粉体取扱いの基礎とプロセス中での付着性粉体ハンドリングの考え方

一個の形が肉眼で判別できない微小な固体 (=粒子) の集合体を粉体と呼びます。粉体は食品、薬品、化粧品など種々の製造プロセスで、原材料、中間生成物として扱われています。粒子が微小になると重力影響が小さくなり、相対的に粒子と固体壁間や粒子同士に作用する引力の影響が大きくなります。このため、粒子は容易に壁面に“付着”しますし、“凝集”します。粒子が微小になると周りが相対的に大きくなるので、付着する固体壁の表面凹凸は、ヒトが触ってツルツルであっても、粒子から見ると大きな山や丘のように見えるはずです。ですので、微小な粒子を扱うには、微小であることをキチンと考慮した取扱いが必要です。 　このセミナーでは、まず、粉体を取り扱う学問「粉体工学」の基礎の基礎として、粉体、粒子の特徴を表す物性・特性の紹介とその使い方、粉体操作を考える上で知っておくべきこと、知っておくと便利なことを紹介します。その上で、付着のし易さを表わす言葉が「付着性」と「付着力」の関係を整理してみます。その「付着性」の考え方に沿って、装置壁にくっつく「付着」や粒子同士の付着である「凝集」、その両者が関連する粉体の「流動」について、現象の実際と実操作での例を交えて紹介します。また、付着性の評価方法や測定・評価した付着性を基に粉体ハンドリングをどう効率よく行っていくべきなのか、ハンドリングする機器・装置の設計、改善をどう考えていけばよいかを概説します。

1. 粉体工学の基礎の基礎 – 粉体を取り扱う際の基本的注意事項
   1. 粉の特徴とプロセス中での挙動
   2. 粒子の大きさについて考える
   3. 粒子径とその分布の表し方 – 粉体を扱う上での基本的考え方
   4. 粉体特性の考え方
2. プロセス中での粉体粒子挙動とその基本的考え方
   1. 付着の実際
   2. 粒子挙動に着目したハンドリング技術の分類
3. 粒子の付着力と付着性
   • 「粒子が小さいと付着性は高い」は正しいか?
     「粒子が小さいと付着力は強い」は正しいか?
   1. 種々の付着力
   2. 付着力と付着性の違い
4. 付着性の評価
   1. 付着力の測定法
   2. 付着特性の評価法と評価実例
   3. 付着性と流動性について
5. 付着が関与する粉体操作とその解析事例
   1. 配管・装置など固体壁への粒子付着とその分離 (=粒子除去 操作、乾式表面洗浄操作)
      1. 飛散現象とそのモデル化
      2. 付着微粒子の除去操作
      3. 壁面に付着した粒子に流体から作用する分離力の支配因子
   2. 流体中での粒子同士の凝集とその分離操作 (=凝集粒子の分散)
      1. 分散操作の考え方 – 分散と分散安定化
      2. 種々の分散機 – 気中分散機と液中分散機の違い
      3. 粒子分散の実際 – 乾燥ナノ粒子の液中分散法の検討事例
6. 粉体操作機器設計のための検討事例 – 操作機器設計のために測るべき特性とは
   1. 粒子充填層の燃焼 – メカニズムから測るべき特性を考える
   2. スクリューフィーダーの解析例 – メカニズムが不明な複雑系 の解析
7. まとめ
   1. 粉体の特性について考える
   2. 粉体ハンドリングの考え方