第1章 粉体取扱い上の注意点及び粉体物性測定方法

• 1 はじめに
• 2 粉体物性とその利用
• 3 粉体サンプリング
• 4 縮分法
• 5 おわりに

第2章 粉体への表面処理基礎と機能性ナノコーティング

第1節 粉体の表面処理・改質技術

• 1 はじめに
• 2 カップリング剤による表面改質技術
  • 2.1 液相処理
    • 2.1.1 室温処理
    • 2.1.2 加熱処理
    • 2.1.3 混合法・ロータリーエバポレーター法
    • 2.1.4 オートクレーブ法
    • 2.1.5 超臨界法
    • 2.1.6 メカノケミカル法
  • 2.2 気相処理
• 3 表面改質試料評価法
  • 3.1 比表面積
  • 3.2 元素分析
  • 3.3 分散嗜好性試験
  • 3.4 フーリエ変換赤外分光法
  • 3.5 X線光電子分光法
  • 3.6 熱分析
• 4 おわりに

第2節 粉体への機能性ナノコーティング技術

• 1 はじめに
• 2 環状メチルシロキサンによるナノコ-ティング
  • 2.1 タイプI の粉体の反応
  • 2.2 タイプIIの粉体の反応
• 3 ペンダント基の付加
  • 3.1 アルキル基の付加
  • 3.2 アルコール性水酸基の付加
  • 3.3 グリシジル基の付加
  • 3.4 イオン交換基の付加
  • 3.5 異種官能基の付加
• 4 おわりに

第3章 粉砕の基礎と最適化およびトラブル対策

第1節 粉砕によるメカノケミカル効果の原理と実務

• 1 はじめに
• 2 粉砕による固体の活性化機構
• 3 粉砕によるメカノケミカル効果～固体結晶の無定形化と相転移
• 4 固相合成
  • 4.1 粉砕による複合酸化物やフッ化物等のメカノケミカル合成
  • 4.2 ナノ粒子の合成
    • 4.2.1 金属ナノ粒子
    • 4.2.2 酸化物ナノ粒子
    • 4.2.3 複合酸化物ナノ粒子
    • 4.2.4 硫化物ナノ粒子
  • 4.3 層状鉱物と2水石膏からの水硬性物質の合成～水分子の移動
  • 4.4 湿式粉砕による水和物合成～ケイ酸カルシウム水和物
• 5 ハロゲン含有樹脂・有機物の分解
  • 5.1 構造に水素を持つ樹脂・有機物の分解
    • 5.1.1 ポリ塩化ビニル (PVC) に対して酸性添加剤を使用した場合
    • 5.1.2 PVCに対してアルカリ添加剤を使用した場合
    • 5.1.3 トリクロロベンゼン、モノクロルビフェニルの脱塩素
  • 5.2 構造に水素を持たない樹脂・有機物の分解
    • 5.2.1 ポリテトラフルオルエチレン
    • 5.2.2 ヘキサブロムベンゼン
• 6 粉砕と溶解処理の組み合わせによる資源処理
  • 6.1 カオリナイトからのゼオライト合成
  • 6.2 タルクからのMg、Siの非加熱抽出
  • 6.3 硫酸塩からの炭酸塩の生成
• 7 粉砕と化学的/物理的処理による廃棄物からの有価物回収
  • 7.1 ITOスクラップからのIn回収
  • 7.2 三波長型廃蛍光管からのレアアース回収
  • 7.3 重油燃焼媒 (EP Dust) からのバナジウム回収
  • 7.4 樹脂やバイオマスからの水素生成
• 8 むすび

第2節 ビーズミルによる分散・粉砕の基礎と最適化、トラブル対策

• 1 ビーズミルの基礎
  • 1.1 ビーズミルの役割
  • 1.2 ビーズミルの構造
  • 1.3 ビーズミルの運転方法
• 2 ビーズミルの性能因子
  • 2.1 ビーズ
  • 2.2 周速
  • 2.3 流量
• 3 事例紹介
  • 3.1 ビーズ径の選定と評価方法
  • 3.2 残留粗大粒子を低減した高品質処理
• 4 トラブル事例とその対策
  • 4.1 温度上昇
  • 4.2 粘度上昇
  • 4.3 スケールアップ

第3節 ボールミルによる分散・粉砕の基礎と最適化、トラブル対策

• 1 はじめに
• 2 物質の微粒子化
• 3 粉砕・解砕・分散
• 4 粉砕操作
• 5 粉砕機の種類
• 6 メディアの小径化
• 7 媒体撹拌型粉砕機について
• 8 湿式アトライタ
• 9 湿式粉砕に影響する諸因子
  • 9.1 メディア径
  • 9.2 メディアの質量と材質
  • 9.3 回転速度
  • 9.4 固形分濃度
• 10 ボールミルとアトライタの比較
  • 10.1 粉砕速度
  • 10.2 エネルギー比較
• 11 スケールアップ
• 12 乾式アトライタ
• 13 乾式粉砕と湿式粉砕
• 14 メカニカルアロイング
• 15 連続式の媒体撹拌型乾式粉砕機
  • 15.1 ダイナミックミルの構造
  • 15.2 回分式粉砕機との比較
  • 15.3 茶葉の粉砕
• 16 分級機内蔵の連続式の媒体撹拌型乾式粉砕機
• 17 乾式アトライタからの進化
  • 17.1 金属の粉砕
  • 17.2 メカニカルアロイング
• 18 終わりに

第4章 分級技術の原理と粒子測定方法

第1節 高精度分級技術の原理・装置・応用

• 1 はじめに
• 2 分級装置の性能評価項目
  • 2.1 圧力損失
  • 2.2 捕集効率と部分分離効率
  • 2.3 分級精度指数
  • 2.4 ニュートン効率
• 3 分級装置のモデル化
  • 3.1 上昇流分離モデル
  • 3.2 水平流分離モデル
• 4 分級装置の分類とその詳細
  • 4.1 ふるい
  • 4.2 慣性力分級装置
  • 4.3 遠心力分級装置
  • 4.4 サイクロンの性能評価
  • 4.5 サイクロンの性能向上
  • 4.6 サイクロンの応用

第2節 分級装置の選定技術とトラブル対策

• はじめに
• 1 分級についての概論
  • 1.1 各種の分級機の種類と選定
    • 1.1.1 ふるい (篩)
    • 1.1.2 重力分級
    • 1.1.3 慣性分級
    • 1.1.4 遠心分級
  • 1.2 分級機を選定するにあたり考慮すべき事柄
• 2 分級機のスケールアップ
  • 2.1 強制渦型遠心分級機の場合
    • 2.1.1 混合比の差
    • 2.1.2 粒子の分散および空気の整流の差
  • 2.2 自由渦型遠心分級機の場合
  • 2.3 慣性分級機の場合
    • 2.3.1 分級原理
    • 2.3.2 構造および分級フロー
• 3 ハイブリッド化についての考察
  • 3.1 ハイブリッドシステムの機種と選定
  • 3.2 IDS分級粉砕機の構造 とスケールアップ
  • 3.3 スーパーハイブリッドミルの技術のコンセプト
• 4 分級におけるトラブルとその対策
  • 4.1 分級と付着・凝集・分散
  • 4.2 摩耗とコンタミネーション
  • 4.3 温度・湿度による影響
• 5 結言
• おわりに

第5章 混合・分散のメカニズムと評価方法

第1節 粉粒体の混合・分散のメカニズム、評価法、トラブル対策

• 1 粉粒体の混合・分散
• 2 混合・分散のメカニズム
• 3 混合・分散の評価
  • 3.1 精査のスケール
  • 3.2 混合物の均質性の評価
    • 3.2.1 定量的な混合の評価手順
    • 3.2.2 規則混合物と完全不規則混合物
    • 3.2.3 統計的手法を用いた“ばらつき”の数値化
    • 3.2.4 分散に影響を及ぼす因子
    • 3.2.5 混合度
  • 3.3 混合速度
• 4 トラブル対策の指針

第2節 粉体の基礎とスラリー分散安定化

• 1 はじめに
• 2 粒子について
  • 2.1 粒子径、形状
  • 2.2 粒子の密度
  • 2.3 粒子表面の性質
    • 2.3.1 気相中
    • 2.3.2 液相中
• 3 表面処理
  • 3.1 吸着特性
  • 3.2 界面活性剤、水溶性高分子の吸着
  • 3.3 液相中におけるカップリング剤処理
  • 3.4 気相中における表面疎水化処理
    • 3.4.1 充填層
    • 3.4.2 流動層
  • 3.5 表面粗さと水に対する接触角
  • 3.6 メカノケミカル効果による粒子表面改質
• 4 おわりに

第3節 濃厚粒子分散系における分散・凝集特性評価

• 1 はじめに
• 2 濃厚分散体が用いられる製造プロセスと評価項目
• 3 濃厚分散体の評価手法
  • 3.1 なぜ濃厚系のまま評価する必要性があるのか? 現状の問題点とその背景
  • 3.2 超音波スペクトロスコピー
    • 3.2.1 超音波スペクトロスコピーの原理
    • 3.2.2 超音波スペクトロスコピーによる評価例
  • 3.3 自然沈降分析法および遠心沈降分析法
    • 3.3.1 沈降分析法による分散安定性評価
    • 3.3.2 沈降に対する安定性と凝集に対する安定性の関係
    • 3.3.3 自然沈降分析法および遠心沈降分析法の原理と測定装置
    • 3.3.4 遠心沈降分析法の応用例
    • 3.3.5 自然沈降分析法の応用例
• 4 まとめ

第6章 偏析の基礎と解析およびトラブル対策

第1節 粉体の取り扱いにおける偏析現象

• 1 粉粒体の偏析とは
• 2 偏析を生じる物性
• 3 偏析を起こさせる運動と力
  • 3.1 転動による偏析
  • 3.2 振動による偏析
  • 3.3 流動による偏析
    • 3.3.1 流体流動による偏析
    • 3.3.2 回転流動による偏析
    • 3.3.3 振動流動による偏析
  • 3.4 飛翔による偏析
  • 3.5 衝突時の反発・貫入による偏析
    • 3.5.1 衝突の際の反発
    • 3.5.2 粉粒体層への貫入
  • 3.6 掻き取りによる偏析
  • 3.7 その他の偏析
• 4 実際の粉粒体取り扱いにおける偏析現象
  • 4.1 貯槽への供給
  • 4.2 貯槽からの排出
  • 4.3 輸送・供給機
  • 4.4 シュートおよび滞留部
  • 4.5 各種の粉粒体処理機器内
    • 4.5.1 粉砕機
    • 4.5.2 流動造粒機
    • 4.5.3 混合機
    • 4.5.4 乾燥機
    • 4.5.5 ふるい

第2節 偏析トラブルの対策手順と対策例

• 1 偏析の防止対策とその手順
  • 1.1 原因の探索
    • 1.1.1 偏析のデータの認識
    • 1.1.2 発生箇所の想定
    • 1.1.3 サンプル採取と測定
    • 1.1.4 物性と運動・力の特定
    • 1.1.5 装置の特徴・操作の認識と特定
  • 1.2 偏析する粒子物性の変更
    • 1.2.1 各物性をできるだけ近似させる
    • 1.2.2 偏析傾向を相殺する物性にする
    • 1.2.3 流動性を低くする
  • 1.3 運転条件の変更
    • 1.3.1 速度を変える
    • 1.3.2 自由な空間を減らす
  • 1.4 装置やプロセスの変更
    • 1.4.1 偏析に関わる装置の排除
    • 1.4.2 装置の改善
    • 1.4.3 混合機構の追加
• 2 偏析対策検討の例
  • 2.1 工程
  • 2.2 現象
  • 2.3 解決のための対策
    • 2.3.1 混合機の排出
    • 2.3.2 運搬容器
    • 2.3.3 容器運搬時の振動
    • 2.3.4 貯留ホッパの投入・排出
    • 2.3.5 シュート類
    • 2.3.6 その他
  • 2.4 対策の結果
• 3 偏析を生じさせないために

第3節 粉体シミュレーションによる粒子偏析現象の解析

• 1 粗粒子群の充填時に発生する偏析現象の基礎的解析
  • 1.1 粒子群の充填挙動シミュレーション
  • 1.2 粒度偏析に及ぼす粒子形状の影響
  • 1.3 粒度偏析に及ぼす粒子径分布の影響
• 2 金型キャビティへの微小顆粒充填時に発生する偏析
  • 2.1 落とし込み充填
  • 2.2 吸い込み充填

第7章 粉粒体の貯蔵・排出におけるトラブル対策

• 1 貯蔵内における粉体の挙動
  • 1.1 マスフロー
  • 1.2 ファンネルフロー
  • 1.3 ラットホール
  • 1.4 ブリッジ
• 2 偏析の原因とその対策
  • 2.1 付着偏析
  • 2.2 転がり偏析
  • 2.3 投射偏析
• 3 物性測定による物性の総合評価
• 4 貯蔵における排出促進機器
• 5 貯蔵におけるその他の排出トラブル
  • 5.1 圧送式空気輸送とロータリーバルブの排出不良
  • 5.2 ホッパー付スクリューフィーダの偏流

第8章 粉粒体の空気輸送におけるトラブル対策

• 1. はじめに
• 2. 空気輸送の装置と方式
  • 2.1 ロータリーバルブ方式とブロータンク方式
    • 2.1.1 ロータリーバルブ方式
    • 2.1.2 ブロータンク方式
  • 2.2 圧送方式と吸引方式
    • 2.2.1 圧送方式
    • 2.2.2 吸引方式
• 3 粉粒体の空気輸送特性
  • 3.1 合成樹脂粒体の空気輸送特性
  • 3.2 流動性の良好な粉体の空気輸送特性
• 4 粉粒体の空気輸送に関するトラブルと対策例
  • 4.1 貯槽からの排出不良トラブルと対策例
    • 4.1.1 吸引輸送における輸送元ホッパーからの排出不良トラブル
    • 4.1.2 圧送方式における輸送元ホッパーからの排出不良トラブル
    • 4.1.3 付着性粉体の排出不良と輸送閉塞トラブル
    • 4.1.4 吸湿・固着性粒体の貯蔵・排出不良トラブル
    • 4.1.5 薄片状原料の貯蔵・排出トラブル
  • 4.2 供給 (排出) 装置でのトラブルと対策例
    • 4.2.1 ロータリーバルブの“噛み込み”によるトラブル
    • 4.2.2 ロータリーバルブのローター停止トラブル (1)
    • 4.2.3 ロータリーバルブのローター停止トラブル (2)
    • 4.2.4 ロータリーバルブからの異音発生トラブル (1)
    • 4.2.5 ロータリーバルブからの異音発生トラブル (2)
  • 4.3 空気輸送でのトラブルと対策例
    • 4.3.1 浮遊輸送式空気輸送での異物発生トラブル
    • 4.3.2 比較的能力の小さい吸引式空気輸送装置 (吸引ローダ) でのトラブル
    • 4.3.3 サイクロン改造によるフロス発生トラブルの解消
    • 4.3.4 微粉の受入配管と供給配管における付着・成長と閉塞
    • 4.3.5 フレキシブル管の破損による金属コンタミ発生トラブル
    • 4.3.6 PETボトル粉砕品の空気輸送によるベンド部摩耗トラブル

第9章 粉体プロセスのトラブル

第1節 粉体ハンドリングを困難にしている要因と粉体物性

• 1 ハンドリングにおけるトラブルと粉体物性
  • 1.1 閉塞
  • 1.2 偏析
  • 1.3 摩耗
  • 1.4 付着・凝集・固結
  • 1.5 フラッシング (噴流性)
• 2 トラブルの要因となる粉体物性の測定と評価
  • 2.1 単一粒子の付着力測定と評価
    • 2.1.1 遠心法
    • 2.1.2 プローブ法
    • 2.1.3 流体力学法
  • 2.2 粉体層の付着力測定と評価
    • 2.2.1 水平引張り法
    • 2.2.2 垂直引張り法
    • 2.2.3 ルンプ (Rumpf) の式
  • 2.3 流動性の測定と評価
    • 2.3.1 非荷重下の流動性
    • 2.3.2 荷重下の流動性
  • 2.4 その他の方法による測定と評価
    • 2.4.1 粒子の圧壊強度の測定
    • 2.4.2 水分の吸脱着特性の測定
    • 2.4.3 静電気特性の測定
  • 2.5 粉体物性の改善

第2節 粉体の付着・凝集メカニズムとその評価、トラブル回避の考え方

• 1 はじめに
• 2 付着力と付着性
• 3 付着特性の評価
• 4 付着特性評価結果のプロセス操作結果への適用
• 5 まとめとして-粉体操作物性という考え方

第3節 粉体の固結の評価とその対策

• 1 固結の評価
  • 1.1 固結性の評価 (粉体特性の測定)
    • 1.1.1 粒子径、粒度分布
    • 1.1.2 粉体の含水率
    • 1.1.3 粉体の平衡水分
    • 1.1.4 高吸湿性物質の含有率
    • 1.1.5 アモルファス含有量
  • 1.2 固結度の評価
    • 1.2.1 固結体の調製
    • 1.2.2 一軸圧縮強度の測定
    • 1.2.3 解砕度の測定
    • 1.2.4 貫入度の測定
• 2 固結防止の対策
  • 2.1 原料の改善
    • 2.1.1 粒子特性の改善
    • 2.1.2 粉体特性の改善
  • 2.2 プロセス・装置の改善
    • 2.2.1 プロセスの変更
    • 2.2.2 装置構造の改善
  • 2.3 保存方法の改善
    • 2.3.1 中間保存方法の改善
    • 2.3.2 最終包装方法の選択

第4節 粉体/粒体プロセスにおける、発生しやすい各種トラブルと対応実務

• 1 粉体プロセスの俯瞰
• 2 粉体/粒体プロセスの、トラブルの要因 ⇒ プロセス・エンジニアの頭の中
  • 2.1 詰まる:閉塞現象
  • 2.2 くっつく:付着現象
  • 2.3 摩耗する:粉体摩耗、摺動摩耗、衝撃による摩耗
  • 2.4 漏れる:シール部から粉が漏れ出す現象
  • 2.5 流れる:フラッシング;噴流層として機器の中を粉が走り抜ける
  • 2.6 飛んで行く: (飛散現象) 機器から粉が飛散する、点検孔から漏れ出して飛ぶ
  • 2.7 蓄熱
  • 2.8 発火
  • 2.9 粉塵爆発
  • 2.10 偏析 (静電気問題を含む)
• 3 コスト・パフォーマンスのよいトラブル対応例

第5節 粉体の帯電メカニズムと測定技術および除電方法

• 1 はじめに
• 2 粉体の帯電メカニズム
  • 2.1 イオンの付着による帯電
  • 2.2 誘導荷電
  • 2.3 摩擦帯電
• 3 粒子帯電量のオーダー
  • 3.1 典型的な粉体帯電量
  • 3.2 粒子の限界帯電量
  • 3.3 粒子1個あたりの帯電量
• 4 粒子に働く静電気力
  • 4.1 クーロンの法則
  • 4.2 境界条件と鏡像力
  • 4.3 静電気に起因する付着力の比較
• 5 粉体の帯電量の計測法
  • 5.1 はじめに
  • 5.2 ファラデーケージ
  • 5.3 表面電位計測
  • 5.4 力学的方法
• 6 除電法
  • 6.1 除電法の概論
  • 6.2 自然緩和
  • 6.3 導電性付与
  • 6.4 気相へのイオン供給
  • 6.5 自己放電

第6節 粉体プラントのトラブルとスケールアップ時の留意点

• はじめに
• 1 トラブルが発生する工程とトラブルの内容
• 2 粉体トラブルの具体的な事象
• 3 トラブルが発生するタイミング
• 4 取り合いにおけるトラブル
  • 4.1 全体配置上の問題
  • 4.2 機器の付属物による配置上の干渉
    • 4.2.1 レベルスイッチの取り付け位置
    • 4.2.2 機器付属のモーター取り付け位置と寸法
  • 4.3 取り合い部の規格と所掌範囲
  • 4.4 分野ごとの常識の違い
    • 4.4.1 空調分野とプロセス分野の風量
    • 4.4.2 ブロワーの風量と圧力の示し方の違い
    • 4.4.3 長さの単位
• 5 実際のトラブルと対策の例
  • 5.1 空気輸送配管施工不良による食品調味料の閉塞
  • 5.2 特殊カオリンの貯槽での閉塞とシュートへの付着
  • 5.3 輸送機が原因の粉塵爆発
• 6 プラントのスケールアップ比率の考え方
  • 6.1 流体 (気液) プラント
  • 6.2 微生物を扱う発酵プラント
  • 6.3 医薬品製造プラント
  • 6.4 粉粒体プラント
• 7 スケールアップに伴うトラブル
  • 7.1 偏析トラブル
  • 7.2 高濃度空気輸送
  • 7.3 機械式輸送
  • 7.4 貯槽の粉体圧
  • 7.5 供給速度
  • 7.6 フラッシング
  • 7.7 凝集・付着・固結
  • 7.8 粒子の軟化
  • 7.9 ジェット (高圧気流) 粉砕とサイクロン
• おわりに