洗浄機構に関わる流体力の検討-汚れの大きさと界面活性剤水溶液の抗力との関係-

与清洗机理相关的流体力研究 - 污垢尺寸与表面活性剂水溶液拖曳力的关系 -

• 批准号: 05858001
• 负责人: 天木 桂子
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05858001/
• 关键词: 洗浄; 汚れ; 抗力; 抗力係数; 界面活性剤水溶液; 希薄高分子水溶液

洗浄機構に関わる要因を考える場合,界面活性剤やビルダーによる化学的作用とともに外部から被洗物に与えられる物理的作用が非常に重要である.しかし,物理的作用の代表である摩擦や折り曲げなどの機械力は,汚れ除去には有効であるが,同時に布地の損傷,劣化をもたらすことも避けられない.本研究は,この点を改善するねらいから洗浄液の持つ流体力に着目して行った実験である.透明アクリル板を用いて作成した流路(内径約500×40×1mm)内に,汚れモデルとなる径の異なる2種類のタングステンワイヤー(phi20mum,50mum)を張り,界面活性剤水溶液(4種)のせん断流を直角に当てることにより生じる抗力を,ワイヤー前後の圧力差から算出し,主に汚れの大きさが及ぼす影響を明らかにした.また,水や希薄高分子水溶液(2種)につていも測定を行い,得られた抗力を比較してそれぞれの流動上の特徴を明らかにした.これらの結果をもとに,洗浄に界面活性剤水溶液を用いることの有効性を探った.現在までに得られた結果は以下の通りである.1.すべてのRe範囲で50mumは20mumより抗力が高く,大きい汚れほど流体力を大きく受け,除去されやすいことがわかった.また,20mumと50mumワイヤーにおける抗力の差を見ると,水,界面活性剤水溶液,希薄高分子水溶液の順に大きくなり,界面活性剤水溶液や希薄高分子水溶液は水よりもワイヤー径の影響を受けやすいことがわかった.2.20mum,50mumとも,界面活性剤水溶液の抗力はその種類によって水より高いものと低いものがみられた.また,希薄高分子水溶液は,20mumでは水より低く,50mumでは水より高いという特異な挙動を示した.3.得られた抗力を抗力係数として無次元化したところ,すべての条件下でReの増加とともに低下する傾向を示した.また,水の場合,20mumと50mumの抗力係数はよく連続しており,ほぼ同一直線上にプロットされたが,他の溶液は連続しなかった.以上より,本研究で得られる流れの場合,界面活性剤水溶液が水より必ずしも汚れ除去に有効とはいえない場合があることが示唆された.今後は,この原因を探るとともに、これとは異なる流動場における実験を行い,各種溶液の特徴を明らかにしたいと考えている.

在考虑与清洁机制相关的因素时，外部施加在物体上的物理效应以及表面活性剂和助洗剂的化学效应非常重要。然而，典型的物理效应（例如摩擦和弯曲）极其重要。用力可以有效去除污渍，但也会损坏织物。劣化是不可避免的。本研究就是为了改善这一点而进行的，重点关注清洗液的流体力。通道（内径约500 x 40 x 1 mm），使用两种不同直径的钨丝作为污垢模型。 (phi20mum, 50mum) 被拉伸，并以直角施加表面活性剂水溶液 (4 种) 的剪切流。通过将表面活性剂水溶液 (4 种) 的剪切流施加到金属丝上而产生的曳力由下式计算我们还对水和稀聚合物水溶液（两种）进行了测量，明确了导线前后的压力差，以及主要由污垢尺寸引起的影响。我们比较了获得的阻力并阐明了每种阻力的流动特性。基于这些结果，我们探索了使用表面活性剂水溶液进行清洁的有效性。结果如下： 1. 在所有 Re 范围内，50mum 的阻力高于 20mum。 。结果发现，污垢越大，流体作用力越大，越容易去除。另外，观察20mum和50mum电线阻力的差异，阻力按水、表面活性剂水溶液、表面活性剂水溶液和稀聚合物水溶液的线径小于水的线径。在20mum和50mum下，根据类型的不同，表面活性剂水溶液的拖曳力被发现高于或低于水的拖曳力。而且，在20mum时，稀释的聚合物水溶液具有比水更高或更低的拖曳力。在 50mum 时，它表现出高于水的独特行为。 3.当将得到的阻力无量纲化作为阻力系数时，在所有条件下都表现出随着Re的增加而减小的趋势。另外，在水的情况下，20mum和50mum的阻力系数两个解都很好地连续。几乎绘制在同一条直线上，但其他解并不连续。由上可知，在本研究中获得的流量情况下，表面活性剂水溶液不一定比水更有效地去除污垢。将来，我们将调查其原因，并且我们会喜欢在流场中进行实验，以明确各种溶液的特性。