アグロメレート

凝集とはどういう意味ですか？

粉体処理において、凝集は微細な材料をペレットや顆粒のような凝集単位に集積するプロセスと定義されます。簡単に言うと、粉体凝集は微細な粉末状粒子をより粗いサイズ範囲に移行させ、取り扱いや保管を容易にします。

原理的には、凝集は自然な付随プロセスであり、粉体の取り扱いや混合・乾燥の際に、程度の差こそあれ起こります。

粉体の凝集はバルク材料の外観を変えるが、製品は化学的には凝集前と全く同じである。唯一の違いは、凝集した粒子が結合メカニズムによってつなぎ合わされ、かさ密度や流動性が変化することである。凝集プロセスの種類によって、凝集体の空隙率は増加したり減少したりする。凝集体の大きさが似ていて、内部に均一な空隙率を持つ凝集体は、一般に液体と接触したときに良好な溶解・分散挙動を示す。このプロセスは不連続的または連続的に行われる。

粉体はどのように凝集されるのか？

適切な凝集プロセスを選択するのは難しい作業です。様々なプロセスがあり、コストも様々である。非常に容易に凝集するバルク材料もあれば、凝集が困難とされ、しばしば液体バインダーと混合されるものもある。また、できるだけきつく圧縮してフレーク状にするものもあれば、多孔質で溶けやすく分散しやすいものもある。後者は流動床式凝集機から生まれることが多い。

その他の凝集プロセスは ペレタイジングターンテーブル、ペレタイジングチューブ、パウダーミキサー、リングレイヤーミキシンググラニュレーター、ブリケッティングプレス、ローラーコンパクター または タブレットプレス。

^amixon®のツインシャフトミキサーHM型では、異種粉体を液体成分で湿潤させ、凝集させることで、ほとんど粉塵のない、流動性のあるインスタント製品を製造することができます。RMGリングレイヤーミキシング凝集機を使用すると、粉末状の粉体から均一な丸いビーズ（ペレット）を製造することができます。

凝集は混合中に自然に起こることがある。例えば、粉体混合中に液体を加えた場合などである。しかし、「凝集」という現象はしばしば望ましくない。粉体が固まり、ダマになる。粉体の流動性が悪くなる。そうなると、粉体の搬送や投与が困難になる。流動助剤の使用が役立つこともある。

粉末凝集技術

粒子凝集の主な工業プロセスには、加圧凝集、焼結、造粒の3つがあります。

加圧凝集

加圧凝集では、粉体またはその他の乾燥粒子を機械的に加圧して目的の固体形状にします。その結果生じる力は、低圧の押し出しから高圧の圧延やパンチ圧縮まで、さまざまな強さになります。加圧凝集は一般的に乾式プロセスである。水分や結合剤はほとんど必要ない。加圧凝集によって製造される一般的な家庭用製品には、発泡剤や医薬品の錠剤、練炭、猫砂などがある。

焼結

焼結はフリッティングとも呼ばれ、原子が材料内で拡散する熱凝集プロセスである。粉末塊はまず、粉末粒子の凝集が最小限になるように成形される。焼結中、製品は溶融することなく加熱される。そのため、非常に融点の高い材料に特に適している。そのため、焼結は粉末冶金やファインセラミックスで頻繁に使用される。

ビルドアップ・ペレタイジング

ペレタイジングは最も汎用性の高い凝集方法であり、一般的に消費財の製造に使用される。この方法は特に高速回転を伴うため、粉体粒子が結合してより大きく密度の高い粒子を形成する。

ミキシング・チャンバーの回転運動が粉体を端に押しやると、粒子は同じ経路に沿って移動する。長期的には、粒子が徐々に結合し、より粗い粒径範囲に拡散する雪だるま効果が生じます。造粒は通常、水分や結合剤を添加する湿式プロセスです。

造粒、ペレット化、マイクロペレット化およびコンディショニングは、一般的な造粒技術の一例である。各工程は、生成される顆粒のサイズ、形状、粒度分布、均一性において異なる。フロースルーミキサーまたはリングレイヤーミキシング造粒機を湿式造粒機またはペレタイザーとして使用することができます。特に大きな凝集体が必要な場合は、多段凝集を使用することができる。この場合、造粒ディスクが使用される。

インスタント製品用のスプレーおよび流動床凝集

粉体は液体に分散・溶解され、ノズルから噴霧される。噴霧プロセスは、加熱された乾燥塔または噴霧塔の上で行われる。噴霧された液滴は、高温で旋回する空気の中を下方に沈んでいく。底部に到達すると、液滴は乾燥する。加熱された粉体粒子は、任意で空気流動層内で他の粉体と凝集することができる。このようにして製造された凝集体は、一般に液体と混合すると高い溶解性を示す。流動床プロセスは、食品および製薬産業の多くの分野で使用されている。「インスタント化」された粉体は、粉塵が少なく、液相中でよく流れ、よく沈むだけでなく、分散しやすく、溶けやすい。