Suitability of foam coating on application of thin liquid films
Sievänen, Hannu (2010)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201006212080
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201006212080
Tiivistelmä
This work aimed to find out the suitability of foam as medium in application of thin liquid films. This consists of research over phenomena related to foam physics and behaviour. Solutions and mixtures to be foamed, foaming agents, foam generation and application methods were evaluated.
Over the evaluated solutions and mixtures coating paste and CMC did not foam well. Latex and PVA solutions were foamable and the best solution for foam use was starch. PVA and casein can be used as foaming agents, but the best results were achieved with sodium dodecyl sulphate (SDS). SDS works well with starch solutions producing fine and stable foam.
Foaming was done with simple mixers where pressurized air was fed to the solution. The foaming works fine when enough shear force is used together with sufficient foaming agent concentration.
Foam application with curtain, rod and cylinder methods with a gap between the application device and paper were not usable because of high coating amount. Coating amounts were smallest with the blade method which achieved 0.9 g/m2 starch layer. Although some strength decrease was expected because of the foaming agent, it dit not have significant effect.
The targeted coating amount of 0.5 g/m2 was not achieved due to the limitations with the methods. More precise foam application methods are needed. Continuous foam generation and feed to the paper surface with controllable device such as application teeth could improve the results. Työn tavoitteena oli selvittää vaahdon käytön soveltuvuutta väliaineena ohuiden nestekerrosten levitykseen. Siihen sisältyy vaahdon fysiikan ja käyttäytymisen tutkimista. Vaahdotettavia liuoksia ja seoksia, vaahdotusaineita sekä vaahdon muodostamista ja sen levittämistä arvioitiin.
Vaahdotettavista liuoksista ja seoksista päällystyspasta ja CMC eivät vaahtoa hyvin. Lateksi- ja PVA-liuokset vaahtoavat mutta parhaat tulokset saavutettiin tärkkelysliuoksella. PVA ja kaseiini ovat käyttökelpoisia vaahdotusaineita, mutta parhaat tulokset saatiin natriumlauryylisulfaatilla (SDS). SDS muodostaa tärkkelysliuoksen kanssa hienojakoisen ja stabiilin vaahdon.
Vaahdotus tehtiin yksinkertaisilla sekoittimilla joihin oli yhdistetty paineilman syöttö. Vaahdotus toimii hyvin kun käytetään riittävää leikkausvoimaa ja vaahdotusaineen konsentraatiota.
Vaahdon levitys verho- sauva- sekä sylinterimenetelmällä joissa on rako vaahdon levityslaitteen ja paperin välillä eivät soveltuneet käyttöön liian suuren päällystysmäärän vuoksi. Päällystysmäärä oli pienin terämenetelmällä, millä saavutettiin 0,9 g/m2 päällystysmäärä. Vaikka vaahdotusaineen oletettiin heikentävän paperin lujuuksia, sillä ei ollut merkittävää vaikutusta.
Tavoiteltua 0,5 g/m2 päällystysmäärää ei saavutettu menetelmien rajoitteiden vuoksi. Alempaan määrään pääseminen tarvitsee tarkempia vaahdon levitysmenetelmiä. Jatkuva vaahdon tuotanto ja ohjattu levitys paperin pinnalle esimerkiksi levitysrattaiden avulla voisi parantaa tuloksia.
Over the evaluated solutions and mixtures coating paste and CMC did not foam well. Latex and PVA solutions were foamable and the best solution for foam use was starch. PVA and casein can be used as foaming agents, but the best results were achieved with sodium dodecyl sulphate (SDS). SDS works well with starch solutions producing fine and stable foam.
Foaming was done with simple mixers where pressurized air was fed to the solution. The foaming works fine when enough shear force is used together with sufficient foaming agent concentration.
Foam application with curtain, rod and cylinder methods with a gap between the application device and paper were not usable because of high coating amount. Coating amounts were smallest with the blade method which achieved 0.9 g/m2 starch layer. Although some strength decrease was expected because of the foaming agent, it dit not have significant effect.
The targeted coating amount of 0.5 g/m2 was not achieved due to the limitations with the methods. More precise foam application methods are needed. Continuous foam generation and feed to the paper surface with controllable device such as application teeth could improve the results.
Vaahdotettavista liuoksista ja seoksista päällystyspasta ja CMC eivät vaahtoa hyvin. Lateksi- ja PVA-liuokset vaahtoavat mutta parhaat tulokset saavutettiin tärkkelysliuoksella. PVA ja kaseiini ovat käyttökelpoisia vaahdotusaineita, mutta parhaat tulokset saatiin natriumlauryylisulfaatilla (SDS). SDS muodostaa tärkkelysliuoksen kanssa hienojakoisen ja stabiilin vaahdon.
Vaahdotus tehtiin yksinkertaisilla sekoittimilla joihin oli yhdistetty paineilman syöttö. Vaahdotus toimii hyvin kun käytetään riittävää leikkausvoimaa ja vaahdotusaineen konsentraatiota.
Vaahdon levitys verho- sauva- sekä sylinterimenetelmällä joissa on rako vaahdon levityslaitteen ja paperin välillä eivät soveltuneet käyttöön liian suuren päällystysmäärän vuoksi. Päällystysmäärä oli pienin terämenetelmällä, millä saavutettiin 0,9 g/m2 päällystysmäärä. Vaikka vaahdotusaineen oletettiin heikentävän paperin lujuuksia, sillä ei ollut merkittävää vaikutusta.
Tavoiteltua 0,5 g/m2 päällystysmäärää ei saavutettu menetelmien rajoitteiden vuoksi. Alempaan määrään pääseminen tarvitsee tarkempia vaahdon levitysmenetelmiä. Jatkuva vaahdon tuotanto ja ohjattu levitys paperin pinnalle esimerkiksi levitysrattaiden avulla voisi parantaa tuloksia.