水性油墨热风干燥机理及数学模型研究

当前,随着人们对环保及食品、药品安全问题越来越重视,绿色印刷与包装技术的研究和应用也越来越广泛,其中水性油墨逐渐被市场接受。但是,目前国内与水性油墨配套的印刷发备多数存在烘干效率低,从而导致印刷速度难以提升的问题。为解决此问题,本论文以Logarithmic模型为基础,分析水性油墨的热风挥发干燥机理和过程。在热风温度为50℃,热风流速为6m/s的条件下,假设实验条件遵循费克第二定律:干燥初始阶段,固体基质的流体均匀分布;干燥过程中,扩散系数保持不变;表面传热传质阻力忽略不计以及保持体系一维扩散等。在该实验条件下,对水性油墨在干燥过程中残留流体比例进行测量并记录,然后对实验数据进行非线性回归(Orign统计软件),以相关系数的平方作为评价模型的依据,并对Logarithmic模型进行修正,得出与水性油墨干燥过程吻合的改良模型。最终模型能够准确预测水性油墨干燥效率,而且能够为水性油墨印刷设备的设计提供基础数据,同时,对相关印刷设备印刷速度的提高具有积极意义。     

紫薯热风干燥特性及数学模型

目的：以新鲜紫薯为原料,研究其热风干燥特性及数学模型。方法：以铺料密度、干燥温度、热风风速为因素,研究其对紫薯热风干燥特性的影响,并通过SAS8.0软件对实验数据进行拟合得出紫薯热风干燥模型。结果：得到紫薯热风干燥的干燥特性曲线和干燥速率曲线;紫薯热风干燥数学模型为ln(－lnMR)＝ln(－0.0104＋0.000283T＋0.00427V－0.0126P)＋(1.1830－0.00067T＋0.0487V－0.1332P)lnt(MR为水分比;T为干燥温度/℃,V为物料干燥热风速率/(m/s);P为物料干燥铺料密度/(g/cm2;t为干燥时间/min)。结论：干燥温度、物料铺料密度对紫薯热风干燥的速率有较大影响,而热风风速对干燥速率的影响较小;紫薯热风干燥符合Page模型。     

糖渍甘薯热风干燥特性及数学模型研究

研究不同糖渍质量分数(10%、15%、20%、30%、40%、50%、70%)浸渍条件下熟化甘薯的热风干燥特性及对有效水分扩散系数(Deff)的影响。比较Newton、Page和Henderson and Pabis 3种模型在糖渍甘薯热风干燥中的适用性,结果表明：Page模型(MR＝exp(－ktn),其中,MR为水分比;k、n为模型参数;t为时间)显示最佳的拟合效果,其中Page模型参数k与糖度c成线性关系,指数n与c基本无关,此时模型的判定系数R2为0.982。通过对不同糖度(c)条件下甘薯的(Deff)计算,表明Deff与c呈立方关系,拟合度为0.984。利用Arrhenius关系得到糖渍甘薯片和未糖渍甘薯片的指前因子(D0)和活化能(Ea),结果表明,糖渍甘薯片的D0(6.66×10-8m2/s)和Ea(12.423kJ/mol)均低于未经糖渍预处理的甘薯片的D0(9.69×10-4m2/s)和Ea(40.103kJ/mol)。     

柠檬热风干燥特性及数学模型

以新鲜柠檬为原料,研究其热风干燥特性及数学模型。以柠檬片厚度、热风温度、热风风速为因素,分析其对柠檬热风干燥特性的影响,建立柠檬热风干燥的干燥特性曲线、干燥速率曲线,并利用SAS8.0软件对试验数据进行拟合,构建柠檬热风干燥数学模型。结果表明:热风温度、柠檬片厚度对柠檬热风干燥的速率有较大影响,而热风风速对干燥速率的影响较小;柠檬热风干燥符合Page模型。     

豆渣热风干燥特性及数学模型建立

为了探究湿豆渣在热风干燥过程中的水分变化规律,在控制铺料密度和风速恒定的条件下,研究豆渣在不同热风温度条件下(40、50、60、70、80℃)的干燥特性并将干燥过程与几种常见的数学模型进行拟合。试验结果表明:Wang and Singh模型能够较好地反应豆渣的热风干燥规律,可以用来控制和预测豆渣热风干燥的进程。     

熟化甘薯热风干燥特性及数学模型研究

利用热风干燥试验台对熟化甘薯的热风干燥特性进行研究,探讨不同干燥温度、热风风速、铺料密度对干燥速率的影响,其影响因素大小依序为：干燥温度＞干燥风速＞铺料密度.利用3种不同干燥速率模型对实验数据进行拟合,发现甘薯热风干燥符合Page方程,即,模型拟合F值为1 102.35,呈极显著.     

油莎豆热风干燥特性及数学模型研究

以新鲜油莎豆为原料,研究风温和风速对油莎豆热风干燥特性的影响,计算干燥过程中有效扩散系数与活化能,并选取8种干燥动力学模型进行拟合分析。实验结果表明：热风温度越高,干燥速率越快,干燥时间越短;风速对干燥速率影响较小。本试验干燥过程主要发生在降速阶段,油莎豆有效水分扩散系数2.2856×10^-10～7.8112×10^-10,平均活化能为35.31kJ/mol,Two-term模型可以很好的反映油莎豆热风干燥过程,实验值与预测值吻合度较高,拟合效果良好。     

哈密瓜切片热风干燥特性及数学模型

目的:提高规模化生产的哈密瓜品质,缩短干燥周期。方法:以不同漂烫时间(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 min)、浸渍液(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%柠檬酸溶液)预处理哈密瓜切片,并分别研究不同热风温度(35,45,55,65,75℃)、热风速度(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 m/s)和切片厚度(2,4,6,8,10 mm)条件下的哈密瓜切片热风干燥特性和水分扩散系数,拟合不同薄层干燥数学模型。结果:0.4%柠檬酸预处理后得到品质最优的干制产品,热风温度和切片厚度对切片干燥影响较为显著,哈密瓜切片无恒速干燥阶段,有效水分扩散系数为1.1348×10^-7~4.9080×10^-7 m²/s,活化能为28.15 kJ/mol。结论:哈密瓜切片的最佳热风干燥工艺为热风温度55℃、热风速度2.0 m/s、切片厚度6 mm,Page模型具有最高的R²值和最小的均方根误差,更适于评估和预测哈密瓜热风干燥的水分去除规律。     

康乃馨热风干燥特性研究

选取康乃馨为研究对象,以热风温度、风速、装载量为试验因素进行单因素试验,分析各个因素对干燥特性的影响。结果表明,3个因素对康乃馨的干燥特性影响均显著,温度越高,风速越大,装载量越少,康乃馨达到安全水分所用的时间就越短。采用3种常用的干燥模型单项扩散模型、指数模型、Page模型对试验数据进行线性回归分析和模型的拟合,得出Page模型适合描述康乃馨的干燥进程,并建立康乃馨的干燥模型。通过试验验证,Page模型的预测值与实测值的最大误差仅为6.7%,很好地描述了康乃馨的干燥进程。     

水性丙烯酸树脂及其水性油墨性能研究

水性油墨的抗水性和耐酸碱性是直接制约水性油墨应用性能的重要指标,本研究采用甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）为硬软单体,以丙烯酸（AA）、丙烯酸羟丙酯（HPA）为功能单体,采用乳液聚合法制备一种高固含量、耐酸碱性和抗水性优良、成膜性较好的水性丙烯酸树脂,并用这种树脂配制水性油墨;讨论了各单体用量对树脂膜抗水性和耐酸碱性的影响,以及油墨其他相关成分对油墨干燥速度、抗水性和光泽度的影响.研究表明,当MMA∶BA质量比为3∶2,AA和HPA含量分别为3.6％和6.7％时,树脂获得良好的抗水性;当助溶剂异丙醇含量为5％,分散剂用量为颜料和填料总量的3％,pH值为8.5～9.0,油墨中水的含量为25％时,油墨具备较好的干燥速度、抗水性和光泽度等性能.     

水性凹印油墨在PET薄膜表面附着力的研究

油墨附着力是评价水性凹印油墨的重要性能指标之一,主要与油墨组分中颜基比、成膜树脂以及助剂有关.为了提高水性凹印油墨在PET薄膜表面的附着力,采用不同颜基比制备不同的油墨样品,测试其粒径分布,探究水性凹印油墨的颜基比对其附着力的影响;选用5种不同种类的成膜树脂配制不同的油墨样品并添加2种不同助剂分别制备性能不同的油墨样品,通过IGT F1印刷适性仪在PET薄膜表面打样,并测试样张附着力,探究成膜树脂和助剂对水性凹印油墨附着力的影响.研究结果表明：合适的颜基比是水性凹印油墨有较强附着力的前提;水性凹印油墨的分散性、水性成膜树脂对油墨在PET薄膜表面的附着力有很大的影响;加入流平剂和聚乙烯醇等助剂可有效提高油墨在PET薄膜表面的附着力.     

颜料分散性对水性塑料凹印油墨性能的影响

油墨颜料分散性一直是高档水性油墨研发中一个至关重要的性能指标,本实验采用合适的颜基比和助剂制备水性塑料凹印油墨基墨,再用与基墨有良好相容性的调稀树脂和助溶剂进行调稀,通过改变油墨研磨时间来改变油墨分散效果,制备出粒径大小及粒径分布不同的油墨样品,从而研究油墨颜料的分散性对水性塑料凹印油墨性能的影响.结果表明:随着油墨颜料分散性变好,即粒径变小、粒径分布变窄,油墨黏度呈现逐渐升高的趋势.此外,油墨颜料分散性较好时,水性油墨在塑料表面的附着力较高,且颜料分散性对油墨印刷样张的光泽度以及高密度区域和低密度区域色密度值也有一定影响.     

水性油墨连结料树脂的研究新进展

随着人们环保意识的日益增强,水性油墨已成为印刷包装领域的研发重点.本研究首先介绍了水性油墨的研究现状,指出水性油墨的性能主要取决于水性连结料的性能,然后叙述了可用作水性油墨连结料树脂的新型聚合物,即水性聚氨酯与聚丙烯酸酯.阐述了聚丙烯酸酯的研究进展,重点综述了水性聚氨酯作为新型树脂的研究现状与发展方向,指出通过改进合成方法和添加改性剂对其进行改性是提高水性聚氨酯性能的两种主要途径,其中又以纳米改性聚合物基体为当今国际研究热点和重点所在.最后概述了水性油墨用连结料新型树脂的主流研究方向.     

纳米二氧化硅改性水性丙烯酸树脂的合成及性质研究(英文)

近年来,环保型水性树脂在印刷及涂料领域受到了越来越多的关注。与溶剂型油墨相比,由于水性油墨具有较高的表面张力,较低的干燥速度,容易发泡,pH稳定性及不同的黏度特性,使水性油墨的研制非常困难。但随着化学和印刷工业的发展,水性油墨将逐步取代溶剂型油墨。本文以内烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2-羟乙酯等水性树脂为原料,正丁醇为溶剂,过氧化二苯甲酰为引发剂,二甲基乙醇胺为pH调节剂,通过溶液聚合的方式得到丙烯酸树脂。合成的丙烯酸乳液与纳米二氧化硅通过乳液聚合的方式得到纳米二氧化硅改性水性丙烯酸乳液,并且利用此乳液制备水性油墨。通过动态光散射仪与电子显微镜来研究粒子的分布及表面形貌,并且还研究了油墨在玻璃板上的附着力及油墨的流变性能。     

助剂对水松纸水性凹印油墨光泽度的影响

采用高速研磨分散方式制备了水性凹印油墨基墨,使用合成的与基墨有良好相容性的水溶性树脂(调稀树脂)和助剂按一定比例混合制备成印刷用油墨样品,利用IGT印刷适性仪在水松纸上打样,通过测试样张的光泽度,探讨了油墨中各种助剂对油墨光泽度的影响。结果表明,流平剂、蜡乳液以及基材润湿剂对光泽度均有一定的影响,添加适量的助剂可以提高样张的光泽度。     

水性油墨新闻纸洗涤脱墨工艺探讨

本文对水性油墨废纸洗涤脱墨工艺的影响因素进行了研究。结果表明，水性油墨废纸洗涤脱墨的最优条件为：浆浓8％，碎浆温度50℃，碎浆时间10min，pH=7，脱墨剂脂肪醇聚氧乙烯（7）醚（AEO-7）用量0．6％。在此条件下，洗涤法脱墨可以提高脱墨浆白度6．5％ISO，使残余油墨量下降了950．2mg/kg。AEO-7的洗涤脱墨效果优于六偏磷酸钠和十二烷基磺酸钠。     

印刷机串墨机构的载荷分布特性研究

印刷机串墨机构的栽荷分布特性是对墙板进行有限元分析的基础。利用动态静力分析法,建立了串墨机构运动副问动裁荷的数学模型;用消元法得到了各运动副反力的解析式。结合实例分析了机构的动裁荷分布特征。研究表明：各运动副反力和反力矩在换向位置均出现突变,引起墙板的振动,从而造成印刷故障。     

热升华转印纸涂层干燥及打印油墨干燥速率研究

热升华转印纸承载热升华转印油墨印刷的文字或图案,并在受热、加压的条件下将文字或图案转移到承载物上。转印纸均匀、高品质的涂层表面是获得良好转印效果的基础。本文研究了影响热升华转印纸涂层及打印油墨干燥速率和转印效果的因素。结果表明,挥发性两性溶剂的加入可提高涂布纸涂层的干燥速率,自制高阳离子度聚合物和大孔容SiO_2气凝胶的加入能大大缩短打印后热升华油墨的干燥时间,并获得较好的转印效果。