含水率とは?湿量基準含水率と乾量基準含水率の違いは?

含水率とは?湿量基準含水率と乾量基準含水率の違いは?【演習問題】

 

当サイトでは、リチウムイオン電池をメインテーマとして各種解説をしていますが、リチウムイオン電池だけでなく、製造業において化学工学の知識は不可欠です。

 

例えば、リチウムイオン電池の製造工程としては、電極スラリーを混練する際の撹拌する力や与えるエネルギーの設計、電極スラリーを混練したあとの電極基材へ塗布した後のコーターでの乾燥条件の設計などに化学工学の知識が必要になる場合があります。

 

先にも述べた乾燥について考える際に含水率とよばれる材料中の水分量を表す指標があります。ただ、含水率には種類が多くあり、各々の定義をきちんと確認しておくことが重要です。

 

ここでは含水率に関する以下の内容について解説していきます。

 

・含水率とは?湿量基準含水率と乾量基準含水率の違いは?

 

・湿量基準含水率と乾量基準含水率の計算をしてみよう【演習問題】

 

・含水率の種類 平衡含水率と自由含水率の違いは?

 

というテーマで解説しています。

 

 

含水率とは?湿量基準含水率と乾量基準含水率の違いは?

 

乾燥とは、ある固体における内部の水分を蒸発させて取り除く現象のことを指します。

 

そして、乾燥させる前の物体には水分が含まれており、水分を含む割合のことを含水率とよびます。含水率は、湿量基準含水率と乾量基準含水率にわけることができ、各々の定義は以下の通りです。

 

湿量基準含水率 = 水分量 /(乾燥固体の量 + 水分量)であり、乾量基準=含水率水分量 /(乾燥固体の量 )で定義されます。

 

基本的に、濡れている物体の全重量をWとし、乾燥後の物体の量をWoと定義し、数式で表されます。

 

以下の通りです。

 

 

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湿量基準含水率と乾量基準含水率の計算をしてみよう【演習問題】

それでは、以下の例題を解き、湿量基準含水率と乾量基準含水率の理解を深めていきましょう。

 

例題
 
ある湿り部材全体の質量が200gであり、この中の水分量が50gとわかっています。このときの湿量基準含水率と乾量基準含水率を求めましょう。

 

解答
 
湿量基準含水率の定義に従うと= 50 /200 × 100 = 25%となります。
一方で、乾量基準含水率の定義に従うと= 50 /(200-50) × 100 = 33.3%となります。

 

きちんと理解しましょう。

 

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含水率の種類 平衡含水率と自由含水率の違いは?

含水率には他にも種類があり、代表的なものに平衡含水率と自由含水率があります。

 

ある湿っている材料を一定の温度、湿度のところに放置しておくと、ある水分量を保ったまま平衡状態となります。このときの含水率(乾量基準含水率)を平衡含水率とよびます。

 

さらに、平衡含水量は全含水量と一致せず、固体内には基本的に若干水分が残ります。この残った水分量を自由含水量とよび、このときの含水率(乾量基準含水率)を自由含水率とよびます。

 

定義が非常にややこしいため、きちんと理解しておくといいです。

 

ただ、これらの含水率について技術者で議論するときでも、定義があいまいなケースが多いです。そのため、どのような計算式のことを含水率と呼んでいるか摺合せた上で話を進めることが重要といえます。

 

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