洗浄における洗剤使用量低減化の試みーナノバブル水の流動特性と洗浄性能の解明ー

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24500919
• Research Institution: Iwate University
• Principal Investigator: 天木 桂子 岩手大学, 教育学部, 准教授 (80193019)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 洗浄 / ナノバブル水 / 流動特性 / 界面活性剤水溶液 / 抵抗減少効果

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，洗浄における汚れ除去に有効な作用として洗浄液の持つ流体力に着目し，流れをより有効に活用することで，現在，洗浄液の主流である洗剤液から主成分の界面活性剤の使用量を低減化する手がかりを掴むことを目的としている．一昨年度及び昨年度は，そうした可能性のある新たな洗浄液として，微小な気泡を泡含したナノバブル水やマイクロバブル水を対象とし，流動実験装置を作成して実験を行い，界面活性剤水溶液の代替候補としての可能性をある程度見出した．最終年度は，これに引き続き，実験条件を変えて同様な流動実験を行った．
実験装置は，垂直流を実現する流路を作成したもので，圧力損失測定装置，リザーバを設置して装置全体を組み立てた．流路は正方形断面を持つ矩形流路で，中央のフランジ部分に布モデル（メッシュ）を挟む構造となっている．本年度は，この布モデルを従来のポリエステルからステンレスに変更し，洗浄液中での帯電状況が圧力損失（抗力）に影響を与えるかを，水，マイクロバブル水，ナノバブル水を対象に検証した．
その結果，ポリエステルと同様ステンレスでも，抗力はReの増加とともに上昇し，ほぼ1：1の線形挙動を示した．また，全ての条件下で，マイクロバブル水，ナノバブル水とも水に比べて同一Reでの圧力損失が低く，抵抗減少効果が認められた．この傾向は，マイクロバブル水により顕著で，ナノバブル水に比べて水との差が大きかった．一方，ステンレスはポリエステルに比べて同一Reでの抗力の差が小さく，さらに，メッシュの有効通過面積の違いによる差も小さく，メッシュ構造に影響されにくい特徴が認められた．
以上より，気泡を含泡したマイクロ，ナノバブル水は，メッシュの材質に関わらず流動時に同様の抵抗減少効果が認められ，界面活性剤水溶液の挙動と一致したことから，代替溶液としての可能性が高まり，洗剤使用量低減化への有効性が認められた．