超微粉の製造および分類技術

超微粉末 超微粉とは、ミクロンからナノメートルスケールの粒子サイズを持つ材料を指します。鉱物処理業界のコンセンサスによると、超微粉は粒子サイズが30μm未満の粉末と定義されています。粒子サイズに基づいて、超微粉は通常、ミクロンスケール（1～30μm）、サブミクロンスケール（1～0.1μm）、ナノスケール（0.001～0.1μm）の3つのカテゴリに分類されます。超微粉の急速な発展に伴い、 粉末調製 技術革新により、粒子サイズを大幅に縮小することが可能となり、表面効果、微小サイズ効果、量子サイズ効果、巨視的量子トンネル効果といった特異な特性が発現します。これらの効果により、バルク材料と比較して、熱的、光学的、磁気的、化学的、機械的特性に顕著な違いが生じます。そのため、超微粉体とその製造プロセスは、自動車、化学工学、複合材料、バイオテクノロジー、製薬などの産業で広く応用されています。

超微粉末の調製

超微粉末の製造方法は数多くありますが、一般的に化学合成と物理粉砕に分類されます。化学合成は、イオンまたは原子の核生成と結晶成長を伴う化学反応によって粉末を製造します。化学合成の利点は、粒子径が小さい、粒度分布が狭い、形態が良好、純度が高いなどです。しかし、収率が低い、コストが高い、プロセスが複雑であるという欠点があります。

一方、物理的粉砕は、機械的な力を用いて材料を粉砕する手法です。その利点は、高生産性、低コスト、そして操作の簡便性にあり、大規模な工業生産に適しています。さらに、機械粉砕はしばしばメカノケミカル効果を誘発し、粉体の活性を高める可能性があります。そのため、現在、超微粉の製造には主に機械粉砕が用いられています。主な粉砕装置を表1に示します。その中でも、ローラープレスとボールミルを組み合わせた粉砕装置は、良好な粒度分布と高い活性を有し、大規模な工業生産に適しています。また、優れた製品性能を持つジェットミルも、特殊分野で広く利用されています。

超微粉砕装置の種類

分類 超微粉末の

超微粉体の分級は粒子サイズの違いに基づいて行われます。粒子サイズが異なると、媒体中では遠心力、重力、慣性力の作用を受けます。これらの力によって、粒子はそれぞれ異なる運動経路を形成します。その結果、粒子はそれぞれの単位に分離・収集されます。

粉砕工程では、すべての粒子が同時に目標粒径に達するわけではありません。すでに粒径要件を満たしている粉末が時間内に分離されない場合、過剰粉砕が発生し、過剰な微粒子化、凝集、粉砕効率の低下、エネルギー消費の増加につながります。超微粒分級機を用いて適格製品を迅速に分離することで、過剰粉砕を回避し、効率を向上させ、エネルギー消費を削減することができます。

超微分級は、湿式法と乾式法に大別されます。液体を分散媒として使用する湿式分級は、高い精度と均一性を実現します。しかし、その後の乾燥と廃水処理が必要となるため、産業展開が制限されています。乾式分級は、重力、慣性、または遠心力を利用し、空気分級機が一般的に用いられます。高速機械衝撃式粉砕機やジェットミルの導入増加に伴い、乾式分級も大きな進歩を遂げています。

エピックパウダー

Epic Powderは、ボールミル、ジェットミル、空気分級機などの高度な粉砕・分級技術を統合し、超微粉処理のためのカスタマイズされたソリューションを提供します。粒子サイズの制御、効率、製品性能を最適化することで、Epic Powderは、産業界が超微粉体の独自の特性を最大限に活用し、高付加価値アプリケーションを実現できるよう支援します。