ロール塗布における気泡同伴に関する研究

• 研究課題/領域番号: 01550736
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 化学工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 足立 毅太郎 京都大学, 工学部, 講師 (90026071)
• 研究期間 (年度): 1989 – 1990
• 研究課題ステータス: 完了 (1990年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1990年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1989年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: 気泡同伴 / メニスカスの状態 / 気泡同伴開始速度 / 同伴気泡径 / 塗液粘度の影響 / 流れの拘束度の影響 / 塗布操作限界 / 塗布異常 / 塗布欠陥 / 高粘度塗液 / 低粘度塗液

研究概要

水平な回転軸を有するロールとその真上に置かれた透明な水平平板の間のニップ部に保持された塗液中への回転ロールに依る気泡同伴現象について、塗液粘度・ニップ間隔・ロール周速等を変えて実験を行い、1)気泡同伴に対する気泡同伴点メニスカス線の歪みや搖れの影響、2)同伴気泡の大きさや同伴気泡数(同伴空気流量の指標)、3)空気同伴開始点のロール周速、などを観察測定した結果、次のことが明らかになった。
低粘度の場合、ロール周速が低いとき、メニスカス線は比較的外側にあり、直線状で安定していて搖れは無い。ロール周速が増すと共に、メニスカス線は奥に移動し、ある臨界速度を越えるとメニスカス線より少し奥から沸騰する様に激しく気泡混入が始まる。このとき、メニスカス線はほぼ直線状であり細かく揺れ動いたが、それが気泡同伴に影響している様子は見られなかった。他方、高粘度の場合は、メニスカス線の後退以前に気泡同伴が比較的一様に散らばって生じた。さらにロール周速を上げると、メニスカスが後退し初め、気泡混入がより全面的に活発になり、特に渦巻く様に激しく気泡同伴が生じる所が数カ所見られた。
同伴気泡は、低粘度の場合はその大きさが数mmオーダーと肉眼でも見えるほど大きかったが、高粘度になると非常に小さくなり、気泡同伴が活発な所では点状の微小同伴気泡が集まって煙か蒸気の様に見えた。同伴気泡径が10μm以下の場合は気泡は液に溶解して見る見るうちに小さくなる為、同伴時の気泡径の測定は困難であった。一般的には、Ca数が増大すると共に、同伴気泡径は小さくなり、時間当りの同伴気泡個数は増加した。また、気泡同伴の開始速度は、粘度の上昇と共に、明らかに低下した。
気泡同伴開始点の臨界Ca数-物性無次元数の相関関係図に於ては、低粘度の場合流れの拘束の影響が顕著に出たが、高粘度の場合はその影響はさほど顕著ではなかった。