乳化墨水书写流动仿真分析及与笔头匹配技术研究

发布时间：2020-06-01 17:58

【摘要】：乳化墨水是一种安全环保的墨水,溶剂采用油包水或水包油形成的混合溶剂,组分含水量大。乳化墨水的特点是润滑度低,书写手感好,安全环保。目前我国高品质的墨水和笔头都是依靠进口的,墨水与笔头的匹配涉及多个学科,其匹配技术复杂,匹配效果受墨水的特性和笔头的材料影响,是研发难点之一。墨水与笔头的匹配通常是通过工厂的试验进行匹配,缺乏系统的理论指导,耗时长,效率低。乳化墨水与笔头的匹配技术不够成熟,尚未形成完善的墨水与笔头匹配评价体系。首先,根据流变学理论,选取C-1615笔头与乳化A类墨水装配的乳化墨水圆珠笔为研究对象,利用POLYFLOW软件建立了乳化墨水与笔头匹配的几何模型,对乳化墨水书写流动过程进行了数值模拟,采用单因素法分析了笔头结构参数和墨水特性参数与墨水流动性的关系。其次,将乳化A、B、C三种墨水分别与C-1615和C-1614两种笔头交叉匹配试验,验证了仿真结果的准确性,并进行初写性能、积滴墨、耐低温、耐高温、耐腐蚀、书写性能等多方面的匹配检测,对检测结果进行综合评价,进而分析墨水与笔头的匹配程度,在此基础上探究匹配规律和机理。然后,通过化学成分、硬度、粗糙度测试和切削试验等对比分析日本和国产笔头材料性能,对日本和国产材料加工的笔头装配乳化墨水并进行笔头磨损量和出墨量的测试,探究笔头材料对书写性能的影响。最后,针对目前乳化墨水匹配中存在的严重积滴墨问题,采取调整笔头结构参数去适配墨水的匹配方法,通过改变碗口间隙和轴向间隙,研究笔头关键结构参数对积滴墨的影响。综上,本课题为解决墨水与笔头的匹配问题提供了理论依据,对制笔行业形成完善的墨水与笔头匹配技术体系具有一定的指导意义。
【图文】：

感不润滑且存储稳定性较差。随着圆珠笔的发展，人们环保意识的提高，制笔行业渴望研发出实用性强的且环保的圆珠笔，于是开始了乳化墨水的研发。图1.1 不同颜色乳化墨水

笱绌妒柯畚?第二章 乳化墨水书写流动的数值模拟基础9图1.2 流变曲线图流体的流动特性[46]如图 1.2 所示，塑性流体用 A 表示，，不经过坐标原点，剪切应力呈现先迅速变大后缓慢变大并逐渐趋于平缓的趋势；假塑性流体[47]用 B 表示，经过坐标原点，剪切应力变化趋势趋势和 A 曲线相似；牛顿流体用 C 表示，经过坐标原点，剪切应力与剪切速率之间为直线关系，且粘度不随着剪切速率变化而变化；胀塑性流体用 D 表示，经过坐标原点，剪切应力呈现先缓慢变大后迅速变大的趋势[48]。2.2.2 流变模型1、牛顿流体模型对于牛顿流体模型而言，粘度会随着温度升高呈现降低趋势。牛顿流体的数学表达式如下式所示：ij e （2-2）式中
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS951.23

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本文编号：2691857