空気流により伸縮性繊維を操作するための空気力学的特性の解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750230
• Research Institution: Ishikawa National College of Technology
• Principal Investigator: 八田 潔 石川工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (80280379)
• Keywords: 空気摩擦抗力係数 / 管内高速吹き出し流 / 伸縮性繊維 / 繊維機械

Research Abstract

繊維産業における空気流を利用した糸操作の基礎研究として、管内吹き出し流下の糸の空気摩擦抗力特性の解析を行った。実験では吹き出し口と管路を組み合わせて300m/s付近までの空気流を作り、標準長さ50cmでの空気抗力を測定した。現時点で得られた成果は以下のとおりである。
1、吸い込み流と吹き出し流による空気流れと糸挙動の差異について
吸い込み流では乱れが少なく抗力は糸に均一に作用しやすいが、吹き出し流では吹き出し口と管路の関係によってはポテンシャルコアが大きく影響することがある。このとき抗力にはばらつきが多くなり、伸縮性繊維では非常に大きな抗力値が観測される。また、管路が細いと糸が管壁にはりつく現象により十分な抗力が作用しない。
2、管内高速流下における糸の空気摩擦抗力について
伸びない糸における空気摩擦抗力係数はC_1=KRe^<-n>なる式で表され、半径レイノルズ数を使って整理される。また、毛羽や撚りなど糸の構造によりその係数が変化し、自由端状態では両端固定状態の約2倍の抗力値が観測される。一方、スパンデックス糸では糸の曲率の効果が少なく平板の抗力係数に近い傾向を示す。
3、伸縮性繊維の機械的性質と流体力学的寸法について
最近の伸縮性繊維はほとんどがマルチフィラメントであり、その形状も以前のものより凹凸が減少している。実験で使用したスパンデックス糸の縦弾性係数は平均して6.5MPa程度であったが、細い糸のほうがより高い傾向にある。また、断面形状から算出される空気力学的直径(代表長さ)は、線密度と比重から計算される断面積を基準とした直径の約1.6倍であった(特にフィラメント数の少ない糸では1.1倍である)。