「泡」の機構・制御とその測定・試験

第1部 泡の作成、泡の抑制と界面活性剤の使い方

(2018年8月27日 10:00〜11:10)

　泡は誰もが日常で身近に体験する界面現象の一つである。各ケースにおいて泡は大変必要なものであったり、逆に早く消したい存在であったりする。 　本講座では特に界面活性剤を使用して泡を立てることと消すことについて、関連する参考データを使用して、できるだけわかりやすく解説する。

1. 泡の生成
   1. 泡の生成から消失まで
   2. 泡の生成方法
   3. 泡を生成するために要する仕事
2. 泡の安定性
   1. 泡の評価方法
   2. 泡沫安定度に関する諸因子
   3. マランゴニ (Marangoni) 効果
   4. 膜弾性に関するGibbsの説
3. 泡の生成に関わる界面活性剤の特徴
   1. アニオン性界面活性剤
   2. ノニオン性界面活性剤
4. 消泡
   1. 泡による弊害
   2. 破泡と抑泡の違い
   3. 消泡剤
      1. Rossの消泡機構とオイルレンズブリッジ
      2. 消泡剤の種類と特徴
      3. シリコーン系消泡剤とポリエーテル系消泡剤
      4. 消泡剤の使用上・保管上の注意
• 質疑応答

第2部 起泡と消泡の試験法とその応用

(2018年8月27日 11:20〜12:50)

　泡は気体を分散相とし、液体 (あるいは固体) を連続相とした形態をとっている。発泡製品や製造プロセスで生ずる泡は、好ましい場合と好ましくない場合があり、発生する場に応じ異なった泡特性が求められる。 泡の生成から消滅に至る性質の全体像を知る最善の方法は、気泡形成、泡沫の安定性に影響するすべての因子を知り、それらの相互作用を理解することであろう。しかし、発泡現象は動的変化を伴う多数の因子の総和によるものなので、全てに適用できる統一された解析法はとうてい望むべくもない。 　本稿では、このような困難を前提としてもなお本質的な理解を高めるために行われてきた起泡、消泡に関する試験法や安定性とみなすこともできる泡沫のキャラクタリゼーションについて解説する。

1. 規格化された試験方法
   1. 静的な気泡力の試験方法
      • 流下法
      • 振とう法
      • かきまぜ法
      • 回転法
      • かくはん法)
   2. 動的な気泡力の試験法
      • 送気法
      • 循環法
2. 泡沫のキャラクタリゼーション
   1. 気泡の寿命測定
   2. 気泡径分布の測定
   3. 泡沫中の液膜状態
   4. 単一液膜の状態
3. 起泡力と安定性の独立した測定方法
   1. 動的表面張力測定による起泡力の評価
   2. ラミノメーター法による泡膜安定性の評価
4. 発泡製品への応用事例
   1. グリース除去性の評価
   2. 泡の持続性の評価
   3. 初期泡立ち性と泡膜安定性の関係
   4. 動的表面張力測定による添加剤の選択
• 質疑応答

第3部 泡は何故立つのか、その泡を消すには

(2018年8月27日 13:40〜14:50)

　種々の業界での製造工程ではプロセスケミカルスと呼ばれる種々の界面活性剤が使用されている。水系のプロセスで界面活性剤を使う時泡立ちが問題となることがある。 　当講座では、何故泡は立つのか、どうすれば問題となる泡を消すことが出来るのか、 泡の発生機構、消泡理論、消泡テスト方法等について詳述する。

1. 泡・消泡を理解するための界面活性剤の基礎
   • 表面張力とは
   • ぬれ性とは
   • ミセルとは
   • HLBとは
2. 消泡とは
   1. 泡は何故立つのか、何故消えないのか
   2. 泡を安定化する要因とは
   3. 消泡及び消泡剤とは
3. 消泡試験法
   • サーキュレーション法、
   • ホモジナイザイザー法
   • 比重カップ法
   • メスシリンダー法
   • ディフーザースートン法 等
• 質疑応答

第4部 泡立ちや粘度など泡の測定や観察、流動解析について

(2018年8月27日 15:00〜16:10)

1. 泡の試験や解析、泡の物性評価が求められる背景
2. 泡の粘度・粘弾性特性とその測定装置
   1. 粘弾性体とは?
   2. 従来の粘度計による評価方法と問題点
   3. 粘弾性測定装置
   4. 測定の進め方
3. 粘弾性測定の概要
   1. 回転測定とその評価事例
   2. 振動測定とその評価事例
4. 泡立ち、泡の強度から泡切れの評価
   1. 泡を立てる方法とその評価と事例紹介
   2. 泡の強度の評価と事例紹介
   3. 泡切れの評価と事例紹介
5. 泡の流動解析について
   1. 泡の流動解析の考え方 (粘弾性測定と光学測定の組み合わせ)
   2. 流動場可視化法による評価 (レオ・マイクロスコープ) と事例紹介
6. その他の応用例
   1. 測定環境の違いとその評価手法
      • 温度
      • 湿度など
   2. 粉体サンプルの流動特性評価 (粉せっけんの流動特性)
• 質疑応答

第5部 発泡成形における気泡発生の メカニズムと気泡の観察・測定

(2018年8月27日 16:20〜17:30)

　発泡成形は材料削減や軽量化による自動車の燃費低減の他に製品の品質向上 (ソリ・ヒケ解消や寸法精度向上) のメリットが認められて、用途が拡大しております。発泡体は樹脂と気泡による複合材料であり気泡の形態によって発泡体の特性は大きく左右されます。本講義では、主に発泡体の評価方法について解説します。

1. 発泡成形とは
2. 発泡成形の種類
   1. 発泡成形プロセス
   2. 発泡剤の種類
3. 発泡体・多孔質体の構造と発泡体の利点
   1. 連続気泡と独立気泡
   2. 発泡による軽量化効果
4. 発泡体の評価方法
   1. 密度と発泡倍率
   2. 気泡径と気泡径分布
   3. 独立気泡率・連続気泡率
   4. ソリッドスキン層厚み
   5. 機械特性
   6. 断熱性
• 質疑応答