何故、綿素材の服が乾きにくい?

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1. はじめに

 ここでは部屋干しする際に乾燥機や除湿器を

使わずに、扇風機と自作した乾燥スタンドで

経済的かつ速く乾く方法を調査しています。

乾燥スタンドのDIY記事はこちらから。

部屋干しがすぐ乾く乾燥スタンド

夜間や雨天に関わらず乾燥時間を3時間以内

したいと考えていますが、

綿100%のズボンだけが乾きません。

経験的に綿素材は乾きにくく、ポリエステルは

すぐに乾くイメージがあるかと思います。

そこで何故、綿100%のズボンが乾きにくいのか

素材や衣類種類を変えて調査してみました。




2. 綿とポリエステル

 一般的に衣類の繊維素材には綿

ポリエステルがよく使用されています。

そこで綿とポリエステルの特徴について、

解りやすく比較してみましょう。

2.1 綿

出典 : bodhisattva.sblo.jp

綿は自然の植物素材で綿の木からとれる

コットンを材料としてます。

繊維径が均一でなくばらばらになっており、

大体0.01~0.02mmと言われています。

自然な撚りが入っていて糸どうしがしっかりと

絡み合って高い強度が出ます。

また繊維中心付近が中空になっており、

ここが空気層となって保温性があります。

またここに水分を含むことができるため、

繊維自体に吸水性があります。

(綿素材の特徴)

  ・肌触りがよい

  ・吸水性が高い

  ・縮みやすい

  ・速乾性に劣る

2.2 ポリエステル

出典: TORAY

ポリエステルは石油からできる合成化学繊維で

人工的に作られます。

基本的には繊維中心は詰まっていますが、

中空構造にもできます。

繊維径も使用に応じて太さを調整できます。

綿と違って素材自体に吸水性はなく、

繊維形状で吸水しています。

ただし綿と組み合わせることで吸水性を

改善することができます。

(ポリエステルの特徴)

  ・強度が高く耐久性に優れる

  ・吸水性は高くない

  ・速乾性に優れる

  ・耐候性に優れる

3. 調査内容

 同じTシャツでもポリエステルと綿では

綿素材の方が乾きにくいですよね。

またTシャツとズボンではズボンの方が

乾きにくい。

そこで衣類の素材や種類によって、

乾燥時間がどのように変化するか

部屋干ししながら調査しました。

(衣類条件)

  ・綿100% Tシャツ、長袖シャツ

  ・綿100% 厚手ズボン

  ・綿65%ポリ35% ズボン

  ・ポリ100% シャツ

   (ポリ→ポリエステル)

(乾燥条件)

  ・部屋干し

  ・乾燥スタンド使用(扇風機2台)

  ・回転数 10rpm

  ・温度 26℃、 湿度 70%

  ・日中 曇り時々晴れ




4.テスト結果

 脱水直後の重量を測定して乾燥スタンドで

乾燥させながら30分毎に重量を測ることで

乾燥率を求めました。

こちらがテスト結果です。

洗濯物の重量変化

洗濯物の乾燥率

部屋干しにも関わらず扇風機だけで圧倒的に

速く乾いています。

ここから面白いことが分かります。

まず衣類の含水率(完全乾燥率)を見ると、

綿とポリエステルでは大きく異なっています。

綿はシャツ、ズボンとも30%程度水分を

含んでいますが、ポリエステルは20%程度と

1.5倍の差があります。

これは綿繊維の中空構造が影響しており、

その中に水分を含むからだと思われます。

次に乾燥速度を見てみると、素材の種類よりも

衣類形状に共通点が見られます。

つまりシャツは素材に関わらず乾燥速度が速く、

ズボンは遅くなっています。

乾燥速度は温度や湿度の影響も受けることから

蒸発要因に支配されています。

つまり衣類形状は蒸発要因の中の蒸発表面積に

影響を与えていると思われます。

蒸発表面積とは衣類そのものの表面積ではなく、

大気に接した蒸発が起こる表面積です。

シャツは薄く平らな形状で水蒸気が蒸発する

表面積が大きいのに対し、ズボンは形状が複雑で

ポケットなどもあるためシャツに比べて

蒸発表面積が小さいと考えられます。

5. 蒸発表面積の影響

 衣類形状により蒸発表面積が変化して

乾燥速度が異なることが判りました。

もし同じシャツでも蒸発表面積を大きくすれば

より速く乾くことが予想されます。

そこでシャツの中に針金を入れて膨らませた

状態で乾燥させてみました。

(立体ハンガー)

乾燥スタンドでは衣類自体が回転して、

扇風機の風が定期的に当たるため

シャツの中まで風が通ることが期待できます。

そうすれば衣類内側からも蒸発が起きて

蒸発表面積が大きくできるはずです。

その結果、シャツを膨らませることで

乾燥速度が速くなることが確認できました。

立体ハンガーによりシャツ内部も蒸発表面積に

含めることで30%ほど速く乾きました。

ここからも衣類の乾燥速度において蒸発表面積が

大きな影響を持つと考えられます。

6. 脱水直後の含水率

 衣類の含水率は素材繊維に支配されています。

仮に綿素材であっても脱水直後の含水率を

ポリエステルと同じにすることで

乾燥時間が等しくなるはずです。

そこで脱水回数を増やすことで脱水直後の

含水率を下げることができるか調査しました。

家の洗濯機は日立製BEAT WASHで

標準の脱水時間は7分です。

そこで脱水だけを繰り返すことで衣類重量が

どのように変化するか重量を測定しました。

衣類は全て綿100%のTシャツ、厚手ズボン、

厚手パーカーです。

その結果、Tシャツは脱水回数を増やしても

全く重量が変化せず、他の厚手衣類については

重量[g]が徐々に低下しています。

厚手衣類は繊維数や撚りが多いため、

その隙間にある細かな水滴が遠心力で

徐々に放出されていると考えられます。

しかしながら4回脱水しても5%ほどしか

減っていないのであまり効果はありません。

薄手のTシャツは全く重量が低下していません。

綿素材は繊維が中空構造でそこに水分を含むと

考えられますが、そのような水分は脱水機では

取り除けないかもしれません。

7.さいごに

 乾燥スタンドを使って素材違い衣類を乾燥させ、

そのときの重量を測定してきました。

その結果、

 脱水後の含水率は衣類素材に支配される

 脱水時間が長くても含水率は改善しない

 乾燥速度は衣類形状に依存する

となりました。

ここで最初の疑問、

 「綿100%ズボンが乾きにくい?」

に対する答えは、

 「綿素材であるため含水率が高く、

  かつズボン形状は乾燥速度が

  遅いため乾燥時間が長くなる」

ということがわかりました。

また同じシャツでも立体ハンガーを使って、

シャツ内部からも蒸発を促進すれば

乾燥速度が速くなることも確認できました。

この結果を受けて、綿100%ズボンを部屋干しで

3時間以内で乾かすという目標はかなり難しい

想像できます。

含水率を大きく下げることはできないので、

乾燥速度を上げるしか方法はありません。

ズボンにも立体ハンガーを使ってみましたが、

改善はみられるもののそれでも足りません。

残された方法は湿度を下げて飽差を大きくする、

乾燥スタンドの回転数を増やし境膜を薄くする、

などが考えられます。

(飽差や境膜の話はこちらから。)

 「部屋干しの乾燥時間を求める公式

 「乾燥の科学(風の影響とは?)

今後も更なる改善が必要そうです。




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