粉砕・分散技術の基礎と応用・トラブルシューティング

粒子・粉体材料の粉砕 (混合) ・分散操作は、製粉、製薬、セメント、窯業、各種化学薬品、金属製錬、リサイクル工業など様々な産業分野で古くから行われており、製品の特性や品質を左右する極めて重要な単位操作である。この操作では、取り扱う粒子・粉体材料の諸特性を十分に把握した上で、装置の選定や最適操作条件下での運転など、粉砕・分散プロセスの最適化が必要不可欠であるが、これらは今なお経験や試行錯誤に基づいて行われているのが現状である。 　本セミナーでは、まず、粉砕 (混合) ・分散の原理を理解し、その機構、エネルギー法則、乾式と湿式処理の特長、処理装置の最適構造・処理操作条件に関する基本的事項を解説し、効果的処理法に対する考え方を述べる。また、粉砕・分散は生成する粉体を活性化させるが、この活性化現象 (メカノケミカル効果) を概説し、それを利用した処理プロセス (溶解や加熱処理) を効果的に進める方法を解説する。更に、粉砕・分散のエネルギー効率向上や、普遍的な最適な粉砕・分散機の構造やスケールアップ法構築のためのDEMシミュレーションの効用について解説する。その他、高度な粉砕 (混合) ・分散状態 (ドライコーティング、表面改質など) を実現する手法など、粒子・粉体の粉砕 (混合) ・分散の基礎から応用、実用的な技術、トラブル対策まで、経験の有無によらず理解できるように具体的な事例を交えてやさしく解説する。

1. 粉砕の基礎知識
   1. 粉体の生成～ビルドアップ法とブレークダウン法
   2. 粉砕によるメリット・効果
   3. ブレークダウン法としての粉砕と分散の目的
   4. 破壊エネルギーの表面積増大のためのエネルギーへの転換
   5. 粉砕物の粒径の定義と形状・粒度分布・表面積
2. 分散のメカニズム
   1. 分散の定義
   2. 分散による成分の均質化とスケール
   3. 分散の評価に対する考え方
   4. 分散による完全不規則混合物と規則混合物
3. 粉砕・分散機の特徴と選び方
   1. 粉砕・分散機の分類と特性
   2. 粉砕・分散機の選定基準
   3. 粉砕・分散方式～回分式と連続式、乾式と湿式・特殊粉砕場
   4. 媒体攪拌ミルによる超微粉砕・分散
   5. コンタミネーション
4. 最適粉砕・分散操作、粉砕・分散機構造とスケールアップの最適化
   1. DEMシミュレーション概要
   2. 最小限度の実験情報とシミュレーション情報の融合による最適化法
   3. 各種粉砕・分散機への展開
      • 転動ミル
      • 遊星ミル
      • ビーズミル
5. 粉砕に付随する現象 ～メカノケミストリー～
   1. メカノケミカル法の基本原理
   2. 結晶構造変化と非加熱での材料合成のモデル
   3. 機能性粉体合成
   4. 有価物の非加熱回収
   5. 有害物質の非加熱分解・無害化
   6. 資源処理とエネルギー回収
6. 粉砕・分散状態の計測と評価
   1. 粉砕・分散の定量的な表現法
   2. 分散の求め方
   3. 粉砕・混合速度
   4. 混合度の導入
   5. サンプルサイズとサンプル数
   6. 変動係数
   7. サンプリング方法
7. 粉砕・分散操作におけるトラブルとその対策
   1. 粉砕・分散の不良
   2. 粒子設計と混合条件による改善
   3. 付着・帯電性を考慮した対策
   4. 偏析防止
   5. コンタミネーションの原因とその除去
   6. 異物の検出方法と除去対策
   7. 粉砕・分散を良くするためのポイント