[发明专利]一种纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径的测定方法

说明书

技术领域

本发明一种涉及纸浆纤维粒子参数的测量，特别是涉及一种纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径的测定方法。

技术背景

目前，在流体力学研究中，陈克复、孙加龙等(纸浆悬浮液两相流的数值计算与模拟，华南理工大学博士论文，2003年)指出：将纸浆悬浮液按照欧拉模型作为固液两相流研究，水作为固液两相流中的液相，而纸浆纤维粒子是固液两相流中的固相。根据纸浆纤维粒子的形状，林建忠(超常颗粒多相流体动力学-圆柱状颗粒两相流，北京：科学出版社，2008：PP71-91)认为将其作为长圆柱状粒子研究比较合适。为了研究纸浆两相流的流场特点，需要对长圆柱状纸浆纤维粒子的关键物性参数：纸浆纤维粒子密度和当量直径进行确定。

至今为止，常用的纤维密度测定方法有很多，如排水法、比重瓶(计)法、液体浮力法和气体容积法等等。但每种方法都受精度、仪器、装置、人为误差等的限制，互存利弊，大大制约了其使用范围。经过多年的实践验证，现被国际标准化组织承认，并列入相关标准的试验方法有三种，即液体置换法、浮沉法、密度梯度柱法。在这三种测定方法中，主要存在下面的问题：1)试验中，附着在纤维表面和纤维单丝间夹杂气泡的存在使数据误差较大，如何去除气泡比较麻烦；2)需要解决纤维或悬丝等的表面张力效应和温度变化对密度测定的影响；3)必须准确选用各方法中浸润液所需的溶液；4)需要对纤维悬浮态作正确的判定；5)需要正确制备密度梯度柱。而且，纤维密度是一个相对概念，由于纤维内部存在缝隙和孔洞，使其不是均质体而很难测量其本身的体积。同时，由于纤维的吸湿性影响，测量纤维的质量时不可能得到绝对干重，条件改变时，纤维的密度值也将改变，因此密度值也是一个条件值。

对于纸浆纤维的当量直径，虽然没有统一的公式，但可以将长圆柱体球形化，获得当量直径，在计算中纸浆纤维作为长圆柱体的长度和直径的确定主要有下面两种方法：按照一种纸浆纤维的参数进行模拟，忽略不同种纸浆纤维的参数不同会引起不同的数值计算结果；按照书上介绍的数据范围计算纸浆纤维粒子的平均纤维长度和宽度，从而大致计算其当量直径。

因此，目前的纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径的确定方法主要存在下面的问题：1、纸浆纤维粒子的纤维密度测量方法，对测量结果的影响比较大，不够精确，测量过程比较麻烦。2、纸浆纤维粒子当量直径的测定方法忽略了纸浆经过不同的物理或者化学处理后，会得到不同的纤维长度和宽度，从而产生的当量直径差异较大，更不用说不同种的纸浆纤维粒子，现有的方法是一种很粗略的算法。3、纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径的测定不能统一用一种方法进行测量，测量过程不方便，比较麻烦。

发明内容

为克服现有技术的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径的测定方法，能够一次性地，更方便、更精确地确定纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种纸浆纤维粒子的纤维密度和当量直径的测定方法，包括如下步骤：

(1)预处理：待测纸浆经热水浸泡后用打散器充分疏解；用洗浆袋过滤疏解过的纸浆得到滤液；

(2)取样：取疏解好的纸浆放入盛有纯水的标准分散器，采用搅拌使纸浆纤维分散均匀，取分散好的纸浆倒入纤维质量分析仪测量塑料杯；

(3)测量：通过纤维质量分析仪分别测定纸浆的纤维粗度C、纤维质量平均纤维长度L_W、纤维质量平均纤维宽度W_W，按照公式(1)测得纤维密度；通过纤维质量分析仪分别测定纸浆的质量平均纤维长度L_W和质量平均纤维宽度W_W按照公式(2)来计算当量直径；