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。

考虑到实际造纸过程，我们研究了针叶木浆（长纤维）和阔叶木浆（短纤维）混合体系中絮凝体形成机制与流场流动特性之间的关系。使用配有玻璃平行盘的流变仪，通过高速CCD相机观察纤维分散体系中絮凝体的结构变化，并测量体系的流动特性。在较高的应变率下，系统形成絮凝体，但在较高的应变率下，这些聚集体消失并变得均匀分散。絮凝物形成和再分散的程度根据长纤维和短纤维的混合比而变化。此外，通过对高速拍摄的分散系统图像进行二维傅里叶变换，我们能够估计系统中纤维的平均取向。游离度测量用于评价纸浆打浆（造纸前对纤维进行的机械软化处理）的程度，但这是一种经验方法，物理机制尚不清楚。因此，采用沉降体积法来评价纸浆的打浆程度，具有更明确的物理意义。沉降体积测量得到的因子与传统游离度测量得到的结果显示出良好的相关性，由此我们可以讨论游离度测量的物理机制。结果表明，在过滤过程中单纤维的效果比纤维聚集体的效果更大。