ウェット
濡れとは、液体が固体表面と接触し、そこに広がる物理的現象です。液体と固体の境界には界面が生じ、そのエネルギー特性によって濡れ挙動が決まります。この文脈における粉末の湿潤とは、粉末状の多孔質粒子集合体への液体の浸透と分散を指します。
濡れ性は、固体、液体、気体相間の界面張力によって影響を受けます。重要な指標は、ヤングの式で表される接触角です。
γSG = γSL + γLG ⋅cos(θ)
γ_SG は固体と気体の間の界面張力、γ_SL は固体と液体の間の界面張力、γ_LG は液体と気体の間の界面張力です。θ は接触角です。接触角が小さいほど濡れ性が良く、接触角が大きいほど疎水性表面であることを示します。多孔質の粉末堆積物では、ラプラス方程式で表される毛細管圧力も影響を与えます。
Δp = r ⋅ 2 γLG ⋅ cos(θ)
r は、有効細孔半径または毛細管半径を表します。細孔が小さく、親水性の表面を持つ微粉末は、強い毛細管吸引力によって液体を素早く吸収します。疎水性または粗細孔のシステムでは、液体を均等に分散させるために、より高い圧力またはより強力な混合が必要となります。
粉末中の液体の分散は、通常 2 つのステップで行われます。まず、粒子表面に液体の膜が形成され、その後、液体が粒子内部に浸透します。湿潤の速度と均一性は、液滴のサイズ、液滴の衝撃エネルギー、液体の粘度と表面張力、および粒子の形態に大きく依存します。成分の濡れ性の違いにより、凝集が促進または抑制され、製品構造に大きな影響を与えます。
amixon® ミキサーは、粉末を意図的に湿潤させるさまざまなプロセスを可能にします。液体は、単成分ノズルまたは二成分ノズルを介して投入することができます。その際、液滴のサイズと衝突速度を調整して、微細な分散または凝集体の意図的な初期化を実現することができます。あるいは、液体をコンパクトなジェットとしてミキシングベッド上に上から噴射することも可能であり、これは特に粘性のある液体や泡立ちやすい液体に有効です。もう 1 つの方法は、蒸気を導入して、凝縮した蒸気が粒子上に均一な液膜を形成する方法です。
場合によっては、液体を添加する前に混合物を排気することが有効です。気相を除去することで、粒子堆積物の細孔空間が脱気されます。その後、液体を添加すると、生じる圧力差により、液体はより速く、より深く粒子堆積物に浸透することができます。この方法は、粉末の自然な多孔性を最大限に活用し、特に、微細な親水性粉末や、高液含有量を均一に吸収する必要がある配合において、液体の吸収性を向上させます。