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2014/6/28
自動走査吸液計による紙の吸水速度の評価
No.
時間
環境工学基礎実験
1
13:45-
えのまえとしはる
2
14:20- 2班に分かれて実験 ASAと膨潤
担当/江前敏晴
3
14:2015:0015:4016:00-
EC23123 2年次春ABC
6月27日(金) 13:45-18:00 [2D110]
4
班構成
項目
自動走査吸液計（ASA）の原理と使い方
天然繊維の膨潤現象の観察のやり方
1班
2班
ASA①
膨潤
ASA②
休憩
膨潤
ASA①
休憩
ASA②
16:20- レポート作成(～17:00)
材料の液体の関係
 濡れ
1班
2班
タナカマ
カタギ
サクラ
タナカシ
マツモト
ミヤモト
アシノ
カミムラ
サトウ
ヒラヌマ
マルヤマ
ムハンマド
濡れは、固体の表面に液体
が接触している状態のこと
 接触角・表面エネルギー
固体表面と液体の表面が
なす一定の角度のこと
 ヤングの方程式
gi － gs ＋ gL cos  ＝0
紙の表面化学特性-接触角

羊皮紙と紙の吸水速度の比較
ハスの葉上の水滴
gL

gi
gs
紙と水（液体）の相互作用
濡れ
 接触角
 表面エネルギー
 液体の浸透・・・
毛管浸透、毛細管現象
 膨潤・・・
吸収による体積増加

羊皮紙
紙（中質紙）
1
2014/6/28
液体の浸透理論-毛管浸透のモデル


Q. 図にある関係式をHagen-Poiseulleの式に代入し、
毛管（円管）内にできる液
体のメニスカスに作用す
る力
P=F/S=2gcos/r
P
g
gcos
θ
l: 毛管長さ
r: 毛管半径
: 液体の粘度
Q :流量（体積速度）
(Hagen-Poiseulleの式)
F=2πrgcos
F
円管内定常流の式
Pr 4
Q
8l

液体の浸透理論-毛管浸透のモデル
Lucas-Washburn 式を導け.
Pr 4
Q
8l
2πr
S=πr2
θ
代入
r
l
吸液試験装置-ブリストー法
2g cos 
r
dV
2 dl
Q
 r(A)
dt
dt
P
Lucas-Washburn 式

Hagen-Poiseulleの式に右図
の条件を代入するとLucasWashburnの式が得られる。

H-P 式


v

単位面積当たりの水の転移体積Vtを計算せよ。
ブリストープロット
クラフト板紙
 水の場合
15 mm (w)
接触時間
t=b/v
走査速度
スリット幅
v
b
液体転移量
Vt=V/(wL)
液体の体積
スリット長さ
トレース長
V
w
L
V
 接触時間
走査速度
スリット幅
オイル A


粗さ指数
接触時間
濡れ時間
吸収係数
オイルではTw=0
Vt  Vr (C)
Ka T
オイル B
液体転移体積, ml/m2
Vr
T
Tw
Ka
t = b/v
v
b
 転移体積
Vt=V/(wL)
液体の体積 V
スリット長さ w
トレース長 L
吸液試験装置-ブリストー法の改良

V  Vr  K a T  Tw
w
Vt
液体の吸収挙動-水とオイル

r
l
L
1 mm (b)

2dl
dV = πr(B)
吸水速度– 測定方法
ブリストー装置
紙の
移動
dt
rg cos   t
2
容積Vの液体を入れたヘッドを、速
度v（可変）で紙面上を走査する。
V
dl
自動走査吸液計（ASA）らせん走査型
メニスカスセンサへ
ガラス製毛細管に連結したヘッドが、速度可変で
紙面上で走査する。
給液ヘッド
1 mm
水
5 mm
光学センサ
ガラス毛細管
Ka
Vr
Tw
（平方根スケール）
接触時間, 秒
メニスカス
自動走査吸液計
ステップモータ
2
2014/6/28
吸液試験装置-プロットの方法
膨潤‐膨潤を確かめる方法
① Excelで読み込み (カンマ区切り)
② データの (接触時間)を平方根に
③ 接触時間( ms )と転移体積=吸水
量(ml/m2)の関係をグラフ化
自動走査吸液計のデータ
paper1.txt

水①
水②

紙
（紙ナプキンなど）
ASA
Date:Fri June 30 14:38:58 2012
･･･
Contact Time (ms), Absorbance Per Area (ml / m2)
1004.175075, 17.456291
904.294391, 15.533211
808.234871, 14.07448
･･･
34.956779, 7.687096
20.589775, 7.410033
12.840465, 7.1144
こよりを作る
インクジェット紙の吸水挙動-自動走査吸液計
Volume of INK transferred, mL/m2
インクジェット紙塗工面
20
0
0
10
20
30
接触時間（ ms ）
40
15
10
インクジェット紙非塗工面
5
0
5
10
15
No.1
No.2
No.3
30
20
・インキが転移しなかった部分のデー
タ点、明らかに誤ったデータ点を省略
してプロットした図
・No.1と2は、ほぼ同じ傾向のインキ
吸収挙動を示しており、インクジェット
10
0
20
0
Square root of contact time, (ms) 1/2
液体の浸透理論-毛管浸透のモデル
H-P 式
Pr
8l
4
代入
PをH - P式に代入すると、Q
15
液体の吸収挙動-水とオイル
ブリストープロット
クラフト板紙
 水の場合
オイル A

dl
dt
dV = πr2dl
l

10

2g cos 
P
r
dV
dl
Q
 r 2
dt
dt
Lucas-Washburn 式
5
Square root of contact time, (ms)1/2
r
2g cos  4
r
r 3g cos 
r

8l
4l
dl
rg cos 
rg cos 
Qr 2 なので、ldl 
dt、辺々積分して、l 
t
dt
4
2
V  Vr  K a T  Tw
Vr
T
Tw
Ka

粗さ指数
接触時間
濡れ時間
吸収係数
オイルではTw=0
Vt  Vr  K a T
オイル B
液体転移体積, ml/m2
Volume of transferred water, ml/m2
5
40
0

10
写真画質インクジェット紙吸水挙動
25
Q
15
3.583359
Q. どんな変化が起こるかを観察する。水①と水②で違いが
あるか。あればなぜ違うか。

20
転移体積（ml/m2）
滴下する
水
Ka
Vr
Tw
（平方根スケール）
接触時間, 秒
3

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