Summary
The rheological properties of vinylon fiber suspensions in polymer solutions were studied in steady shear flow. Shear viscosity, first normal-stress difference, yield stress, relative viscosity, and other properties were discussed. Three kinds of flexible vinylon fibers of uniform length and three kinds of polymer solutions as mediums which exhibited remarkable non-Newtonian behaviors were employed. The shear viscosity and relative viscosity (η r ) increased with the fiber content and the aspect ratio, and depended upon the shear rate. Shear rate dependence ofη r was found only in the low shear rate region. This result was different from that of vinylon fiber suspensions in Newtonian fluids. The first normal-stress difference increased at first slightly with increasing fiber content but rather decreased and showed lower values for high content suspensions than that of the medium. A yield stress could be determined by using a modified equation of Casson type. The flow properties of the fiber suspensions depended on the viscosity of the medium in the suspensions under consideration.
Zusammenfassung
Die rheologischen Eigenschaften von Vinylon-Faser-Suspensionen in Polymerlösungen bei stationären Scherströmungen werden untersucht. Dabei werden Scherviskosität, erste Normalspannungsdifferenz, Fließspannung, relative Viskosität und noch andere Eigenschaften diskutiert. Drei Arten von flexiblen Vinylonfasern von jeweils einheitlicher Länge und drei Arten von Polymerlösungen, die bemerkenswerte Abweichungen vom newtonschen Verhalten zeigen, werden dafür verwendet. Scherviskosität und relative Viskosität (η r ) wachsen mit dem Fasergehalt und dem Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis an und sind von der Schergeschwindigkeit abhängig, jedoch merklich nur im Bereich kleiner Schergeschwindigkeiten. Dieses Verhalten kontrastiert mit demjenigen von Vinylon-Faser-Suspensionen in newtonschen Flüssigkeiten. Die erste Normalspannungsdifferenz wächst mit zunehmender Faserkonzentration zuerst geringfügig, um danach abzunehmen und bei hohen Konzentrationen sogar niedrigere Werte anzunehmen als das reine Suspensionsmittel. Mit Hilfe einer modifizierten Casson-Gleichung kann eine Fließspannung bestimmt werden. In den untersuchten Systemen hängen die Fließeigenschaften auch von der Viskosität des Suspensionsmittels ab.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Similar content being viewed by others
References
Nawab, M. M., S. G. Mason, J. Phys. Chem.62, 1248 (1958).
Attansio, A., U. Bernini, P. Galloppo, G. Segre, Trans. Soc. Rheol.16, 147 (1972).
Happel, J., H. Brenner, “Low Reynolds Number Hydrodynamics”, Prentice-Hall, Inc. (1965)
Charrier, J. M., J. M. Rieger, Fiber Sci. Tech.7, 161 (1974).
Newman, S., Q. A. Trememtozzi, J. Appl. Polym. Sci.9, 3071 (1965).
Nicodemo, L., L. Nicolais, Chem. Eng. J.8, 155 (1974).
Maschmeyer, R. O., C. T. Hill, Adv. Chem.134, 95 (1974).
Maschmeyer, R. O., C. T. Hill, Trans. Soc. Rheol.21, 183, 195 (1977).
Onogi, S., Y. Mikami, T. Matsumoto, Polym. Eng. Sci.17, 1 (1977).
Chan, Y., J. L. White, Y. Oyanagi, J. Rheology22, 507 (1978).
Mikami, Y. T., Matsumoto, S. Onogi, J. Soc. Rheol., Japan4, 149 (1976).
Hayashida, K., T. Kobayashi, K. Odera, J. Soc. Rheol., Japan1, 37 (1973).
White, J. L., Y. Chan, Y. Oyanagi, J. Soc. Rheol., Japan6, 1 (1978).
Oyanagi, Y., Y. Yamaguchi, J. Soc. Rheol., Japan3, 64 (1975).
Busse, W. F., J. Polym. Sci.A2, 1249 (1967).
Kitano, T., T. Kataoka, Rheol. Acta19, 753 (1980).
Kitano, T., T. Kataoka, T. Nishimura, T. Sakai, Rheol. Acta19, 764 (1980).
Kitano, T., T. Kataoka, T. Shirota, Rheol. Acta20, 207 (1981).
Kitano, T., T. Kataoka, Rheol. Acta20, 390 (1981).
Endo, K., Kagaku-Kogaku-Shi (Japan)27-5, 73 (1963).
Rodger, W. A., V. G. Trice, Amer. Inst. Chem Eng. J.2, 205 (1956).
Klein, J., W. M. Kulicke, Rheol. Acta15, 568 (1976).
Powell, R. L., W. H. Schwarz, Trans. Soc. Rheol.19, 617 (1975).
Boger, D. V., P. J. Cable, Rheol. Acta16, 322 (1977).
Christiansen, E. B., W. R. Leppard, Trans. Soc. Rheol.18, 65 (1974).
Casson, N., in: C. C. Mill (ed.), “Rheology of Disperse Systems”, Pergamon Press (London 1959).
Matsumoto, T., A. Takashima, T. Masuda, S. Onogi, Trans. Soc. Rheol.14, 617 (1970).
Cross, M. M., J. Colloid Sci.20, 417 (1965).
Roberts, K. D., C. T. Hill, Ann. Tech. Confer. Plastics Engrs., Montreal, May 1973.
Roberts, K. D., M. S. Thesis, Washington Univ., St. Louis (1973).
Mewis, J., A. B. Metzner, J. Fluid Mech.62, 593 (1974).
Maschmeyer, D., D. Sc. Dissertation, Washington Univ., St. Louis, Missouri (1974).
Carter, L., J. Goddard, NASA Report No. 67, 30073 (1967).
Ziegel, K. D., J. Colloid & Interface Sci.34-2, 185 (1970).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
With 16 figures and 1 table
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Kitano, T., Kataoka, T. The rheology of suspensions of vinylon fibers in polymer liquids. II. Suspensions in polymer solutions. Rheol Acta 20, 403–415 (1981). https://doi.org/10.1007/BF01547671
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01547671