セルロース繊維分散系の凝集構造と流動特性の解明

阐明纤维素纤维分散体系的聚集体结构和流动特性

基本信息

批准号：
14760114
负责人：
巽大輔
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

実際の製紙工程を考慮して、針葉樹パルプ(長繊維)と広葉樹パルプ(短繊維)を混合した系について、流動場におけるフロック(凝集体)形成機構と流動特性の関係について検討した。ガラス製の平行円板を取り付けたレオメータを用い、高速度CCDカメラによって繊維分散系中のフロックの構造変化を観察するとともに系の流動特性を測定した。ひずみ速度が大きくなると系はフロックを形成したが、さらにひずみ速度が大きくなると、これらの凝集体が消失して均一な分散状態になった。このフロックの形成および再分散の程度は、長繊維と短繊維の配合率によって変化した。また、高速度撮影した分散系の像を二次元フーリエ変換することにより、系中の繊維の平均的な配向について見積もることができた。パルプの叩解(抄紙前に繊維に施される機械的柔軟化処理)の程度を評価するには、ろ水度の測定が行われるが、これは経験的な方法であってその物理的機構については明らかでない。そこで、より物理的意味の明確な沈降体積法を用い、パルプの叩解程度を評価した。沈降体積測定で得られたファクターは従来のろ水度測定で得られた結果と良い相関を示し、ここからろ水度測定の物理的機構について考察することができた。その結果、ろ水の過程では繊維の集合体よりもむしろ単繊維の影響が大きいことが示唆された。

考虑到实际的造纸过程，我们研究了针叶纸（长纤维）和硬木纸浆（短纤维）的系统中流动场中的泡沫（聚集体）形成机理和流动特性之间的关系。使用配备了玻璃平行盘的流变仪，使用高速CCD摄像头观察到纤维分散体中絮凝物的结构变化，并测量了系统的流动特性。当应变速率增加时，该系统形成絮凝物，但是当应变速率进一步增加时，这些聚集体消失了，均匀分散状态就变成了。泡沫形成和重新分散程度随长纤维和短纤维的混合比而变化。此外，通过对以高速进行分散系统的图像进行二维傅立叶变换，可以估计系统中纤维的平均方向。为了评估纸浆跳动的程度（在造纸前应用于纤维的机械软化处理），对过滤程度进行了测量，但这是一种经验方法，其物理机制尚不清楚。因此，使用沉积体积方法评估纸浆的打击程度，该方法具有更清晰的物理含义。从沉积体积测量中获得的因素显示出与传统过滤率测量结果获得的结果良好的相关性，并且从这一点上关于过滤率测量的物理机理，可以考虑。结果表明，在过滤过程中，单纤维的影响大于纤维组件的影响。