- Mực offset màu Cyan và màu Magenta, sản phẩm thương mại của hãng DIC – Nhật Bản. Mực in được kiểm tra tính chất trước khi khảo sát – Mực Cyan có độ nhớt là 8.7 (Pa.s), độ dính 179 (TU), Mực Magenta có độ
nhớt 7.1 (Pa.s), độ dính 198 (TU). Cả hai loại mực đều đạt yêu cầu cho quá trình khảo sát. Dung dịch ẩm sử dụng hệ đệm McIlvaine thay đổi để cho giá trị pH từ 3.0 đến 5.5.
- Hệ đệm McIlvaine gồm Axit Citric 0.1M – xuất xứ Trung Quốc và Disodium Photphat 0.2M xuất xứ Trung Quốc được pha theo tỷ lệ dựa trên tham khảo nghiên cứu của T.C McIlvaine [7].
Bảng 3. 1 Tỉ lệ hệ đệm MCIlvaine pH 0.2 M Na2HPO4 (mL) 0.1 M citric acid (mL) 3 4,11 15,89 3,2 4,94 15,06 3,4 5,7 14,3 3,6 6,44 13,56 3,8 7,1 12,9 4 7,71 12,29 4,2 8,28 11,72 4,4 8,82 11,18
32
4,6 9,35 10,65
4,8 9,86 10,14
5 10,3 9,7
3.2.2. Thiết bị sử dụng:
a. Máy đo độ nhớt: THERMO SCIENTIFIC HAAKE RV1
- Mục đích: đo độ nhớt của mực in offset
Hình 3. 1 Máy thermo scientific haake rv1 viscotester.
- Giới thiệu chung về máy: Thiết bị này cho phép tiến hành các
phương án thí nghiệm sau :
+ Xác lập mối tương quan của ứng suất trượt vào vận tốc trượt khi nhiệt độ không đổi (chế độ τ/D).
+ Xác lập mối tương quan của ứng suất trượt vào thời gian khi nhiệt độ không đổi và vận tốc trượt không đổi (chế độ τ/t).
+ Xác lập mối tương quan của ứng suất trượt vào nhiệt độ khi vận tốc trượt không thay đổi (chế độ τ/T).
- Trong chế độ τ/D vận tốc trượt biến thiên tuyến tính với vận tốc
không đổi trong một miền giá trị cho trước so với thời gian. Số lượng các
điểm (các giá trị τ), thu nhận được khi đo trong chế độ τ/D, có thể đạt đến con số 1000. Quá trình đo mỗi điểmtrên đường cong biểu diễn sự phụ thuộc
τ/D được tiến hành trong khoảng thời gian 0.5 giây. Trong khoảng thời
33
nhiệt độ. Mỗi điểm trên đường cong τ/D là giá trị trung bình số học của 3 lần đo trên.
Quá trình đo, thực hiện trong chế độ này cho phép thu nhận đường cong chảy của dầu và vì thếchúng được thực hiện thường xuyên hơn.
- Chế độτ/t. Cho trước khoảng thời gian cần thiết để tiến hành đo ứng suất trượt, số lượng các điểm đo để dựng đường cong τ/t có thể đạt khoảng 1000 điểm. Ở vận tốc trượt không đổi cho trước sẽ tiến hành xác
định các giá trị của ứng suất trượt tại những thời điểm khác nhau với những khoảng thời gian bằng nhau.
- Chế độ τ/T. Ở vận tốc trượt không đổi cho trước, tiến hành xác
định ứng suất trượt (khoảng 1000 điểm) khi nhiệt độ mẫu thay đổi đều theo thời gian. Khả năng của thiết bị và hệ đo M-5 cho phép thực hiện các thí nghiệm với vận tốc biến thiên của nhiệt độ mẫu là 5oC/phút. Tuy nhiên, để
tiến hành nghiên cứu tính lưu biến của mẫu thì vận tốc biến thiên của nhiệt
độnên duy trì không vượt quá 1oC/phút.
Chế độ đo này cho phép xác định sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ
nhớt (khi chất lỏng biểu hiện tính NiuTơn) và độ nhớt hiệu dụng (khi chất lỏng biểu hiện tính phi NiuTơn). Chế độ này rất có lợi cho việc mô hình hóa sự thay đổi độ nhớt của dầu khi nhiệt độ giảm trong quá trình chuyển
động của dầu trong đường ống.
Hình 3. 2Bố trí máy đo tính lưu biến dạng nón có kiểm soát nhiệt độ.
34
Hình 3. 3 Máy đô độ pH HANA 8313.
- Thông số kỹ thuật:
Bảng 3. 2 Thông số kỹ thuật máy đo độ pH
Thang đo pH 0.00 đến 14.00 pH Nhiệt độ 0.0 to 100.0°C Độ chính xác pH ±0.01 pH mV ±1 mV
Nhiệt độ ±0.4 °C (bao gồm lỗi đầu dò)
Chuẩn pH Bằng tay, 2 điểm bằng nút tinh chỉnh với offset ±1 pH; slope:
80 to 110% Bù nhiệt Tự động t 0 đến 70 °C Kích thước 164 x 76 x 45 mm Khối lượng 180g
b. Máy đo độ dẫn điệnMeterlab CDM210
- Mục đích: đo độ dẫn điện của dung dịch ẩm
- Thông số kỹ thuật: Là máy đo độ dẫn điện hiện đại với độ chính xác cao với sai lệch là ±0.001µS/cm, với dải đo rộng từ0.000 µS đến 2000mS.
35
Hình 3. 4Máy đo độ dẫn điện Meterlab CDM210.
- Nguyên lý hoạt động: Điện cực bằng thủy tinh hình trụ có sơ đồ
cấu tạo như hình vẽ
Hình 3. 5 Sơ đồ cấu tạo điện cực thủy tinh
Với 2 bản cực được phủ kim loại Pt và áp 2 cảm biến điện. Khi hoạt
động một dòng điện một chiều phát ra từ máy sẽ được nạp và chạy qua các bản cực làm các ion trong dung dịch dòng điện này làm phân cực dung dịch
đo do có tác dụng hút các ion trái dấu của các bản cực. Các cảm biến được áp vào 2 bản cực này sẽ đo lại tín hiệu điện này và gửi về bộ sử lý kết quả.
Trong quá trình này dòng điện nạp vào 2 bản cực được đổi chiều liên tục để
tránh hiện tượng điện phân dung dịch và kết quả đo sẽ chính xác hơn. Điện cực có cảm biến nhiệt độđể báo nhiệt độ và hiệu chỉnh thông số.
c. Máy khuấy trộn INOUE (PLM - 2)
- Mục đích sử dụng: giả lập chế độ trộn dung dịch ẩm với mực in
36
Hình 3. 6 Máy khuấy trộn INOUE (PLMG).
- Giới thiệu chung về máy: Máy khuấy để trộn và nhà các chất rắn mịn và vật liệu lỏng. Thiết kế cặp khuấy dạng khung, mỗi cánh khuấy quay trên một trục riêng theo quỹ đạo hành tinh, tạo ra lực cắt mạnh, cho kết quả
trộn và phân tán tốt. - Thông số kỹ thuật:
+ Độ nhớt của vật liệu: Vật liệu có nhiều độ nhớt có thể được trộn và nhào trộn, từ 10Pa.s ～ 6.000 Pa.s (10.000 ～ 6.000.000cps.)
+ Chậu bằng kim loại thể tích 2 lít, dễ dàng làm sạch, cố định
+ Hoạt động trong điều kiện chân không, nhiệt độ cao
+ Hệ thống an toàn
+ Dễ dàng lắp thêm các thiết bị đo
- Thao tác thực nghiệm:
+ Bước 1: Cân mực vào nồi khuấy.
+ Bước 2: Cân dung dịch ẩm vào nồi khuấy.
+ Bước 3: Để nồi lên máy khuấy.
+ Bước 4: Tiến hành hút chân không để đảm bảo trong nồi không còn không khí tránh tạo bọt.
+ Bước 5: Tiến hành khuấy trộn (Khoảng 15 phút).
+ Bước 6: Xả hết chân không trong nồi rồi đưa nồi ra- kiểm tra mực đã đều chưa.
37
- Mục đích: in giả lập lớp mực như trên máy in offset
Hình 3. 7 Máy in thử IGT ORANGE.
- Kích thước:
Bảng 3. 3 Thông số kỹ thuật máy in thử IGT
Chiều dài 620 mm
Chiều rộng 320 mm
Chiều cao 350 mm
Cân nặng 25 kg
- IGT Orange Proofer bao gồm bộ phận mực và bộ phận in với đĩa in
có thể tháo rời (mẫu in) trong một thiết bị. Bộ phận mực bao gồm hai trống nhôm và một con lăn trên cùng. Đối với các loại mực khác nhau, có các loại trục lăn đầu khác nhau: đối với mực thông thường, chất đàn hồi tiêu chuẩn và đối với mực đóng rắn bằng tia cực tím, trục lăn trên cùng có cao
su chống lại các loại mực này và dung môi của chúng. Để sử dụng mực một cách chính xác nhất có thể, khuyến khích sử dụng pipet mực IGT với thể
tích có rãnh hoặc có thểđiều chỉnh được.
Lượng mực in được lấy từ bộ cấp mực và đặt trên trục của bộ phận in. Sau khi tác dụng lực in, bản in được thực hiện. Lớp nền đã in được lấy ra
để thẩm định và làm sạch đĩa in. Tốc độ in được cố định ở 0,3 m/s. Lực in có thể được đặt trong khoảng 100N-900N (khuyến cáo cho mẫu in offset tờ
rời là 600N).
- Thông số kỹ thuật:
38
+ Đơn vị in:
• Tốc độ in: 0,3 m/s.
• Lực in: 100-900 N.
• Độ dày lớp nền tối đa: 4 mm • Nhiệt độ: 21°C
e. Máy đo tốc độ khô DRYING- TIME TESTER ZYG
Hình 3. 8 Máy đo tốc độ khô ZYG
- Giới thiệu về máy: Máy kiểm tra tốc độ khô DRYING- TIME TESTER ZYG, hãng sản xuất Moderner, xuất xứ Trung Quốc. “ZGY Drying Tester for Ink” sử dụng bộ vi xử lý từng mẫu, màn hình LCD hiển thị các thông số kiểm tra tương đối
- Thông số kỹ thuật:
Bảng 3. 4 Thông số kỹ thuật máy đo tốc độ ZYG
Kiểu ZGY
Khối lượng áp lực 100g
Tốc độ 2mm/r
Số vòng quay của cả hành trình 120r
Thời gian của toàn bộ hành trình 4 ~ 48 giờ Nguồn điện 85 ~ 265V 50Hz / 60Hz
39 Kích thước tổng thể 500 × 200 × 220mm
Cân nặng 17kg
- Nguyên lý hoạt động: Phép thử so sánh sử dụng mẫu chuẩn, mẫu thử và giấy da phủ trên mẫu thử và được cố định bằng băng dính trên con lăn, con lăn quay chậm theo tốc độ cài đặt, áp lực không đổi. Máy sẽ đo
thời gian khô và đưa ra kết quả theo chuẩn QB562.
3.3. Các bước tiến hành thực nghiệm
- Pha dung dịch ẩm theo các giá trị pH từ 3.0 đến 5.5
- Tạo hệ nhũ tương mực – dung dịch ẩm bằng máy khuấy trục mềm theo các mẫu như sau:
Bảng 3. 5 Tỉ lệ khối lượng dung dịch ẩm trong hệ nhũ tương
pH Tỷ lệ % khối lượng dung dịch ẩm trong hệ
nhũ tươngmực – dung dịch ẩm 4.5 20 25 30 4,7 20 25 30 4,9 20 25 30 5,1 20 25 30 5,3 20
40 25 30 5,5 20 25 30
- Tạo lớp mực in trên máy in thử IGT ORANGE trên giấy Offset 120gsm
- Đo thời gian khô của lớp mực in trên máy Drying – Time Tester - Các loại nhũ tương mực – dung dịch ẩm được tạo ra bằng cách sử
dụng máy khuấy trục mềm khuấy trộn mực in offset (2 loại mực Cyan và Magenta) với dung dịch ẩm có giá trị pH thay đổi từ 3.0 đến 5.5, lần lượt với tỷ lệ dung dịch ẩm trong mực là 20%, 25% và 30%. Sau đó kiểm tra
đặc tính in, xác định sự hình thành nhũ tương mực – nước sau khi khuấy trộn, tạo lớp mực như trên máy in offset bằng máy in thử offset IGT ORANGE, tạo lớp mực theo đúng tiêu chuẩn của công nghệ in offset. Thời gian khô của mực được xác định dựa trên máy đo thời gian khô Drying- Time Tester ZYG, áp dụng theo tiêu chuẩn đo thời gian khô QB562. Các thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện chuẩn: Nhiệt độ phòng: 22 ± 2oC, độẩm tương đối: 60 ± 4%.
3.4. Các kết quả thực nghiệm
3.4.1. Thí nghiệm 1: Kiểm tra đặc tính của mực in
Sử dụng máy đo độ nhớt và máy đo độdính xác định độ nhớt và độ
dính của mực màu Cyan và màu Magenta:
Bảng 3. 6 Kết quả kiểm tra đặc tính của mực in
Mực Cyan Magenta Độ dính (TU) Độ nhớt (Pa.S) Độ dính (TU) Độ nhớt (Pa.S) 179 8.7 198 7,1
Điều kiện đo độ nhớt: Nhiệt độ 40oC, tốc độ trượt 0 – 1000 s-1 trong vòng 30s và thời gian đo 60s.
Điều kiện đo độ dính: Nhiệt độ 25oC, tốc độ lô 100m/phút và thời gian phân phối 60s.
41
So sánh với các tiêu chuẩn của mực in offset ở cùng điều kiện đo, thấy rằng kết quả kiểm tra đặc tính của mực cho các giá trị nằm trong khoảng thể hiện mực in đạt yêu cầu để tiếp tục sử dụng tiến hành các bước thí nghiệm tiếp theo.
3.4.2. Thí nghiệm 2: Pha hệ đệm McIlvaine để đạt được các mẫu dung dịch ẩm có độ pH có giá trị từ 3.0 đến 5.5 dịch ẩm có độ pH có giá trị từ 3.0 đến 5.5
Pha hệ đệm McIlvaine theo tỷ lệ để có các mẫu theo bảng sau:
Bảng 3. 7 pH của dung dịch ẩm
Mẫu dung dịch
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
pH 3 3.5 4 4.5 4.7 4.9 5.1 5.3 5.5
Sử dụng máy đo pH kiểm tra giá trị của các dung dịch đã pha theo
bảng trên.
3.4.3. Thí nghiệm 3: Sử dụng máy khuấy trộn tạo thành các hệ nhũ tương mực – dung dịch ẩm theo bảng sau: tương mực – dung dịch ẩm theo bảng sau:
Bảng 3. 8 Tỉ lệ khối lượng dung dịch ẩm trong hệ nhũ tương
pH Tỷ lệ % khối lượng dung dịch ẩm
trong hệ nhũ tương 3 20 25 30 3.5 20 25 30 4.5 20 25 30 4,7 20 25 30 4,9 20 25 30 5,1 20 25
42 30 5,3 20 25 30 5,5 20 25 30
3.4.4. Thí nghiệm 4: Sử dụng kính hiển vi điện tử quan sát hiện tượng nhũ tương mực – dung dịch ẩm nhũ tương mực – dung dịch ẩm
Hình 3. 9 Ảnh chụp kính hiển vi điện tử nhũ tương mực - ẩm (màu Cyan)
Hình 3. 10 Ảnh chụp kính hiển vi điện tử nhũ tương mực - ẩm (màu Magenta)
Hình15 và hình 16 là hình ảnh chụp hệ nhũ tương mực nước trên kính hiển vi điện tử phóng đại 1000 lần. Hình ảnh này cho thấy các hạt ẩm
đã phân tán đều trong mực, quá trình giả lập hệ nhũ tương đã được hoàn thành, phù hợp cho quá trình tạo lớp mực trên máy in giả lập offset IGT Orange.
43
3.4.5. Thí nghiệm 5: Sử dụng máy in giả lập offset IGT Orange tạo lớp mực
của 2 loại mực Cyan và Magenta
Máy IGT Orange tạo lớp mực có độ dày 1 µm (độ dày lớp mực trên
máy in offset có độ dày từ0.5 µm đến 1.5 µm).
Ảnh mẫu tạo đồ dày lớp mực trên máy IGT
Hình 3. 11 Mẫu lớp mực được tạo trên máy IGT Orange (màu Cyan)
Hình 3. 12 Mẫu lớp mực được tạo trên máy IGT Orange (màu Magenta)
3.4.6. Thí nghiệm 6: Sử dụng máy đo thời gian khô Drying – tỉme tester
ZYG tính thời gian khô của mực
Sử dụng máy đo thời gian khô của mực xác định thời gian khô của các sản phẩm in bằng các mực nhũ tương đã pha chế theo các thí nghiệm trên.
Kết quả thời gian khô của mực của các mẫu:
Bảng 3. 9 Thời gian khô của mực ở tỉ lệ dung dịch ẩm 20%
pH % dung dịch ẩm Thời gian khô M (phút) Thời gian khô C (phút) 3 20 1340 660 3.5 20 1300 600 4 20 1300 520 4.5 20 800 300 4.7 20 820 320 4.9 20 980 320 5.1 20 1000 340 5.3 20 1040 440 5.5 20 1020 460
44
Bảng 3. 10 Thời gian khô của mực ở tỉ lệ dung dịch ẩm 25% khối lượng
pH % dung dịch ẩm Thời gian khô M (phút) Thời gian khô C (phút) 3 25 1380 780 3.5 25 1360 700 4 25 1400 700 4.5 25 900 360 4.7 25 920 380 4.9 25 1000 360 5.1 25 1040 360 5.3 25 1080 480 5.5 25 1100 520
Bảng 3. 11 Thời gian khô của mực ở tỉ lệ dung dịch ẩm 30% khối lượng
pH % dung dịch ẩm Thời gian khô M (phút) Thời gian khô C (phút) 3 30 1400 820 3.5 30 1420 800 4 30 1440 780 4.5 30 1020 420 4.7 30 1000 400 4.9 30 1020 420 5.1 30 1100 400 5.3 30 1160 520 5.5 30 1200 600
45
CHƯƠNG 4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch ẩm tới thời gian khô
Từ kết quả thí nghiệm ở mục 3.4.6 ta vẽ được đồ thị biểu diễn quan hệ
giữa ảnh hưởng của tỷ lệ % khối lượng dung dịch ẩm tới thời gian khô của mực in mẫu như sau:
Hình 4. 1 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch ẩm đến thời gian khô tại giá trị pH của dung dịch ẩm là 3
Hình 4. 2 Ảnh hưởng của tỷ lệ dung dịch ẩm đến thời gian khô tại giá trị pH của dung dịch ẩm là 3,5
20 25 30
Thời gian khô M 1340 1380 1400
Thời gian khô C 660 780 820
1340 1380 1400 660 780 820 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 pH=3
Thời gian khô M Thời gian khô C
20 25 30
Thời gian khô M 1300 1360 1420
Thời gian khô C 600 700 800