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水分子は双極子を持っている。特殊な湿潤性と溶解性を持つ。粉体を水で濡らすと、粒子はくっつきたがる。水は、凝集プロセスで頻繁に使用される結合剤である。

水分子は双極子を持っている。特殊な湿潤性と溶解性を持つ。粉体を水で濡らすと、粒子はくっつきたがる。水は、凝集プロセスで頻繁に使用される結合剤である。

混合工程における効果的な粉体湿潤の要因

粉体は、バルク商品加工産業のほとんどすべての分野で液体と湿潤している。

このプロセスは些細なことのように思える。加湿の結果が満足のいくものでないこともある。ダマができたり、液体が均質に分散されなかったり、バルク材料の流動性が悪くなったりすることがある。

    パウダーの表面はどの程度リキッドアフィンなのか?粉体の毛細管現象は?

     

    異なる液体の典型的な症状は、まず第一に挙げられる:

    a. 低い表面張力
    b. 高い表面張力
    c. 逆流する液体
    d. リキッド
    e. スワラーの乱流領域に液体を噴射(単一流体ノズル)
    f. 液体は微細に噴霧され、粉体は流動化される(二液ノズル)

    粉体の毛細管現象と液体の表面張力

     

    液体の表面張力が低い場合(a)、液体は固体表面を自然に濡らそうとする。その後、粒子の毛細血管(5)も貫通する。液体の表面張力が高い(b)ほど、液体が粒子の毛細血管に入り込もうとしない。粉体混合物の空洞も同様である。表面張力が高い場合、液体と粒子が激しく混合され、こすり合わされることによってのみ、粉体内での液体の分配が可能となる。

    開孔と閉孔を持つ2つの粒子の断面

    開孔と閉孔を持つ2つの粒子の断面

    粉体の均質な湿潤は些細なことではない。

     

    乾燥状態(1)では、粉末は固気分散体として存在する。粒子間の空洞は不均一で、混合中に絶えず変化する。液体がムービングミックスに注入されると、空洞から空気が排出されなければならない。液体は個々の粒子の周りに薄い液体層として分布する。これを吸着層(1)と呼ぶ。吸着した液体は強固に付着し、熱的にしか除去できない。混合中に液体含量が増加すると、液体は粒子の接触点に集まり、いわゆるブリッジや(2)ガセットとなる。ガセット液」は粒子同士を結合させることができる。これにより、凝集(ビルドアップ造粒)が始まる。液体の含有量が増えるにつれて、固体粒子間の大きな自由空間(3)が液体で満たされる。粒子系によって形成されたすべての毛細管が液体で満たされると、(4)飽和が起こる。バルク材料は懸濁液となる。

    液体の表面張力が低く、液体と固体の親和性が特に高い場合、いわゆるフラッシュ吸収が起こりうる。利用可能な液体はすぐに固体に吸収される。このため、しばしば不要な凝集物が生じる。しかし、長時間のミキシングプロセスでは、液体の分布はほとんど改善されない。粉末と液体の親和性が高い場合は、液体を一定のゆっくりした速度で添加し(図fのように)、投与し、混合中に噴霧する。バルクマテリアルレベルより下にスプレーすることで、通常、ミキサーのセルフクリーニングが向上する。

    混合中に濡れる粒子システム

    混合中に濡れる粒子システム

    amixon® テクニカルセンターでは、さまざまな湿潤プロセスをテストすることができます。

    amixon® テクニカルセンターでは、さまざまな湿潤プロセスをテストすることができます。

    今日では、液体やバルク固体の特性を分析することは容易である。ミキサーで実用的なミキシングテストを行うことは、今でも適切なのでしょうか?

     

    実際、液体や粉体の特性を迅速かつ正確に分析できるようになった。しかし残念なことに、異なる粉体からなる分散系は複雑すぎて、それらの混合や湿潤をシミュレートすることすらできない。当分の間は、計算の労力は実用的なテストよりもはるかに高くつくだろう。

    でのamixon®テクニカルセンターではでは、多種多様な湿潤プロセスがほぼ毎日使用されています。私たちは、お客様のオリジナル製品を使ってこれらのプロセスを実演し、濡れたパウダーがその後どのように見え、どのように流れるかをお見せできれば幸いです。

    粉体の湿潤は、ミキサーに不要な汚れをもたらす可能性がある。

     

    液体の粘度や粘着性によっては、不要な粘着が生じることがある。これらは壁やミキシングツールにできる。

    原則として、ミキシング・チャンバーの充填レベルは高い方が有利である。ドライパウダーは最初に充填する。粉末成分の混合は湿潤の前段階である。液体原料の添加方法は非常に重要である。amixon®は、ミキシングチャンバー下部に突出する液体添加ランスを使用しています。液体添加の体積流量は、2つのパラメーターに基づくべきである:

    1. 粉末の吸着容量
    2. ミキシングツールのスピード。粉体の流れが速ければ速いほど、液体は粉体中に均一に分散される。

    液体物質の沈殿や付着は絶対に避けなければならない。大きな問題を引き起こす可能性があるため、例外的な場合にのみ許容されるべきである:

    • 最終製品には、ミキサーを汚染する液体成分が正確に含まれていない。
    • 蓄積されたものは、バッチを重ねるごとに増加する可能性がある。これらは混合中に溶解し、無秩序に混合物を汚染する可能性がある。
    • 付着物は混合時の摩擦を増加させる。ミックスは意図せず加熱される。
    • 強く付着したケーキングは、ミキシングツールをブロックする可能性がある。

    ミキシング中の最適な液体添加方法は、amixon®テクニカルセンターでのテストにより決定することができます。

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