιρρεύστων (πολτών) που έχουν δομή αρκετά περίπλοκη, που επιδρά και στις δυνάμεις μεταξύ αυτών των συστατικών. Τα υγρά αυτά λέγονται μη Νευτώνεια.

37 Δυνάμεις συνοχής, θρόμβωση και διασπορά
Στο σχήμα που ακολουθεί αναπαρίστανται οι δυνάμεις συνοχής σε ένα μελάνι: Οι διακεκομμένες γραμμές συμβολίζουν τις ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων του συνδετικού μέσου (κύκλοι), οι πλήρεις τις ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων (κόκκων) του χρώματος (τετράγωνα), που όταν είναι μεγάλες, παρατηρείται θρόμβωση. Τέλος, διακρίνονται οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ μορίων του μέσου διασποράς και των σωματιδίων του χρώματος (διασπορά).

38 Αρχή ιξωδομέτρου (1 από 2)
Η αρχή του ιξωδομέτρου  με περιστρεφόμενο κύλινδρο φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Μελάνι Περιστρεφόμενος κύλινδρος

39 Αρχή ιξωδομέτρου (2 από 2)
Ένας μεταλλικός κύλινδρος (βαρίδι) περιστρέφεται μέσα σε ένα σταθερό κύπελλο που περιέχει μελάνι προς εξέταση. Η παραμόρφωση διάτμησης (ροή) του μελανιού είναι ανάλογη με την ταχύτητα περιστροφής του περιστρεφόμενου κυλίνδρου και η τάση διάτμησης είναι ανάλογη με την ροπή που προκαλεί την περιστροφή του κυλίνδρου. Επειδή η τάση διάτμησης (η ροπή που μετριέται) είναι γνωστή, όπως και η διάτμηση του μελανιού (ταχύτητα περιστροφής), η τιμή του η μπορεί να υπολογιστεί. Ακόμη, αλλάζοντας την ταχύτητα ροής μπορεί να εξεταστεί το ιξώδες του υγρού συναρτήσει του χρόνου.

40 Κολλητικότητα των μελανιών (1 από 4)
Εκτός από το ιξώδες, η κολλητικότητα ή πρόσφυση του μελανιού είναι ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας που αφορά την μεταφορά του μελανιού στη διαδικασία εκτύπωσης και την πρόσφυσή του στο χαρτί.

41 Κολλητικότητα των μελανιών (2 από 4)
Η τιμή της κολλητικότητας ενός μελανιού μπορεί να μετρηθεί εμπειρικά και όχι με απόλυτη τιμή. Επίσης, αυτές οι τιμές μπορούν να σχετιστούν με τις ικανότητες της εκτυπωτικής μηχανής: δηλαδή υπάρχει περίπτωση, αν η τιμή της κολλητικότητας του μελανιού ξεπεράσει κάποιο όριο για τη δοσμένη ταχύτητα μιας γρήγορης μηχανής, να καταστραφεί η επιφάνεια του χαρτιού (αποκόλληση της επίστρωσης του χαρτιού και μάδημα του χαρτιού χωρίς επίστρωση). Έτσι, υπάρχει μια κρίσιμη τιμή κολλητικότητας που σχετίζεται με τον τύπο της εκτύπωσης, την ταχύτητα και την αντοχή της επιφάνειας του χαρτιού.

42 Κολλητικότητα των μελανιών (3 από 4)
Η μέτρηση της κολλητικότητας πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη και οι συσκευές μέτρησης της κολλητικότητας, συμπληρώνονται συνήθως από όργανα που ελέγχουν την τάση των λιθογραφικών μελανιών να δημιουργούν γαλάκτωμα, όπως δείχνει το επόμενο σχήμα:

43 Κολλητικότητα των μελανιών (4 από 4)
Το σύστημα μέτρησης αποτελείται από δύο κυλίνδρους που είναι μελανωμένοι, ενώ ο μεγαλύτερος περιστρέφεται δίνοντας κίνηση και στον άλλο. Η περιστροφή σε αντίθετη προς την περιστροφή των δεικτών του ωρολογίου προκαλεί μια ελκτική δύναμη στον κύλινδρο οδηγό προς τα αριστερά που τη μετράει ο μετρητής τάσης. Μετρητής τάσης Περιστρεφόμενος κύλινδρος Κύλινδρος οδηγός Δύναμη έλξης Μελάνι

44 Διανομή και μεταφορά του μελανιού
Η απόδοση ενός μελανιού στη λειτουργία της μηχανής εκτύπωσης έχει σχέση με τα ρεολογικά χαρακτηριστικά του. Ωστόσο, δεν υπάρχει πάντα μια αυστηρά θεωρητική και ποσοτική σχέση μεταξύ ιξώδους, κολλητικότητας και απόδοσης μηχανής και ποιότητας εντύπου. Οι προβλέψεις συχνά είναι εμπειρικές και βασίζονται στην πείρα από τη συμπεριφορά μελανιού και μηχανής…

45 Στίγματα και λεκέδες Ένας άλλος παράγοντας που επιδρά στην εμφάνιση της επιφάνειας του εκτυπωμένου εντύπου είναι τα στίγματα ή οι λεκέδες. Δύο τύποι στιγμάτων μπορούν να διακριθούν, του χαρτιού και του μελανιού. Και τα δύο έχουν σαν αποτέλεσμα τις ανωμαλίες της εμφάνισης του εντύπου.

46 Στίγματα χαρτιού Τα πιο γνωστά είναι τα στίγματα χαρτιού, που οφείλονται σε διαφορετική ικανότητα πρόσληψης μελανιού στην επιφάνεια του χαρτιού. Η μη πρόσφυση στο χαρτί μπορεί να οφείλεται σε ξένα σώματα, όπως συμβαίνει με τις κόλλες σε ανακυκλωμένο χαρτί. Ακόμη μπορεί να οφείλονται σε ανόμοια απορρόφηση μελανιού από χαρτί με ανώμαλη πυκνότητα στην επιφάνειά του.

47 Στίγματα μελανιού Τα στίγματα μελανιού είναι αποτέλεσμα απόθεσης ανόμοιου πάχους μελανιού στην επιφάνεια του χαρτιού. Αυτό θεωρείται ότι οφείλεται στη δημιουργία ινών στο μελάνι που έχει αποτεθεί στο χαρτί καθώς το φιλμ του μελανιού διχοτομείται, καθώς φεύγει από τον κύλινδρο εκτύπωσης. Ο σχηματισμός αυτών των ινών σχετίζεται με τη δημιουργία ομίχλης (νέφους) μελανιού.

48 Σχηματισμός ομίχλης μελανιού
Φιλμ μελανιού Α Β Καθώς οι κύλινδροι μελανώματος έρχονται σε επαφή στο σημείο Α, το μελάνι και ο διαλυμένος αέρας ή οι φυσαλίδες του διαλυτικού συμπιέζονται, ενώ όταν το μελάνι φθάσει στην περιοχή Β, κι αρχίζει να διαχωρίζεται, οι παγιδευμένες φυσαλίδες εκτονώνονται απότομα και προκαλούν σπηλαίωση. Όσο οι φυσαλίδες αυξάνουν σε μέγεθος, σχηματίζουν σταγονίδια που αποτίθενται στο έντυπο σαν στίγματα ή παρασύρονται από τον αέρα σχηματίζοντας ομίχλη μελανιού.

49 Θέματα τροφοδοσίας μελανιού (1 από 3)
Η επιτυχής τροφοδοσία μελανιού εξαρτάται από τις δυνάμεις συνοχής μεταξύ των συστατικών του μελανιού που είναι ισχυρές. Αν οι δυνάμεις αυτές είναι ισχυρές, τότε όταν ένα στρώμα μελανιού τραβηχτεί από τον αγωγό τροφοδοσίας του επάνω στον κύλινδρο οδηγό, οι ισχυρές δυνάμεις συνοχής θα προκαλέσουν την έλξη περισσότερου μελανιού, καθώς αυτό συμπεριφέρεται σαν μια ενιαία μάζα μέσα στον αγωγό. Ένα τέτοιο μελάνι μπορεί να έχει μεγάλο ιξώδες και μεγάλη τάση υποχώρησης (σχήμα α) ή χαμηλή τάση υποχώρησης και χαμηλό ιξώδες (σχήμα β, στην επόμενη διαφάνεια).

50 Θέματα τροφοδοσίας μελανιού (2 από 3)
Κύλινδρος (γ) Συγκράτηση μελανιού Μελάνι Κύλινδρος (α) Κύλινδρος (β) Τροφοδοσία μελανιού από τον κύλινδρο τροφοδοσίας: (α) μεγάλο ιξώδες και μεγάλη τάση υποχώρησης, (β) χαμηλή τάση υποχώρησης και μικρό ιξώδες, (γ) μεγάλη τάση υποχώρησης και μικρό ιξώδες.

51 Θέματα τροφοδοσίας μελανιού (3 από 3)
Αντίθετα, εάν οι δυνάμεις συνοχής είναι μικρές, η τάση διάτμησης του κυλίνδρου έλκει ένα μέρος από το μελάνι που ξεχωρίζει από το υπόλοιπο, που το αφήνει πίσω στον οδηγό του. Τέτοια μελάνια έχουν μεγάλη τάση υποχώρησης και χαμηλό ιξώδες (σχήμα γ στην προηγούμενη διαφάνεια). Ένα μελάνι με μεγάλη πιθανότητα να παρουσιάσει αυτό το φαινόμενο περιέχει μεγάλη αναλογία σε χρώμα, μικρό ιξώδες και είναι κατάλληλο για εκτύπωση μεγάλων επιφανειών. Μερικές σύγχρονες μηχανές έχουν αναδευτήρες μέσα στα συστήματα τροφοδοσίας μελανιού για να ταράζουν συνεχώς τη μάζα του μελανιού και να το ωθούν προς τον κύλινδρο τροφοδοσίας.

52 Βιβλιογραφία Σημειώσεις για το θεωρητικό μάθημα «Μελάνια», Στ. Θεοχάρη, Σ.Γ.Τ.Κ.Σ., ΤΕΙ Αθήνας, 2008. Μελάνια και καλυπτικά εκτυπώσεων, Thompson, B, Εκδ. ΙΩΝ, 1998. Μελάνια Εκτυπώσεων, Todd R., Εκδ. ΙΩΝ, 1999. Σημειώσεις Μελάνια – Φωτοευαπαθείς ενώσεις, Π. Παπαδάκου, ΤΕΙ Αθήνας, 2007. Χημεία και Τεχνολογία του Χρώματος, Ε. Τσατσαρώνη – Ι. Ελευθεριάδης, Εκδ. Γαρταγάνη, Θεσ/κη, 2013. The Printing Ink Manual, Leach RH, Pierce RJ, 5th Ed. Springer, 2007. Colour Chemistry, Zollinger, H, VCH, Προστασία από τη διάβρωση – Χρώματα και βερνίκια, Ειρ. Τσαγκαράκη – Καπλάνογλου, ΟΕΔΒ, 1985.

53 Τέλος Ενότητας

54 Σημειώματα

55 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας, Σταματίνα Θεοχάρη Σταματίνα Θεοχάρη. «Μελάνια και επικαλυπτικά (Θ). Ενότητα 10: Ιδιότητες ροής μελανιών». Έκδοση: 1.0. Αθήνα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: ocp.teiath.gr.

56 Σημείωμα Αδειοδότησης
Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

57 Διατήρηση Σημειωμάτων
Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.

58 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.