The aim of this thesis work was to gain understanding of the interactions between talc mineral and surfaces, liquids and chemicals relevant for industrial applications, such as pulp and paper. Talc is used in the pulp and paper industry as a filler pigment, in control of pitch (lipophilic extractives) deposits and as a coating pigment. A deeper understanding of talc interactions will be beneficial in optimizing its use. Long-range attractive interactions between talc and hydrophobic model probes, as well as pitch probes, have been measured using the atomic force microscope (AFM) colloidal probe method. Two procedures for preparation of pitch colloidal probes were developed to allow these studies. Model hydrophobic, nanorough surfaces with surface energy characteristics similar to talc have also been prepared and their interactions with hydrophobic model probes compared to interactions between hydrophobic model probes and talc. It is demonstrated that talc mineral interacts with model hydrophobic particles, as well as with pitch, by long-range attractive forces, considerably stronger than the expected van der Waals force. The possible origin of the measured interaction forces is discussed, and the conclusion is that the main cause is an attractive capillary force due to formation of a gas/vapor capillary between the surfaces. Force measurements using model hydrophobic, nanorough surfaces show that a large-scale waviness does not significantly influence the range and magnitude of the capillary attraction, but large local variations in these quantities are found. It is demonstrated that a large variation in adhesion force corresponds to a small variation in local contact angle of the capillaries at the surfaces. The nature of the surface topographical features influences the capillary attraction by affecting the local contact angle and by pinning of the three-phase contact line. The effect is clearly dependent on the size of the surface features and whether they exist in the form of crevices or as extending ridges. Entrapment of air also affects the imbibition of water in pressed talc tablets. The effects of wetting and dispersion agents on the interactions between talc and hydrophobic probes have also been investigated. It is demonstrated that a common dispersing agent used for talc, poly(acrylic acid), does not affect the capillary attraction between talc and non-polar probes. In fact, the results strongly suggest that poly(acrylic acid) does not adsorb on the basal plane of talc. From this finding it is inferred that the stabilizing effect of this additive most likely is due to adsorption to the edges of talc. In contrast, a wetting agent (the non-ionic triblock copolymer Pluronic PE6400) removes the long-range capillary attraction. It is suggested that such an ability to replace air at the talc surface is of great importance for an efficient wetting agent. The Hamaker constant for talc has also been estimated by using optical data obtained from spectroscopic ellipsometry. It is demonstrated that a nanocrystalline talc mineral, cut in different directions displays very small differences in Hamaker constant between the different crystallographic orientations, whereas a microcrystalline sample displays a significantly higher value. The estimated Hamaker constants are discussed for different material combinations of relevance for the pulp- and paper industry, such as cellulose and calcium carbonate. / Målet med detta avhandlingsarbete var att öka förståelsen för interaktioner mellan talkmineral och ytor, vätskor och kemikalier relevanta för industriella applikationer, såsom papper och massa. Talk används i pappers- och massaindustrin som fyllmedel, för kontroll av hartsrika (lipofila extraktivämnen) avsättningar och som bestrykningspigment. En djupare förståelse för talkinteraktioner kommer att vara användbart för att optimera dess användning. Långväga attraktiva interaktioner mellan talk och hydrofoba modellpartiklar, såväl som mellan talk och hartspartiklar, har uppmätts med hjälp av atomkraftsmikroskopi (AFM) genom att fästa kolloidala partiklar på kraftsensorn. Två metoder för att framställa partiklar gjorda av harts har utvecklats för att möjliggöra dessa studier. Hydrofoba, nanostrukturerade modellytor med ytenergier liknande de för talk har också tillverkats och deras växelverkan med hydrofoba modellpartiklar har jämförts med dem mellan talk och hydrofoba modellpartiklar. Studierna visar att talkmineral växelverkar med hydrofoba modellpartiklar, såväl som med harts, genom långväga attraktiva krafter som är betydligt starkare än den förväntade van der Waals kraften. Möjliga orsaker till de uppmätta växelverkanskrafterna diskuteras och slutsatsen blir att huvudorsaken är en attraktiv kapillärkraft som uppkommer genom att en gas-/ångkapillär bildas mellan ytorna. Kraftmätningar gjorda med hydrofoba nanostrukturerade modellytor visar att en storskalig vågighet inte nämnvärt påverkar storleken av kapillärattraktionen, men stora lokala variationer existerar. Det demonstreras att en stor variation i adhesionskraft motsvaras av en liten variation i lokal kontaktvinkel för kapillärerna på ytorna. Ytornas topografi påverkar kapillärattraktionen genom att påverka den lokala kontaktvinkeln samt genom att trefaskontaktlinjen inte kan röra sig fritt över ytan. Effekten är tydligt beroende av huruvida ytojämnheterna existerar i form av nedsänkningar eller upphöjningar. Instängd luft påverkar också pressade talktabletters uppsugningsförmåga av vatten. Vätnings- och dispergeringsmedels inverkan på växelverkan mellan talk och hydrofoba partiklar har undersökts. Resultaten visar att ett vanligt dispergeringsmedel för talk, polyakrylsyra, inte påverkar kapillärattraktionen. I själva verket tyder data på att polyakrylsyra inte adsorberas på talks basalplan. Utifrån dessa resultat dras slutsatsen att polyakrylsyra stabiliserar talkdispersioner genom att adsorbera på talkkanterna. Ett vanligt vätmedel (nonjonisk triblock sampolymer Pluronic PE6400) tar å andra sidan bort långväga kapillärattraktion. Detta antyder att egenskapen att ersätta luft på talkytan är av stor betydelse för effektiva vätmedel. Hamakerkonstanten för talk har uppskattats genom att utnyttja optiska data från ellipsometrimätningar. Det demonstreras att ett nanokristallint talkmineral kapat i olika riktningar uppvisar mycket små skillnader i Hamakerkonstant mellan de olika kristallografiska orienteringarna, medan ett mikrokristallint prov uppvisar ett betydligt högre värde. De beräknade Hamakerkonstanterna diskuteras för olika materialkombinationer relevanta för pappersindustrin, såsom cellulosa och kalciumkarbonat. / QC 20100813

In this master thesis, the magnetic properties of SiFe laminations after cutting and welding are studied. The permeability and the iron loss density are investigated since they are critical characteristics for the performance of electrical machines. The magnetic measurements are conducted on an Epstein frame for sinusoidal variations of the magnetic ux density at frequencies of 50, 100 and 200 Hz, according to IEC 404-2. Mechanical cutting with guillotine and cutting by means of ber and CO2 laser are performed. The inuence of the ber laser settings is also investigated. Especially the assisting gas pressure and the power, speed and frequency of the laser beam are considered. In order to increase the cutting e ect, the specimens include Epstein strips with 1, 2 and 3 additional cutting edges along their length. It is found that mechanical cutting degrades the magnetic properties of the material less than laser cutting. For 1.8% Si laminations, mechanical cutting causes up to 35% higher iron loss density and 63% lower permeability, compared to standard Epstein strips (30 mm wide). The corresponding degradation for laser cut laminations is 65% iron loss density increase and 65% permeability drop. Material of lower thickness but with the same Si-content shows lower magnetic deterioration. Additionally, laser cutting with high-power/high-speed characteristics leads to the best magnetic characteristics among 15 laser settings. High speed settings have positive impact on productivity, since the cutting time decreases. The inuence of welding is investigated by means of Epstein measurements. The test specimens include strips with 1, 3, 5 and 10 welding points. Experiments show an iron loss increase up to 50% with a corresponding 62% reduction in the permeability. A model that incorporates the cutting e ect is developed and implemented in a FEMbased motor design software. Simulations are made for a reference induction motor. The results indicate a 30% increase in the iron losses compared to a model that does not consider the cutting e ect. In case of laser cut core laminations, this increase reaches 50%. The degradation prole considers also the deteriorated magnetizing properties. This leads to increased nominal current up to 1.7% for mechanically cut laminations and 3.4% for laser cut la / I detta examensarbete studeras hur de magnetiska egenskaperna hos SiFe-plat paverkas av skarning och svetsning. Permeabilitet och jarnforlustdensitet undersoks eftersom de ar kritiska variabler for elektriska maskiners prestanda. De magnetiska matningarna genomfordes pa en Epstein ram med en odesfrekvens pa 50, 100 och 200 Hz, enligt IEC 404-2. E ekterna av mekanisk skarning med giljotin samt skarning med ber- och CO2-laser studerades. Inverkan av olika berlaserinstallningar undersoktes ocksa genom att variera gastrycket, skarhastigheten samt frekvensen och e ekten av laserstralen. For att oka skare ekten inkluderades Epsteinremsor med ytterligare 1, 2 och 3 langsgaende skarsnitt. Det visas att mekanisk skarning har en mindre paverkan pa de magnetiska egenskaperna hos materialet an vad laserskarning har. Matningar pa plat med 1.8% Si visar att da prov med tre extra langsgaende giljotinklipp anvands kan permeabiliteten reduceras med upp till 63% och jarnforlusterna kan oka med upp till 35%. Motsvarande resultat for laserskurna platar visar en permeabilitetsreduktion pa upp till 65% och en jarnforlustokning pa upp till 65%. Ur studien av de tva studerade skarprocesserna framkommer aven att tunnare plat paverkas mindre negativt an tjockare plat. Ett antal olika installningar har provats for att utreda hur olika parametrar paverkar e ekterna av laserskarning. Studien indikerar att skarning med hog e ekt och hog hastighet ger den minsta paverkan pa materialets magnetiska egenskaper. Vilket aven har en positiv inverkan pa produktiviteten vid laserskarning. Epsteinprover har aven utforts for att undersoka vilka e ekter som introduceras da SiFe-plat svetsas. Provstyckena bestod av remsor med en, tre, fem och 10 svetspunkter. Experimenten visar en jarnforlustokning med upp till 50% samt en permeabilitetsreduktion upp till 62% da platarna svetsats samman tva och tva. En modell for att studera e ekterna av de forandrade materialegenskaperna vid skarning pa en induktionsmotor utvecklas och implementeras i en FEM-baserad mjukvara. Resultaten tyder pa en jarnforlustokning med 30% da skare ekten orsakad av giljotin beaktas. Vid simulering av laserskuren plat kan denna okning vara sa stor som 50%. Det framkommer aven att laserskarningen kan reducera e ektfaktorn sa mycket som 2.6%.

Additive manufacturing with the use of metals have been a steadily increasing field, being able to create products with a higher degree of complexity than traditional processing techniques. SLM is a popular AM process that uses metal powder as feedstock, and one of the key components of this process is the powder rheology. In recent years the use of a powder rheometer has been shown to be a good way of evaluating powder rheology of metal powders used within AM processes, but there is a clear lack of standardised tests and methods. In this study the Compressibility, Permeability, and Aeration test for 316L powders used within SLM processes was evaluated with a FT4 powder rheometer. 15 powders that had undergone printing in SLM processes were studied. This showed that the compressibility test had the best results in differentiating the bad preforming powders, thereafter the Aeration test. The Permeability test wasn’t able to differentiate the bad preforming powders with the settings used. This study demonstrates that some tests with a powder rheometer can evaluate the powder performance in SLM processes, but further research to evaluate the tests and standardise the settings are needed for clearer test results. / Additiv tillverkning med metall är ett område som stadigt ökat i intresse, främst på grund av möjligheten att producera produkter med en mycket högre grad av komplexitet i jämförelse med traditionella processmetoder. SLM är en populär AM process som använder metallpulver som råmaterial, och en av huvudkomponenterna för processen är pulvrets reologi. Under senare år har användningen av en pulver-reometer visat sig ett bra sätt att utvärdera pulver-reologi för metallpulver som används inom AM, men det finns en klar avsaknad av standardiserade test och metoder. I denna studie utvärderas Kompressabilitet, Permeabilitet, och Aerabilitet testen för 316L pulver producerade för SLM processer med en FT4 pulver-reometer. 15 pulver som genomgått SLM printing studerades. Studien visar att kompressabilitets testets utfall bäst överensstämde med det som setts under SLM processen, och bäst urskilde pulvren som fungerat dåligt att printa med, därefter Aerations testet. Permeabilitets testet kunde inte urskilja de sämre pulvren med de inställningarna som användes. Studien demonstrerar att vissa test och index samlade med ett pulver reometer är mer tillförlitliga än andra när det gäller för att utvärdera pulvrets prestanda inom SLM processer, men vidare forskning och studier krävs för att utvärdera testen och standardisera inställningar baserat på pulvret som testas.