涂层的显微结构涂层微孔规格分布分析图像显微镜
数学模型
在施涂以后，较初涂料为胶体状浆液，此时粒子之间的流体动
力学和胶体作用力决定涂料的行为。随后，在脱水与干燥时，颜料
粒子彼此的表面接触使体系转化成多孔的网络。涂料显微结构的改
变是粒子／液体、粒子／粒子和粒子／边界层之间相互作用的结果
，它使粒子在浆液中重新配置。在涂料中，除了液相的性能外，流
体动力学作用力和非流体动力学作用力(诸如静电、位阻、机械和
范得华等作用力)之间的平衡影响粒子的运动。
基于动态模拟技术的数学模型，可用以弄清控制粒状浆液流动
和固化的显微结构机理。模拟技术有可能预测遵循粒子微观力学的
浆液的微观迁移性能。数学模型的原理基于Stokes定律和晶粒动态
技术，并结合粒子与边界层之间占统治地位的相互作用。这些相互
作用有：水力学的粒间与粒上拉曳作用力、表面张力作用力、静电
排斥力、范德华吸引力、位阻作用力、布朗随机作用力和粒子表面
之间的机械接触作用力。模拟方法可使我们领会在固化时涂层中的
粒子实际活动状态。
涂料在原纸上施涂后，固化而成多孔结构，它决定涂布产品的
物理和基本性能。一般希望获得一个基纸被全面覆盖的光滑表面。
涂层微孔规格的分布决定其对拟用印刷工艺的适应性。平均微孔规
格也对涂布纸的视觉白度和吸收性能有作用‘2引。这部分是由施
涂过程决定，而主要由固化时较终的粒子定位和排列方向(即显微
结构)所决定。较终涂层结构可受涂料或工艺参数改变的影响。
计算手段的迅速进展已有可能通过粒子运动的动态模拟，详细
地描绘出涂层的显微结构(即粒子的立体配置)。可将这类模拟分析
看作是消除了仪器误差并以数字形式直接获得结果的“实验”。因
为可改变工艺参数而没有实际过程中的物理限制，可以很容易地实
施新假设和新理论的检验。
模型化的方针已经不是开发一个非常准确的造纸涂料的水力学
模型，而且要形成一个可获取显微结构形成的重要物理过程的相对
简单的模型。用模型计算得出的结果可对确定涂布纸显微性能的微
细结构有深入了解。对基本要素的加深了解，再结合试验数据，可
用以推测固化期间的涂料行为。较后将导致造纸涂布过程设计与操
作的改进，以及有更高质量的涂布纸产品。
