材料沉积喷墨打印及
涂层系统解决方案

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流体性质对喷墨打印装置的效果的影响

用于压电式按需喷墨装置的液体性质如下:


粘度:0.5-40cp(牛顿) ; 表面张力:20-70 dy/cm


一些特性在以上范围之外的流体也可以通过喷墨装置分配,但是难度增大, 效果降低。靠近极限值的参数组合也会导致效果变差。如果流体加热或者冷却过, 上述参数指的是喷口的流体参数。上述参数适用于比重接近 1 的流体。对于高密度的流体(例如熔融金属),上述参数应该转换为同水密度一致的动力学参数。牛顿性能不是严格要求的,但是流体在喷嘴处的特性必须在上述范围。因此剪切变稀流体有低的剪切速率而粘度远大于 40cp。粘滞特性导致明显的效果问题。只要粒子/团块的尺寸和密度不导致悬浊液特性超过上述流体特性范围,如墨水, 就是能应用喷墨技术的。粒子直径大于喷孔直径的 5%将至少导致液滴生成的不稳定,但在低浓度时也是可用的。

1
 粘度的影响


流体粘度增大会抑制用于生成液滴的声波,需要更大的驱动电压来按恒定速率生成液滴和减少孔径的影响,因此在恒定速率时液滴尺寸降低。尽管表面张力和密度不太受温度影响,但是粘度受温度影响很大。因此通过改变流体的温度范围能清晰表明粘度变化的影响。例如,20KHZ 下,两个装置按需模式下在 0-25℃运行。异丙醇用于 71μm 直径装置,水混合物(10%异丙醇)踊跃 65μm 装置。图 1 表明驱动电压和重量的影响。图 3 的这些数值对应于粘度(图 2)进行标绘的。


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▲ 图 1


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▲ 图 2


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▲ 图 3


终于,粘度表现为抑制了导致卫星点形成的不稳定性。图 4 表明乙二醇(18cp, 47 dy/cm)液滴无卫星点形成。图5 表明了异丙醇(2cp, 22 dy/cm),每个喷出液滴都伴随着卫星点。


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▲ 图 4


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▲ 图 5


2
 密度的影响

密度的变化不直接影响流体的微喷效果,但通常表明流体音速或者体积弹性模量的变化,都会影响到波形时间(see Technote 3)和振幅要求的优化。实际上,密度,音速以及体积弹性模量的影响不大,甚至液体金属的波形要求相似于水和其他低密度溶液。
3
 表面张力的影响


表明张力对装置要求的驱动电压有微弱影响。随着便面张力增加,形成恒定液滴所需的驱动电压将增加。非常低的表面张力可能导致空气摄入的增加,尤其是在较高的下降速率时。非常高的表面张力材料需要特别考虑喷孔材质和喷涂的选择。



资料来源:美国MicroFab公司

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