ビンガム塑性流体は降伏応力を超えて初めて流動を開始する特性の流体で、ペイント、食品、建設材料等に広く利用されています。
ビンガム塑性流体 | 降伏応力と工業用途
ビンガム塑性流体は、一定の応力を超えるまでは剛体のように振る舞うが、その応力を超えると流動を開始する特性を持つ流体です。この特性を持つため、ビンガム塑性流体は特に工業用途で重要な役割を果たします。
- 降伏応力 (越えなければ流れない応力): \(\tau_y\)
- 剪断応力 (降伏応力を超える応力): \(\tau\)
- 塑性粘度 (降伏応力を超えて流れ出すときの粘度): \(\eta_p\)
ビンガム塑性流体のモデルは以下のように表現されます：
\[
\tau = \tau_y + \eta_p \frac{dv}{dy}
\]
- \(\tau\): 全体の剪断応力
- \(\tau_y\): 降伏応力
- \(\eta_p\): 塑性粘度
- \(\frac{dv}{dy}\): 速度勾配
ビンガム塑性流体の産業用途
以下はビンガム塑性流体が利用されるいくつかの主要な産業用途です：
- ペイントとコーティング: ペイントやコーティング材料はビンガム塑性流体としての特性を持っており、塗布中に一定の降伏応力を超えると均一に広がり、塗布後に流れないようにする。
- 食品産業: ケチャップ、マヨネーズなどの多くのソースはビンガム塑性流体で、その特性により瓶から簡単に出せるが、使用時に過度に流れない。
- 建設材料: セメントペーストやコンクリートもビンガム塑性流体としての特性を活かしており、加工中には流動性が保たれ、成形後にはしっかりと固定される。
ビンガム塑性流体は、その特殊な流動特性によって多岐にわたる産業分野で利用されています。降伏応力を利用することで、加工や使用中の制御がしやすく、かつ仕上がりが安定することが大きなメリットとなっています。
