印刷油墨研磨细度的研磨计测定标准试验方法(D1316-20)

📋 概述与适用范围

本试验方法由美国材料与试验协会(ASTM)D01委员会印刷油墨分技术委员会制定,于1954年首次发布,最新版本为2020年批准。该方法的核心是采用专用研磨计定量评估印刷油墨及类似分散体中最大颗粒的尺寸,从而判断分散程度。需要强调的是,本方法仅关注粗颗粒的存在,并不提供平均粒径或粒度分布信息。标准适用于浆状(非挥发性)和液体(挥发性)印刷油墨,只要其细度落在0至25微米范围内,通过适当调整亦可用于其他分散体。在ASTM标准体系中,本方法与D1210(海格曼型研磨计法)及ISO 1524(色漆、清漆和印刷油墨研磨细度测定)原理相通,但量程和刻度单位不同。D1210的量程为0至100微米,适用于较粗分散体的质量控制;而本方法精度更高,专门针对高质量印刷油墨的精细分散要求。对于粗颗粒(45微米以上)的浓度分析,则需参照D2067标准进行筛分试验。

标准明确定义了若干关键术语。“研磨细度”是指分散体中粗颗粒的尺寸及出现频率;“研磨单位”是研磨计上最小分度值,等于2.5微米;“划痕”为刮涂表面长度不小于10毫米的线性凹痕,由硬质颗粒受刮刀挤压犁削而成;“斑点”则是颗粒突出表面形成的点状特征,通常出现在比划痕更深的刻度区域。准确理解这些术语是正确解读试验结果的基础。本方法未涉及所有安全事项,使用者有责任建立适当的安全、健康与环保措施。

💡 提示:对于液体(挥发性)油墨,取试样后应立即密封容器,防止溶剂挥发导致浓度变化。测试过程应快速完成,以确保结果反映油墨的真实分散状态。

⚙️ 试验原理与方法

试验设备主体为一款精密加工的钢制研磨计,表面设有两条宽度均为25.4毫米(1英寸)的沟槽,其深度从起点至终点均匀地从0微米渐变至25微米(0.001英寸)。配备专用的A1型刮刀,刃口平整无损。测试时,取适量试样(约1毫升)置于沟槽深端,用刮刀沿沟槽纵向匀速刮涂一次。刮涂速度根据油墨类型严格调整:浆状非挥发性油墨应缓慢拉下,耗时约3至5秒,避免剪切过热或试样飞溅;挥发性液体油墨则需快速拉下,约1秒内完成,以最大限度减小溶剂挥发对结果造成的影响。刮涂后立即在标准光源下观察沟槽表面,寻找并记录首次出现明显划痕或斑点的位置。

划痕的形成机理是:当分散体中的硬质颗粒尺寸大于沟槽该处的深度时,颗粒被夹在刮刀与底面之间,随刮刀移动产生犁沟效应,留下连续凹痕。斑点则多由软质聚集体或气泡引起,它们无法形成连续划痕,仅以凸起形式显现。测试人员必须经过训练,精确区分这两种特征,避免误判。通常,至少进行三次平行测定,并取能代表试样整体状态的读数。结果以微米或研磨单位(1研磨单位等于2.5微米)报告。为提高重复性,推荐使用自动刮涂装置,它可提供恒定、可复现的刮涂速度和压力。

⚠️ 注意:拉下动作开始后,中途不得停顿或变速,否则会在沟槽内留下不连续的特征,干扰读数。清洁研磨计时,使用不起毛的软布与合适的溶剂,切忌用硬物刮擦工作表面。

📊 技术参数与指标

以下是本方法涉及的设备关键技术参数、结果判读准则以及单位换算关系,均引自标准原文。

🟦 技术指标📏 标准要求
沟槽宽度25.4 mm(1 in)
深度范围0~25 µm(0~0.001 in)
最小刻度间隔2.5 µm(0.0001 in),对应1个研磨单位
刮刀类型A1型,硬化不锈钢
沟槽数量2条
适用油墨类型浆状(非挥发性)和液体(挥发性)印刷油墨
📐 观察特征🎯 判定准则
划痕(长度≥10 mm)出现两条或以上连续划痕时,读取最浅(靠近起点)划痕终点的刻度值
斑点(凸出于表面)以聚集斑点开始出现的深度为读数点
划痕与斑点共存通常以划痕对应的深度作为最终细度值,同时记录斑点信息作为参考
无可见特征报告研磨细度为0,表明分散体中无超过25 µm的颗粒
🎯 研磨单位(gu)⚡ 对应微米(µm)
00
12.5
25.0
37.5
410.0
512.5
615.0
717.5
820.0
922.5
1025.0

🔬 工程应用与注意事项

在印刷油墨的生产与研发中,研磨细度是决定印刷品质量的核心指标之一。粗颗粒可能引发印品上的白点、线条划伤或网纹辊堵塞,直接影响印刷均匀性与光泽度。D1316-20方法为行业提供了一套统一、可比对的测量基准,广泛应用于原料检验、生产过程中的研磨工艺控制以及成品出厂检验。对于胶印、凹印、柔印等不同印刷工艺,各厂可依据本方法规定内部细度控制限。

为确保测试结果的准确性和重复性,操作中需特别注意以下要点:试样必须充分搅拌均匀,避免沉淀或分层;每次测试前后必须彻底清洁研磨计沟槽及刮刀,严防交叉污染;定期检查刮刀刃口,不得有缺口或卷边;环境温度应相对稳定,过高温度会加剧液体油墨的溶剂挥发;观测时宜使用角度可调的标准光源,从多个方向观察以区分划痕与假性痕迹。建议每批试样至少进行三次平行测定,若结果相差超过一个研磨单位,则应重新测试。

✔️ 成功要点:通过使用自动刮涂装置并严格控制拉下速度与压力,可以大大减少人为操作变异,使实验室间与操作员间的结果一致性显著提升。
🛑 关键注意:对于快干型液体油墨,从取样到完成读数应控制在10秒以内。任何延误都可能导致沟槽内试样表干,使得测量值偏粗(显示更大颗粒),从而造成误判。

❓ 常见问题解答

🔍 问:D1316-20方法能否用于测定水性印刷油墨?
答:可以,但需特别注意水性油墨表面张力高、干燥速度快。拉下操作必须比溶剂型油墨更迅速,且刮涂后要在1~2秒内完成观察。另外,水性油墨可能对研磨计金属表面产生腐蚀,每次测试后应立即用去离子水彻底清洗并吹干,必要时涂敷防锈油。
💡 问:当划痕与斑点同时出现时,应以哪一个作为最终结果?
答:标准中规定结果需反映“最大颗粒”的尺寸,而划痕通常由较硬的粗颗粒产生,对印刷性能影响更直接,因此一般以出现划痕的深度作为研磨细度值。斑点可作为辅助信息记录,但在质量判定时应优先考虑划痕数据。
⚡ 问:如何确认研磨计本身的精度是否合格?
答:建议定期使用标准参比油墨(粒度值已知且稳定)或标准尺寸的玻璃微球进行校验。日常工作中,也可通过同一操作人员对同一均匀试样进行多次重复测量,以变异系数评价设备与操作的稳定性。必要时将研磨计送至有资质的计量部门进行深度校准。
📌 问:手动刮涂与自动刮涂所得结果是否存在显著差异?
答:对于流变性稳定、挥发性低的浆状油墨,两种方式的差异通常很小。但对于黏度变化敏感或快干型液体油墨,自动刮涂因速度、压力恒定,显著优于手动操作。标准同时认可两种方式,但在精确比对或仲裁检验时,推荐采用自动刮涂装置。
🎯 问:试样保存与取样方式对结果有何影响?
答:试样须在密封容器中存放,防止溶剂挥发导致细度(分散状态)改变。取样前应将油墨充分搅拌,从容器上、中、下三个部位取样混合。对于易沉淀的油墨,还需延长搅拌时间或使用机械搅拌器,确保测试样品具有代表性,避免局部粗颗粒引起的误判。

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