Реологические и бумагомодифицирующие свойства многокомпонентных меловальных суспензий

• Автор: Чендылова, Лариса Валерьевна
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

1 Аналитический обзор
1.1 Введение
1.2 Компоненты меловальных суспензий
1.2.1. Пигменты
1.2.2 Связующие
1.2.3 Другие компоненты
1.2.4 Требования к меловальным суспензиям
1.3 Реологические свойства меловальных суспензий
1.3.1 Основные понятия реологии
1.3.2. Реология концентрированных растворов полимеров
1.3.3. Реология дисперсных систем
1.3.4 Обзор работ в области свойств меловальных суспензий
1.4 Задачи исследования
2 Методы исследования и методики анализов
2.1 План эксперимента
2.2 Реологические испытания суспензий
2.3 Изготовление и испытания образцов мелованной бумаги
2.4 Математическая обработка
3 Свойства меловальной суспензии
3.1 Эффективная вязкость
3.1.1 Влияние пигментов и связующих
3.1.2 Аномалии вязкости и аппроксимация кривых течения
3.1.3 Структурирование дисперсной фазы
3.1.4 Прочность коагуляционных структур
3.1.5 Температурные зависимости
3.1.6 Температурно-концентрационная инвариантность
3.2 Условная вязкость
3.3 Водоудерживающая способность
3.4 Масса наноса
Выводы
4. Свойства мелованной бумаги
4.1 Воздухопроницаемость
4.2 Смачиваемость
4.3 Плотность мелованной бумаги
4.4 Жесткость мелованной бумаги
4.5 Сопротивление разрыву
Выводы
5 Корреляции свойств суспензии и мелованной бумаги
Выводы
Список использованных источников
Приложение А
Таблица П.1- Условия всех опытов и результаты измерений
Таблица П.2 - Значения выходных параметров
Таблица П.З - Результаты измерений степени неаддитивности
1 Аналитический обзор
1.1 Введение
В настоящее время особое внимание уделяется производству бумаги с покрытием. Нанесение покрытий на бумагу и картон позволяет коренным образом улучшить их эксплуатационные свойства, создать принципиально новые материалы. Из различных покрытий бумаги и картона меловальное покрытие является наиболее распространенным. Нанесение на бумагу меловального покрытия улучшает ее печатные свойства - делает пригодной для контрастной и высокохудожественной печати.
Меловальная суспензия является сложной системой, состоящей из низкомолекулярных минеральных пигментов (до 80 % в сухом остатке) и высокомолекулярных органических полимеров. Основную массу полимеров представляют связующие, необходимые для связывания частиц пигментов между собой и с бумагой-основой, и лишь 1,5...2,0 % - вспомогательные вещества: диспер-гаторы, пластификаторы, модификаторы вязкости, пеногасители и антисептики.
По своему физическому состоянию меловальная суспензия является вязкотекучей системой и для нормального осуществления технологического процесса мелования должна обладать определенными реологическими свойствами, а именно - пссвдопластично-тиксотропным типом течения. Реологические свойства меловальных суспензий играют определяющую роль при разработке технологии и конструктивного оформления процессов мелования. В значительной степени они влияют как на процесс наноса, так и на свойства готовой продукции [54].
Меловальные покрытия можно рассматривать как высоконаполненные полимерные системы, прочность которых определяется как индивидуальными свойствами компонентов, так и характером их взаимодействия [13].
В настоящее время наблюдается тенденция к уменьшению массы покры-тия до 1,5...2,0 г/м . При этом скорость бумажного полотна при меловании достигает 1500...2000 м/мин. Переход на такую технологию требует не только создания нового оборудования, но и использования меловальных составов со специфическими реологическими характеристиками, обеспечивающими возс высокими коэффициентами корреляции Л2 почти во всех сериях. Параметры Т]о2> вычисленные по пяти первым (левым) точкам зависимости % Т)2 ~ т (см. рисунок 3.10), приведены в таблице 3.6.
Лэ, Па-С

-0,5

о Связующ ее □ Пигмент л Суспензия
□ ы -1,5

т, Па
Рисунок 3.10 - Зависимость эффективной вязкости меловальной суспензии, структурированной дисперсной фазы (пигментов) и неструктурированной суспензии (раствора связующего) от напряжения сдвига (состав № 20, концентрация 22,3 %, температура 20 °С)
Абсолютную среднеквадратичную погрешность аппроксимации 5 определили для 108 точек наблюдений (9 серий измерений по 12 точек в каждой серии), без коррекции на число степеней свободы, по формуле
в которой Г|э - измеренная эффективная вязкость суспензии; т|э(т) - вязкость суспензии, вычисленная по уравнениям (3.3), (3.4) и (3.6). Полученному значению 5 = 0,104 Паю соответствует относительная погрешность аппроксимации около 6 %, что можно признать вполне приемлемым результатом.
Таким образом, эффективная вязкость меловальной суспензии может быть представлена как суперпозиция свойств структурированной дисперсной фазы и деструктурированной суспензии (воды, связующих и прочих компонентов суспензии).
1/2
(3.7)