かいせつ

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「光マイクロバブルP3」によって、ごく微小な「マイクロバブルフォーム」を発生させることが可能になります。 じつは、このごく小さいマイク ロバブルフォームの発生が抜群の洗浄力発揮の決め手になるのです。

それは、どのくらい小さいシャンプー気泡なのでしょうか。
私たちがよく知っている長さの単位にmm(ミリメートル)があります。1㎜という と、その長さを頭の中に、簡単に思い浮かべることができます。ところが、1㎛マイクロメートルというと、たちまち困ってしまいます。1㎛は1/ 1000㎜ですので、1㎜を1000分割したときの1つ分の長さに相当します。これでは、小さすぎてよくわかりませんよね。  

それでは、ヒトの髪の毛の太さは、どのくらいでしょうか?それは、一般的に約80~120㎛といわれています。また、犬の被毛は、その1/3程度といわれていますので、その太さは約30~40㎛といえます。ペットの被毛は細くて多い、それだけ洗浄が難しいことから、専門のトリマーさんが必要 とされる根拠の一つがここにあります。  

そこで、光マイクロバブルP3を用いることによって発生させたマイクロバブルフォームの大きさを計ってみました。これは、マイクロスコープという精度のよい顕微鏡のような装置ですが、これを用いてマイクロバブルフォームの大きさを計ると、それは約30~ 50㎛の直径を有していました。

この数値を聞いて「おやっ」と思われた方もいると思います。それは、犬の被毛の太さとマイクロバブルフォームの直径が、ほぼ同じサイズであることがとても重要なことなのです。それは、なぜでしょうか?

その理由を述べる前に、これまでよく用いられてきたシャンプーによる泡立ちの実験結果を紹介しておきましょう。サンドストーンという気泡発生機を用いてシャンプー泡の大きさを計ると、その直径は約500㎛でした。これを「マクロバブルフォーム」と呼ぶことにし、その両者の大きさを下図のように比較してみました。



この比較からも明らかなように、その大きさはまったく異なります。じつは、洗浄力の大きさにおいては、このサイズの違いがとても重要であり、その違いによって、気泡の表面張力が大きく異なることに注目する必要があります。  

表面張力とは、気泡の表面に働く力のことで、気泡が小さいほど、その力は大きく、その大きさは、「単位面積当たりの表面エネルギー」によって表されます。ここで重要なことは、その表面張力が「単位面積あたり」で定義されていることです。たとえば、直径が10倍異なりますと、その表面張力の大きさは、単位面積あたりですから100倍も違うことになります。

上述のようにマイクロバブルフォームは約30~50㎛、マクロバブルフォームは約500㎛ですから、両者は10倍も異なっています。したがって、それぞれの表面張力は100倍も違うことになります。

周知のように、汚れの洗浄においては、泡が持つ表面張力が最も重要な役割を果たします。マイクロバブルフォームの表面張力は、通常の泡と比較して100倍も大きいことから、その汚れ落としにおいても約100倍の洗浄作用をもたらすことが大いに注目されることといえます。約100倍の洗浄力アップ、これがマイクロバブルフォームのすばらしい特徴のひとつなのです。

なお、犬の被毛の太さとマイクロバブルフォームの大きさがほぼ同じであることの利点については、次回で詳しく解説します。



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マイクロバブルフォームのサイズが、犬の被毛の太さと同じであることには、どのような利点があるのでしょうか?本日は、その意味をより深く考えてみることにしましょう。  

まずはマイクロバブルフォームが皮膚表面や被毛の間に浸透していく様子を想像してみましょう。図-1マイクロバブルフォームと被毛マイクロバブルフォームは、被毛の太さとほぼ同じ程度ですので、図-1に示したように、被毛に付いた汚れに付着しやすくなります。脂質の汚れはプラスに電荷していますので、それがマイナスのマイクロバブルフォームはその汚れに付着しようとします。

一方、マイクロバブルフォーム同士は、マイナス荷電されていますので、互いに反発しながら、被毛間の狭い空間を下方に向かって浸透していきます。皮膚や被毛の汚れには、マイクロバブルフォームが付着し、マイクロバブルフォーム同士は付着しない、この性質によって、マイクロバブルフォームの浸透性がどんどん高まっていくのです。  

それでは、これまで用いられてきたシャンプー泡の場合は、どうなるのでしょうか?

そのシャンプー泡の大きさは、約500㎛ですので、被毛の大きさの16~10倍にもなります。
このマクロなシャンプー泡と被毛の相互関係をスケッチで図-2に示しておきましょう。図-2マクロフォームと被毛このマクロなシャンプー泡と被毛の相互このように、マクロなシャンプー泡は、被毛の間を浸透していこうとしても、その大きさのあまり、その間を抜けていくことはできないのです。むしろ、このシャンプー泡自身が邪魔になり、その浸透をできないようにしてしまいます。そのため、見かけ上は泡立っているように見えますが、少しも浸透していないので、どうしても、この問題を解決するために手によるゴシゴシ洗いが必要になってしまいます。いくら良いシャンプーを使っても、ゴシゴシ洗いをしなくてはならない、ここに、各種洗浄法の限界があるのではないでしょうか。

ですから、マイクロバブルフォームが被毛の太さとほぼ同じであることには、大きな意味があり、これまでのシャンプー泡とは本質的に異なる特徴があるといえます。

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マイクロバブルフォームが小さく、犬の被毛の太さと同じであることのもうひとつの利点を解説することにしましょう。

犬の被毛の太さを約30㎛、長さ30㎜としますと、その被毛の全体には数千個のマイクロバブルフォームを付着させることができます。周知のように、被毛には脂質の汚れが付着しやすく、その汚れにはマイクロバブルフォームが付着しやすいのです。これはなぜでしょうか?

それは、被毛表面、脂質の汚れ、マイクロバブルフォームが有する電気的特性が関係しています。すなわち、被毛の表面はマイナスに帯電し、脂質の汚れの多くはプラスに帯電しています。互いにマイナス、プラスの関係ですから、両者は引き付けあうことになります。 ここで重要なことは、その汚れが小さいほど、その電位(電気的な大きさのこと)が大きいことから落ちにくいという性質を有していることです。たとえば、黄ばんだタオルの汚れはなかなか落ちません。それは、非常に小さな汚れが、タオルの繊維に付着したままになっているからであり、この付着は小さな汚れのプラス電位とタオルの繊維のマイナス電位が強固に引き合い、付着しているからです。この強固な汚れを落とす、すなわち、この付着を切り離すには、強い洗剤を用いる、ゴシゴシ洗いをする、長時間の洗浄をする、お湯の温度を上げるなどの方法を用いますが、いずれも十分に効率的な方法とはいえません。

ここで、洗濯に関するおもしろい参考データを示しておきましょう(図-3)。図-3汚染布の汚れ(500倍) これは、洗濯協会が発売している試験用の汚染布の500倍拡大写真です。汚れにはさまざまな種類がありますので、それぞれ有機系と無機系の数種類の汚れを付着させることによって、この汚染布が形成されています。

写真中の番号②は、有機物の油脂成分であり、番号③は無機系の炭素片が布に付着していることが明らかです。この場合、油脂系の汚れはプラスの電位を有していますのでマイナス電位の糸に付着しています。一方で炭素片はマイナス電位を有していますが、それが非常に小さいために、その負電位が極端に大きく、同じ負電位の糸に対しても、それぞれの負電位差が極端に大きいために、強固な汚れとしての付着が可能になっています。

このように、有機系か、無機系かによって、さらには、同じ負電位であっても、その負電位差が大きい場合には、汚れとしての付着が可能になる場合も存在しているようです。

以上を踏まえますと、非常に細かい汚れは落ちにくいと考えても差し支えないようです。そして、この汚れに対して非常に有効なのがマイクロバブルフォームなのです。 その理由については、次回に、さらに詳しく分け入ることにしましょう。



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マイクロバブルフォームが、犬の被毛に付着した脂質の汚れを除去するのに格別の効果をもたらすのは、なぜでしょうか。本日は、その謎解きにやや分け入ることにしましょう。  

まず、マイクロバブルフォームのサイズが重要です。その大きさを実測してみると、30-50マイクロメートル(㎛)前後でした。このサイズは、1㎜を100分割したときの3から5つ分の大きさに相当します。極々小のシャンプー泡、これがマイクロバブルフォームなのです。このようなサイズの泡は、通常の方法ではなかなか造ることができません。すでに述べてきたように、超高速旋回式マイクロバブル発生装置を用いて、その最適な制御をすることによって、初めて発生が可能になります。その意味で、「光マイクロバブルP3」によって製造されたマイクロバブルフォームは、他社製品にはない特別の「シャンプー泡発生装置」ともいうことができるでしょう。

すでに、マイクロバブルフォームが極々小であることから、その表面張力が一般的なシャンプー泡の1/10であり、そのために汚れを落とすことに関して、その表面張力が単位面積あたりで、その100倍にも達することも解説してきました。しかし、マイクロバブルフォームのすばらしさは、単に表面張力が大きいことのみに留まりません。

その第1は、瞬間的に泡立たせるという優れた利点を有していることです。たとえば、この問題を考えるのに、洗濯機の中を想像してみてください。洗濯機の中に洗剤を入れてかき混ぜながら、汚れを落としていくことが洗濯機の基本的なメカニズムです。しかし、洗濯機を稼働させてもすぐには泡立ちません。なぜでしょうか。水流を造ってかき混ぜないと泡立たない、そして洗剤を入れても、そのかき混ぜがないと、すぐには泡立たないのです。

じつは、ペットの洗浄においても、これと同じことが起きています。シャンプーを入れただけでは泡立ちは起こりません。水流でかき混ぜ、そして手でゴシゴシしないと、その泡立ちは起こらないのです。しかも、その泡だった泡は、マイクロバブルフォームと比較すると約10倍も大きな泡でしかありません。

ところが、光マイクロバブルP3で発生するマイクロバブルフォームの場合は、どうでしょうか。この光マイクロバブルP3装置は、お風呂用の「光マイクロバブルB2」装置を受け継いで開発されています。この「B2装置」は、淡水用であり、秒速500回転で水と空気を旋回させながら、マイクロバブルを大量発生させることを特徴としています。このマイクロバブル発生方式を利用し、シャンプー液を含む液体の中でマイクロバブルフォームを大量に発生させることを基本として開発されたのが、「光マイクロバブルP3」なのです。しかも、これまで不可能であった空気中でのマイクロバブルフォームの噴出を可能させたことも、光マイクロバブルp3の重要な特徴となりました。それゆえ、この「P3装置」では、マイクロバブルフォームを空気中あるいは水中に、瞬時に大量発生させることが可能になりました。洗濯機のように泡ができるまで待つ必要もなく、そしてゴシゴシ洗いをして泡立てることも不要という画期的なことが可能になりました。

このマイクロバブルフォームを用いて犬の洗浄を行っているときの様子を写真で示しましょう。

図-4マイクロバブルフォーム洗浄浴の様子

ここでは、大量のマイクロバブルフォームで水槽が埋め尽くされています。このように、簡単にマイクロバブルフォームを大量発生させ、水槽内に充満させることができます。他の方式では、なかなか実現できないマイクロバブルフォーム浴および洗浄浴であり、これがトリマーのみなさんに注目されています。2つ目のすばらしい利点は、次回に述べることにしましょう。



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MBF法によって犬の被毛の洗浄を始めると、時間の経過とともにマイクロバブルフォームが徐々に増えていきます。入れたシャンプー液は少量のままで量的に変化したわけではないのに、MBFが増えていくのは、いったいどういうことなのでしょうか。

これは、トリマーさんたちにとっては、とてもうれしいことです。なぜなら、次の作用効果が期待できるからです。

①マイクロバブルフォームが増えることで洗浄力がアップして、汚れがどんどん落ちていくようになる。
②汚れが早く落ちることで洗浄時間を短縮できる。
③シャンプー液を完全に泡にすることで「すすぎ」が楽になり、これも時間短縮が可能になる。

これらは、とても歓迎されるべきことですが、それにしても、なぜこのようなことが起きてしまうのでしょうか? なぞは深まるばかりです。

まず、①の謎解きから始めましょう。
MBF法による大幅な洗浄力アップの主因は、極々小のマイクロバブルフォームを「大量に、しかも瞬時にして発生し続けることを可能にした」ことにあります。このことは、これまでの解説において明らかにしてきたことです。

しかし、なぜ洗浄の開始とともに、マイクロバブルフォームがより増える傾向を示すのか、については何も触れてはきませんでした。これは、MBF洗浄技術の基本となっているマイクロバブル技術に立ち返って説明する必要があります。(詳しくマイクロバブル技術を知りたい方は、ブログ「マイクロバブル博士の『マイクロバブル旅日記』」をご覧ください。ただし、マイクロバブルに関する膨大な記事ですので根気強く読まれて学習されるのがよいと思います)

さて、そのマイクロバブル技術に基づきますと、マイクロバブルの発生においては次の特性を有しています。

 1)表面張力が小さい液体ほど、マイクロバブルをより大量に発生させる。
 2)マイクロバブルは、より汚れた水において、より大量に発生する。
 3)マイクロバブルは、水温が低いほど、より大量に発生する。

この3つの特性は、その強さの度合いはともかくとして、マイクロバブルフォームにおいても同じような傾向が認められることではないかと判断しています。

1)についての典型的な事例は、お酒(アルコール)と水道水との比較においてすぐに明らかになります。前者においてマイクロバブルを発生させると真っ白い液体になります。これに対し、後者においてはさほどの白濁化は起きません(*1)。

2)については、海水と生理食塩水での比較が解りやすい事例といえます。同様に、前者においては白濁化がすぐに起こりますが(図-5参照)、後者においては、それが顕著に起きることはありません。海水と生理食塩水は同じ成分ですので、その組成成分が白濁化に影響することはありません。それでは両者において何が違うかといえば、汚れの度合いが違うのです。海水には有機物系のたくさんの汚れが含まれていますので、それが白濁化の主因となります。



3)も面白い現象です。以前に、油に関する洗浄実験を行ったことがあります。その油の落ちは、単にお湯のみを用いる場合には、お湯の温度が高いほどよく落ちるという結果が出ていました。これは、洗濯物をクリーニングする、あるいはペットにおいてお湯を用いて洗浄を行うなどの行為において確かめられてきたことであり「お湯の温度が高いほど汚れが落ちやすい」これが各種の洗浄における「常識」でした。 ところが、マイクロバブルを用いた場合には、温度の低い方で油の汚れがよく落ちるという結果が得られました。この訳は、温度が低いほどマイクロバブルがよく発生し、逆に温度が高くなるとマイクロバブルが発生しにくくなるという特徴が影響したからでした。

以上を踏まえて、上記①~③におけるペットMBF洗浄について、具体的な考察を次回において試みることにしましょう。

*1:シャンプーなどに含まれる界面活性剤には表面張力を下げる成分があります。この作用によってマイクロバブルフォームが大量発生しますが、詳しくは、後日解説する予定です。

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このように、なぜマイクロバブルフォームが増えるかといいますと、次の好循環サイクルが働くからなのです。

①マイクロバブルフォームが被毛や皮膚に浸潤して、汚れ落としを開始する。
②その汚れ落としがなされたマイクロバブルフォームとシャンプー液がシンクに落ちる。
③マイクロバブルフォームとシャンプー液を含む洗浄液を光マイクロバブルP3が吸い込み、ポンプ、マイクロバブル発生装置を通して、再びマイクロバブルフォームを噴出させる。
④この洗浄液に汚れが含まれているとより多くのマイクロバブルフォームを発生させるようになる。

こうして、マイクロバブルフォームで汚れが落ちれば落ちるほど、より多くのマイクロバブルフォームを発生させるようになります。 したがって、実際の洗浄においては、洗浄の時間経過とともに、マイクロバブルフォームが増えて洗浄力を増すという、真に面白い現象が起こるのです。通常の洗浄においては、一定の洗浄泡が出てしまった後では、その洗浄力が低下してしまうのにも関わらず、マイクロバブルフォーム法においては、その逆が起こってしまうのです。これは、実際に犬を洗うトリマーさんにとって、とてもうれしいことで、歓迎される特徴となりました。洗っているうちに洗浄力が増加して、結果的に洗浄時間を短縮できる、これは願ってもないことでした。  

第2は、マイクロバブルフォームによる汚れが落ちることによって、マイクロバブルフォーム自身の寿命もより長くなることです。 液体が汚れていると泡の寿命が長くなる、これを表している典型的な事例が、福井県にある東尋坊において形成される泡です。冬になると、この海岸に押し寄せた波から泡が形成され、いつまでも泡となって漂っています。海水の汚れが、泡立てやすくし、同時にその寿命も長くさせている典型的な事例といえます。そして、このマイクロバブルフォームの長寿命化は、その洗浄力のアップに結び付きます。上記の特徴と合わせていえば、マイクロバブルフォームによって汚れが落ちることによって、よりたくさんのマイクロバブルフォームが噴出されるようになり、そして、その噴出されたマイクロバブルフォームの寿命がより長くなり、それらが洗浄力の向上に寄与することが注目すべき特徴ということができるでしょう。

さらに、第3は、噴出されたマイクロバブルフォームは、時間経過と共に、どのような挙動を示すのかという問題です。この問題は、いったい、どのように考えればよいのでしょうか。

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これまで解説してきたように、マイクロバブルフォーム法には、これまで不利であったことを有利に変えてしまう特徴があります。

①マイクロバブルフォームで汚れが落ち始めると、その脂質の汚れが洗浄液体に含まれることによって、それが表面張力を下げることによってかえってマイクロバブルフォームの発生量を増加させる作用を生み出す。  

②同時に、脂質の汚れがマイクロバブルフォーム同士を付着しやすくし、汚れ(プラス)とマイクロバブルフォーム(マイナス)の電気的な付着をより強固にし、結果的に、マイクロバブルフォームの寿命を長くする側に作用することが考えらえます。それがどの程度なのかについては科学的な実験を行って検証する必要があるように思われます。

この2つの特性を踏まえ、本日は、発生したマイクロバブルフォームが、どのように時間的に変化していくのかをやや分け入って検討してみましょう。大量に発生した後のマイクロバブルフォームを、そのまま長時間にわたって放置しておきますと、そのマイクロバブルフォームは自然に消えていき、最後には泡状のものはほとんどなくなってしまいます。このようにマイクロバブルフォームが消失していくということは、その泡自体が収縮してなくなってしまうことを示唆しています。この泡が消えていく様子が、マクロな通常のシャンプー泡とはかなり事情が異なっています。このマクロな泡を観察しますと、その泡が弾けてなくなってしまうことがかなり見受けられます。

ところが、マイクロバブルフォームの場合には、この弾ける現象が相当に少なく、この両者には、泡の消失機構がかなり異なっているようです。じつは、マイクロバブルのほとんどは、正確には、直径65㎛(マイクロメートル)より小さい気泡は、収縮して小さくなっていく性質を有しています。おそらく、マイクロバブルフォームにおいても、このマイクロバブルの収縮運動に類似した挙動を呈しているのではないかと推察しています。

また、マイクロバブルフォームの収縮現象に伴う、物理科学的反応と特性に関することは非常に重要な問題ですので、引き続き究明を行っていくつもりです。

写真は、マイクロバブルフォームの発生を開始したときの様子です。(図-7)

 

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