非ニュートン流体について

液体には粘度の面から見ると、「ニュートン流体」と「非ニュートン流体」の2種類があります。前者は流体粘度がずり速度で変化しない液体のこと。後者は粘度がずり速度で変化する液体のことを言います。例をあげると、ニュートン液体は、水や植物性油、モーターオイルなどです。一方で、非ニュートン流体は、マヨネーズやマーガリン、生クリームなどがあげられます。多くの工業的な流体は、非ニュートン流体に該当していますが、そのなかでも、いくつかのカテゴリーがあります。今回はそのカテゴリーについてご紹介していますので、ポンプ選びに必要な知識として、参考にしてください。

ダイラタント流体とは？

ダイラタント流体とは、力が加えられていくほどに粘度を増していく流体のことを言います。通常は傾けたりすると緩やかに流れる性質を持っていますが、棒でかき混ぜたり、力を加えることによって、粘度を増してしまい、流れにくくなります。ダイラタント流体のわかりやすい例で言えば、水溶き片栗粉があげられます。通常はさらさらですが、かき混ぜることで粘度が増す性質を持っています。ポンプ移送の際は流体に力を与えて移送するので、ダイラタント流体には注意が必要となります。

シアシニング流体とは？

ダイラタント流体とは反対の性質を持つ流体として、「シアシニング流体」があります。シアシニング流体は、力が増加するほどに粘度が下がっていく流体のことを指します。シアシニング流体は、「触ってみてヌルヌルするもの」が多い特徴があり、分子量が1万以上である高分子液体やエマルジョンなどがあげられます。わかりやすく言うと、天然高分子液体では、ヌメリを持つ魚の粘液など、エマルジョンはクリームやマヨネーズなどです。

その他の流体分類

非ニュートン流体には、上記のほかにもいくつかの種類があります。非ニュートン流体の特徴としては、力の掛け方によって粘度があがるもの、下がるもの、時間経過で粘度が変化するものなどがありますので、注意が必要となります。

ビンガム流体

ビンガム流体は、一定のせん断応力が加わるまで流動しない流体のことです。せん断応力とは、物体もしくは流体内部のある面を考えたときに、その面の平行方向に作用する応力のことです。簡単に言えば、物をズラすときに内部に働く力のことを指します。ある程度の力をかけなければ動き出すことがない、流体ということになります。

チキソトロピー

チキソトロピーとは、かき混ぜたりするなど、力を加えることによって、粘度が下がる現象のことを指します。しかし、同じような性質であるシアシニング流体との違いがあります。力を加えることによって粘度が下がるという性質は同じですが、大きな違いは、チキソトロピーという現象では、時間経過によって粘度が変化するということです。一定の力を掛け続けることで粘度が下がり、その後放置するとその放置した時間にしたがって下がった粘度が元に戻るということです。

まとめ

今回は非ニュートン流体についてご紹介をしました。多くの工業的な流体は非ニュートン流体に該当しますので、それぞれの性質に合わせて、ポンプを選択することが重要になってくるでしょう。

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