第1章 粉体・微粒子の基本物性および表面評価測定法

第1節 粉体・微粒子の基本物性および評価

• 1. 粉体・微粒子の基本物性の特徴
• 2. 充填性に及ぼす粒子径の影響
• 3. 粉体の充填性、流動性に及ぼす粉砕機種の影響
• 4. メカノケミカル反応を利用した粒子表面改質と充填性
• 5. サイズリダクションと粉体物性

第2節 粒子径および粒子径分布測定法

• 1. 粒子の大きさ
  • 1.1 粒子径の定義
  • 1.2 粒子径分布の表示法
  • 1.3 代表粒子径
• 2. 粒子の状態:一次粒子と凝集粒子
• 3. 粒子径分布測定法
  • 3.1 各種粒子径分布測定原理
  • 3.2 電気的検知法(液相)
  • 3.3 沈降法(液相)
  • 3.4 レーザ回折/散乱法(液相・気相)
    • 3.4.1 粒子からの散乱光
    • 3.4.2 レーザ回折/散乱法
  • 3.5 動的光散乱法
    • 3.5.1 光子相関(PCS)法
    • 3.5.2 周波数解析法
  • 3.6 画像解析法(気相・液相)
• 4. 測定試料の調整
  • 4.1 湿式測定
    • 4.1.1 超音波分散
    • 4.1.2 濃厚試料
  • 4.2 乾式測定
• 5. 正確に測定するための注意点と改善ポイント

第3節 粉体の帯電測定技術

• 1. 帯電量測定(電荷量の測定)
  • 1.1 q/d測定
  • 1.2 Q/m測定
    • 1.2.1 ファラデーケージ
    • 1.2.2 ブローオフ法
    • 1.2.3 吸引法
    • 1.2.4 磁気ブローオフ法
    • 1.2.5 カスケード法
    • 1.2.6 市販のQ/m測定器
    • 1.2.7 ブローオフ法と吸引法の特徴
  • 1.3 他の帯電量測定法
  • 1.4 トナおよびキャリアの帯電に対する理論的アプローチ
• 2. 帯電電位測定(表面電位の測定)
  • 2.1 測定原理
    • 2.1.1 振動容量型
    • 2.1.2 セクター型検出法
    • 2.1.3 集電型測定法
    • 2.1.4 接触型表面電位測定法
  • 2.2 測定条件
    • 2.2.1 外形寸法
    • 2.2.2 応答速度
    • 2.2.3 測定感度
  • 2.3 測定器の例
    • 2.3.1 表面電位計
    • 2.3.2 接触型表面電位計
    • 2.3.3 SPMを用いた表面電位計測

第2章 粉体・微粒子のための粉砕技術の基礎と応用

第1節 粉砕操作の基礎および基本理論

• 1. 固体の破壊とその条件
• 2. 固体物質を構成する原子・分子の破壊
• 3. 破壊の種類
  • 3.1 延性破壊と脆性破壊
  • 3.2 粒内破壊と粒界破壊
  • 3.3 静的破壊,衝撃破壊,疲労破壊,クリープ破壊
• 4. 固体の強度(単粒子破壊)
  • 4.1 グリフィス理論(強度の理論)
  • 4.2 理想強度と実測強度
  • 4.3 単粒子(球形試験片)の強度(球圧壊強度)(実測)
  • 4.4 強度に及ぼす荷重条件の影響
    • 4.4.1 寸法効果
    • 4.4.2 強度に及ぼす雰囲気の影響
    • 4.4.3 強度に及ぼす荷重速度の影響
• 5. 破壊エネルギー
• 6. 破壊時における破壊エネルギーの表面エネルギーへの転換
  • 6.1 破壊エネルギーと新生表面積の関係
  • 6.2 粉砕産物と粒度分布
  • 6.3 単粒子破壊産物の粒度分布(実測)
• 7. 集合粉砕の基礎
  • 7.1 粉砕速度論
  • 7.2 回分粉砕と連続粉砕,連続粉砕の中での開回路粉砕と閉回路粉砕,分級器内蔵粉砕
  • 7.3 粉砕機の分類と段階粉砕
  • 7.4 試料側からみた粉砕機の選定
  • 7.5 乾式粉砕と湿式粉砕
  • 7.6 低温粉砕,特殊雰囲気下での粉砕
  • 7.7 粉砕エネルギー(仕事量)
  • 7.8 操作条件の影響
  • 7.9 粉砕促進のための方策
  • 7.10 粉砕限界
  • 7.11 摩耗粉・コンタミネーション

第2節 乾式および湿式粉砕技術の基礎

• 1. 基本的なメカニズムと分類
  • 1.1 粗砕機
  • 1.2 中砕機
  • 1.3 微粉砕機
    • 1.3.1 転動ボールミル
    • 1.3.2 その他のボール媒体粉砕機
    • 1.3.3 ローラミル
    • 1.3.4 高速回転ミル
    • 1.3.5 ジェットミル
• 2. 粉砕回路
  • 2.1 連続式粉砕と回分式粉砕
  • 2.2 開回路粉砕と閉回路粉砕
• 3. 粉砕環境と粉砕機種
  • 3.1 乾式粉砕と湿式粉砕
  • 3.2 不活性ガス中粉砕
  • 3.3 低温粉砕
• 4. 粉砕法則と粉砕処理能力推定
  • 4.1 粉砕法則
  • 4.2 Bond の粉砕仕事指数による評価方法
    • 4.2.1 粉砕仕事指数Wi の考え方と粉砕仕事量(電力原単位の推定)
    • 4.2.2 ハードグローブ粉砕指数(HGI )との関係
• 5. 粉砕機動力の推定式(操作因子と粉砕エネルギー)
  • 5.1 粉砕に要したエネルギーの配分
  • 5.2 粉砕機動力の推定式
    • 5.2.1 乾式転動ボールミル
    • 5.2.2 振動ミル
    • 5.2.3 媒体攪拌ミル
    • 5.2.4 ローラミル
• 6. スケールアップ式と粉砕機動力推定式
  • 6.1 基本的な考え方
  • 6.2 粉砕能力(粉砕処理量)の推算式
    • 6.2.1 転動ボールミルの粉砕処理量
    • 6.2.2 ローラミル
    • 6.2.3 ジェットミル
      • 演習:粉砕能力の推定
• 7. 操作各論
  • 7.1 閉回路粉砕
  • 7.2 粉砕助剤
  • 7.3 湿式粉砕における分散剤
  • 7.4 その他の操作例
    • 7.4.1 転動ボールミル内の砕料充填率
    • 7.4.2 振動ミルの振幅と振動数
    • 7.4.3 ボールの大きさ
    • 7.4.4 ボールの種類
    • 7.4.5 媒体撹拌ミルの撹拌翼速度
• 8. 粉砕機の選定
• 9. 閉回路粉砕とその最適化技術
  • 9.1 閉回路粉砕と循環比
  • 9.2 閉回路粉砕特性の考え方
  • 9.3 適切な循環比の選択
  • 9.4 粒度分布の調節
  • 9.5 閉回路粉砕系での分級性能の評価方法
    • 9.5.1 分級効率の表現方法
    • 9.5.2 部分分級効率曲線
      • 演習:部分分級効率曲線の計算方法
    • 9.5.3 分級の鋭さ
    • 9.5.4 分級性能

第3節 ボールミルの特徴・構造とその選定

• 1. 回転式ボールミルの特徴、構造と用途
  • 1.1 回転式ボールミルの特徴と用途
  • 1.2 回転式ボールミルの構造と型式
  • 1.3 ボールミルの運転条件
• 2. 回転式ロッドミル
  • 2.1 回転式ロッドミルの特徴と用途
  • 2.2 回転式ロッドミルの構造と型式
• 3. 振動ミル
• 4. 遊星ミル
• 5. ボールミルの選定について

第4節 ビーズミルの特徴および選定とその使用法

• 1. ビーズミルの適用方法 微粉砕,サブミクロン分散,ナノ分散の違い
• 2. ビーズミルの歴史
• 3. 寿工業におけるビーズミル開発の歴史
  • 3.1 Super Apex Mill 開発までの歴史
  • 3.2 Super Apex Mill 開発後 微小ビーズ対応分散機 3 機種
• 4. 微粉砕機 Apex Mill
  • 4.1 機構
  • 4.2 ビーズ分離
  • 4.3 高粉砕性
  • 4.4 上部投入方式
  • 4.5 粉砕性能
  • 4.6 微粉砕実施例
    • 4.6.1 Apex Mill による硫化鉄の微粉砕
    • 4.6.2 Super Apex Mill によるCaCO3の微粉砕
    • 4.6.3 Super Apex Mill によるストロンチュウムフェライトの粉砕実施例
• 5. 微小ビーズ対応分散機 Super Apex Mill, All Sepa-Apex Mill, Dual Apex Mill
  • 5.1 微小ビーズ対応分散機の機構
  • 5.2 遠心分離によるビーズ分離の効果
  • 5.3 微小ビーズ対応分散機による分散メカニズム
  • 5.4 微小ビーズ対応分散機における分散条件の設定
    • 5.4.1 原料条件
    • 5.4.2 運転条件(ビーズ径,ローター周速)
    • 5.4.3 運転動力
    • 5.4.4 運転圧力,運転温度
    • 5.4.5 縦型方式
    • 5.4.6 前分散の必要性
  • 5.5 微小ビーズ対応分散機の分散実施例
    • 5.5.1 TiO2の分散実施例(微小ビーズの効果)
    • 5.5.2 有機顔料の分散(微小ビーズにおけるローターピン周速の効果)
    • 5.5.3 シリカの分散例(ビーズ径,周速の効果)
    • 5.5.4 サブミクロン分散(微小ビーズによるサブミクロン分散)
    • 5.5.5 分散実施例一覧
• 6. 機種
• 7. まとめ

第5節 超音速湿式ジェットミルの特徴および分散原理とその事例

• 1. 超音速湿式ジェットミルの分散原理
  • 1.1 液滴の加速
  • 1.2 湿式ジェットミルと乾式ジェットミル
  • 1.3 液滴衝突によるナノ粒子の分散
• 2. 超音速湿式ジェットミル装置仕様
  • 2.1 装置の特長
  • 2.2 装置構成
  • 2.3 仕様
• 3. 超音速湿式ジェットミルを用いた分散事例
  • 3.1 チタン酸バリウム
  • 3.2 アルミナ
  • 3.3 金属粒子

第6節 乾式ジェットミルの原理とその最新技術

• 1. ジェットミルの原理
  • 1.1 ジェットミルの粉砕理論
• 2. ジェットミルによる粉砕例
• 3. 衝突板型ジェットミル
• 4. ヘリウムガス循環式ジェットミル

第7節 粉砕助剤の活用法

• 1. 乾式超微粉砕における粉砕助剤
  • 1.1 粉砕助剤の種類と助剤効果
  • 1.2 粉砕助剤の作用機構
  • 1.3 粉砕助剤の選定と添加量
• 2. 湿式粉砕における粉砕助剤
  • 2.1 粉砕助剤の種類と助剤効果
  • 2.2 粉砕助剤の作用機構と選定基準

第8節 粉砕におけるメカノケミカル効果とその工学的活用法

• 1. メカノケミストリー
• 2. 機械的活性による相転移
• 3. 直接合成～乾式粉砕によるCaO-TiO2からのCaTiO3微粒子合成～
• 4. 直接合成～湿式粉砕によるケイ酸カルシウム水和物微粒子合成～
• 5. 乾式粉砕と溶液処理の組み合わせによる有価物回収～タルクからのMg抽出～
• 6. カオリナイトからゼオライト合成
• 7. ITOスクラップからのIn回収
• 8. 重油燃焼媒(EP Dust)からのバナジウム回収
• 9. バイオマスの熱分解による水素製造

第9節 粉砕工程におけるシミュレーション

• 1. メディアミルのシミュレーション
  • 1.1 離散要素法シミュレーション
  • 1.2 乾式転動ボールミルのシミュレーション
    • 1.2.1 シミュレーションパラメータの決定
    • 1.2.2 乾式転動ボールミルによる粉砕実験
    • 1.2.3 粉砕速度と衝突エネルギーの相関
  • 1.3 湿式媒体撹拌ミルのシミュレーション
    • 1.3.1 媒体撹拌ミル内メディア運動の観察と粉砕実験
    • 1.3.2 媒体撹拌ミルシミュレーションの妥当性
    • 1.3.3 粉砕速度とビーズの動きの関係
    • 1.3.4 粒子径ならびに粒子径分布の予測
    • 1.3.5 アジテータ形状の影響
    • 1.3.6 ビーズ充填率とロータ回転数の影響
    • 1.3.7 ピン長の影響
• 2. 粉砕プロセスにおけるシミュレーションの今後の展望

第10節 粉砕工程の新たなニーズへの対応

• 1. 金属コンタミネーションゼロへの挑戦
  • 1.1 オールセラミック機械式微粉砕機
  • 1.2 構造
  • 1.3 特長
    • 1.3.1 高い粉砕性能
    • 1.3.2 金属コンタミネーション量
• 2. ジェットミルから省エネルギー粉砕へ
  • 2.1 高冷却型機械式微粉砕機
  • 2.2 構造
  • 2.3 特長
    • 2.3.1 粉砕効率の比較
    • 2.3.2 粉砕時の発熱
    • 2.3.3 粉砕の性能
• 3. 乾式でのサブミクロン領域への連続粉砕
  • 3.1 分級機内蔵型乾式媒体撹拌ミル
  • 3.2 構造
  • 3.3 特長
    • 3.3.1 粉砕標準条件
    • 3.3.2 サブミクロン粒子の生産
    • 3.3.3 省エネルギー
    • 3.3.4 低媒体摩耗量

第3章 粉体・微粒子製造プロセスにおける分級操作

第1節 分級の操作原理と分級効率

• 1. 粒度分級の評価法
  • 1.1 部分分離効率による評価
  • 1.2 ニュートン効率による評価
• 2. 流体分級の理論
  • 2.1 上昇流分離理論
  • 2.2 水平流分離理論
    • 2.2.1 装置内に混合がない場合
    • 2.2.2 装置内で流れに垂直方向に混合がある場合
  • 2.3 サイクロン分級における分離理論
• 3. 各種の分級機
  • 3.1 篩による分級
  • 3.2 慣性力分級機
  • 3.3 遠心力分級機
• 4. 数値シミュレーション結果
• 5. 改良型サイクロンによる微粒子の分級
• 6. 強制回転方式の分級装置

第2節 湿式分級装置の特性および粒子径に関する分級操作

• 1. 水篩分級装置
  • 1.1 上昇流型
  • 1.2 水平流型
• 2. 水平流型の水篩装置の改良
• 3. 電場印加型水篩の分級理論
• 4. 電場を印加した場合の結果
• 5. 入口部が二層と三層の粒子分離特性
• 6. 液体サイクロン

第3節 乾式分級装置の特性および操作法

• 1. 分級についての概論
  • 1.1 各種の分級機の種類と選定
  • 1.2 分級機を選定するにあたり考慮すべき事柄
  • 1.3 サブミクロン高精度分級のスケールアップ上の問題点
    • 1.3.1 微粉領域での分散
    • 1.3.2 コンタミネーション
• 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
  • 2.2 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 分級理論
    • 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コンセプト
  • 3.4 スーパーハイブリッドミルの構造とスケールアップ
• 4. 結言

第4節 篩い分け操作の基礎と最適な選定

• 1. 篩い分け操作の種類
  • 1.1 代表的な篩い分け装置
    • 1.1.1 ジャイロシフター
    • 1.1.2 スクエアシフター
    • 1.1.3 トゥルーバランス・シフター
    • 1.1.4 円形振動篩
    • 1.1.5 振動モーター同期篩
    • 1.1.6 エアジェットシーブ
    • 1.1.7 ブロワシフター
    • 1.1.8 スラリースクリーナー
    • 1.1.9 円形強制篩
  • 1.2 インライン・シフター(食品異物除去をテーマに紹介する)
    • 1.2.1 異物対策装置を選定する際のポイント
    • 1.2.2 インライン異物除去装置
    • 1.2.3 食品製造におけるインライン・シフターの位置づけ
• 2. 篩い分け装置の選定

第5節 分級操作におけるトラブル事例とその対策

• 1. トラブル時のチェックポイント
  • 1.1 ローター回転数と流体流量
  • 1.2 粉体流量
  • 1.3 原料粉体の特性
  • 1.4 分級雰囲気
• 2. 分級トラブルの対策
  • 2.1 付着対策
  • 2.2 摩耗対策
  • 2.3 凝集対策
  • 2.4 酸化および粉塵爆発対策
• 3. 実ラインでのトラブル事例と対策

第4章 粉砕と分級の相互関係および連続運転システムとその最適化

• 1. 粉砕方式と粉砕回路
• 2. 閉回路粉砕のフロー
• 3. 閉回路粉砕の理論
  • 3.1 理想分級による設計理論
    • 3.1.1 外部分級型閉回路粉砕への適用
    • 3.1.2 分級機内蔵型粉砕機への適用
  • 3.2 逐次計算による設計理論
    • 3.2.1 逐次計算の手法
    • 3.2.2 粉砕特性式と分級特性式
    • 3.2.3 逐次計算による閉回路粉砕の動特性解析

第5章 噴霧乾燥技術の基礎と応用

第1節 噴霧乾燥法の基礎

• 1. 粉末化(エンカプスレーション)
• 2. 噴霧乾燥法について
• 3. 乾燥について
• 4. 噴霧乾燥機の構成
• 5. 粉末への包括原理
• 6. 噴霧乾燥粉末の緩和現象

第2節 噴霧乾燥装置の特徴と微粒化機構

• 1. スプレードライヤの特徴
  • 1.1 スプレードライヤの構成
  • 1.2 スプレードライヤの乾燥時間
  • 1.3 製品形状
• 2. 微粒化機構
  • 2.1 回転ディスク
  • 2.2 加圧ノズル
  • 2.3 二流体ノズル
  • 2.4 特殊加圧ノズル(加圧二流体ノズル)
  • 2.5 特殊二流体ノズル(ツインジェットノズル)

第3節 噴霧乾燥におけるトラブル事例とその対策

• 1. ハード的トラブルとその対策
  • 1.1 アトマイザ(回転式微粒化装置)の点検整備
  • 1.2 加圧ノズルの点検整備
  • 1.3 加熱装置の点検整備
  • 1.4 付属設備の点検整備
    • 1.4.1 ファン,ブロワ
    • 1.4.2 製缶品
    • 1.4.3 計器,制御機器
• 2. ソフト的トラブルとその対策
  • 2.1 乾燥室
  • 2.2 サイクロン
  • 2.3 バグフィルタ
  • 2.4 ディスクおよびアトマイザ

第4節 噴霧乾燥によるマイクロカプセル化

• 1. マイクロカプセル調製への応用
  • 1.1 原材料の調製
  • 1.2 マイクロカプセル調製法
  • 1.3 マイクロカプセルの構造
• 2. マイクロカプセル調製例
  • 2.1 スプレードライ法による温度・湿度応答性マイクロカプセルの調製
  • 2.2 スプレードライ法による魚油含有マイクロカプセル調製
  • 2.3 スプレードライ法によるMacadamia oilのマイクロカプセル化
  • 2.4 えんどう豆タンパク質での安定化されたO/Wエマルションのスプレードライ後の安定化向上のためのペクチン添加の影響
  • 2.5 その他の調製例

第6章 粉体ハンドリングにおけるトラブル事例およびその解決法

第1節 粉体貯槽におけるトラブル事例・要因およびその対策

• 1. 貯槽に要求される機能
• 2. 容器に加わる力
• 3. 貯槽のトラブル
  • 3.1 マスフローとファネルフロー
  • 3.2 閉塞の要因とその対策
  • 3.3 偏析の要因とその対策
• 4. 貯槽のトラブルにかかわる粉体物性の評価

第2節 粉体の供給および計量におけるトラブルと対策

• 1. 供給装置の基本構成と機能
  • 1.1 基本機能の構成
  • 1.2 排出機能
  • 1.3 移送機能
  • 1.4 供給機能
    • 1.4.1 定量性
    • 1.4.2 可変制御性
• 2. 供給装置に要求される課題
  • 2.1 シール性
  • 2.2 汎用性
  • 2.3 粉体粒子への無害性
  • 2.4 環境への無害性
• 3. 供給装置の種類と選定
  • 3.1 往復運動式
  • 3.2 振動式
  • 3.3 回転運動式
  • 3.4 エンドレス・ベルト式
  • 3.5 その他
• 4. 粉体の計量
  • 4.1 質量管理型連続定量供給:コンスタントフィードウェア
    • 4.1.1 ベルトスケール型
    • 4.1.2 ロスインウェイト型
  • 4.2 質量管理型の間欠式定量供給:ダブルホッパ・フィーダ
  • 4.3 バッチ計量 BATCH:回分
    • 4.3.1 ホッパスケール
    • 4.3.2 組み合わせスケール
  • 4.4 計量の精度
• 5. 供給装置のトラブル実例と対策

第3節 粉体の輸送におけるトラブルと対策

• 1. 粉体の輸送装置の分類と特徴
• 2. 高濃度輸送を困難にする物性と空気輸送における対策
  • 2.1 ブロータンク輸送の自律調節作用
  • 2.2 供給量の制御
  • 2.3 高圧空気輸送装置の選定と操作条件
• 3. 輸送機に要求される性能と特性
  • 3.1 要求仕様の把握
  • 3.2 輸送機の設計に必要な事項
    • 3.2.1 物性
    • 3.2.2 装置の性能
    • 3.2.3 製品への影響
    • 3.2.4 環境への影響
    • 3.2.5 電気計装関連
    • 3.2.6 その他
• 4. 輸送装置のトラブル実例と対策
  • 4.1 空気輸送のトラブル
    • 4.1.1 輸送風速
    • 4.1.2 摩耗
    • 4.1.3 その他
  • 4.2 機械式輸送のトラブル
    • 4.2.1 チェーンコンベヤ
    • 4.2.2 ベルトコンベヤ
    • 4.2.3 バケットエレベータ
    • 4.2.4 その他