カオリナイト-水系の可塑性の測定と粘弾性モデルによる定量的表現

• Project/Area Number: 08750793
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic materials/Physical properties
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: 鮫島 宗一郎 鹿児島大学, 工学部, 助手 (00274861)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1996: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: カオリナイト / 水 / 可塑性 / 粘弾性 / レオロジー

Research Abstract

カオリナイト-水系の可塑性の指標として、サスペンションのレオロジーおよび成形体の粘弾性を測定して、それらのデータを力学的に定量することを目標とした。カオリナイトは薄板状の合成カオリナイト(TD-5、東洋電化工業製)と入来カオリン(IK)および管状のニュージランド(NZK)を用いた。固形分濃度20vol%以上のサスペンションのレオロジーは、いずれのカオリナイトにおいても降伏値を持つ擬塑性流動を示し、lnS=lnK+nlnγで表せた(S:せん断応力、γ:せん断速度、K:粘度と降伏応力に関するコンシステンシー定数、n:ニュートン流動からのずれ)。固形分濃度を増加すると粘度と降伏値が大きくなり、ニュートン流動からのずれが増した。また、比表面積の序列に従いTD-5>NZK>IKの順に粘度と降伏値が大きくなる傾向があった。これは比表面積の大きい粒子では接触点の数が増加し、粒子の擬集が強くなるためと考えられる。管状粒子のNZKは薄板状粒子のTD-5とIKで見られる比表面積に対する粘度と降伏応力の関係に比べ、粘度と降伏値が大きかった。これは管状粒子の絡み合いのため薄板状粒子に比べ粒子接触点の数が多くなり、粒子の擬集が強くなるためと予測される。レオロジーに対する比表面積、粒子形状の効果の定量的議論には至らなかった。また、カオリナイトの薄膜成形体(暑さ50〜200μm)の動的粘弾性を強制振動法で測定したが、試料の強度が低く、データの再現性が得られなかった。