Extensional viscosity of coating colors and its relation with jet coating performance

An orifice flowmeter was used to measure the extensional viscosity of several non-pigmented fluids and paper coating colors containing calcium carbonate as pigment in the context of a jet coating application. The orifice flowmeter was first calibrated in terms of a dimensionless Euler number versus Reynolds number curve with Newtonian fluids. The calibration curve was then used to determine the apparent extensional viscosity of coating colors. In the strain rate range investigated, all the fluids were found to exhibit strain-thinning and the Trouton ratio of the coating colors was in the range 5 to 20. Jet coating tests were also carried out in order to evaluate the effect of the extensional viscosity on the jet performance. The extensional viscosity was shown to be a key parameter determining the configuration of the downstream meniscus in the web contact region.

Résumé

Un rhéomètre à orifice a été utilisé pour mesurer la viscosité extensionnelle de plusieurs fluides non pigmentés et de sauces de couchage prépareés à base de carbonate de calcium dans le cadre d'une application de couchage par jet. Le rhéomètre à orifice a été tout d'abord étalonné en utilisant une courbe du nombre d'Euler en fonction du nombre de Reynolds avec des fluides newtoniens. Cette courbe d'étalonnage a par la suite été utilisée pour déterminer la viscosité extensionnelle apparente des sauces de couchage. Dans l'intervalle des vitesses de déformation étudié, tous les fluides ont montré une rhéofluidifiance en extension, le rapport de Trouton des sauces de couchage étant compris entre 5 et 20. Des essais de couchage par jet ont été aussi menés dans le but d'évaluer l'effet de la viscosité extensionnelle des sauces de couchage sur la performance du jet. Il s'est avéré que la viscosité extensionnelle est un paramètre clé déterminant la configuration du ménisque en aval de la région de contact sur le substrat.

Uncontrolled Keywords

• Extensional viscosity
• orifice flowmeter
• entry pressure method
• coating color
• jet coating