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加湿結果

 

粉体混合機における湿潤結果は、粒子集合体内で液体がどれほど均一に分散しているか、またその過程でどのような微細構造(隙間液、毛細管ブリッジ、膜、飽和)が生じるかを示すものである。濡れ性の中心的な指標は、液体と固体表面との間の接触角θであり、これはヤングの式を通じて界面張力と関連付けられている: 

 

γ_SG = γ_SL + γ_LG · cos(θ)

この場合、以下の関係が成り立ちます:θ < 90° → 良好な濡れ性;θ > 90° → 不良な濡れ性。

  • γ_SG = 固体-気体界面張力
  • γ_SL = 固体-液体の界面張力
  • γ_LG = 液体-気体界面張力
  • θ = 接触角

接触角が小さい(0°に近い)と、粒子表面や毛細管への迅速かつ完全な濡れが促進されますが、接触角が大きいと、浸透が遅れ、濡れパターンが不均一になります。

粉末層への液体の吸収動態を記述するには、ウォッシュバーン方程式がよく用いられる。この方程式は、毛細管や多孔質層内における液体の上昇高さ l と時間 t を関連付けるものである: 

 

l² = (γ · r · cos(θ)) / (2 · η) · t

  • l = 液面の上昇高さ(m)
  • γ = 液体の表面張力(N/m)
  • r = 有効毛細管半径(m)
  • θ = 接触角(度)
  • η = 液体の動粘度(Pa・s)
  • t = 時間(秒単位)

この式は、濡れ性(接触角θ)と細孔構造(毛細管半径r)が湿潤速度を決定することを示している。実際、粉末混合機において良好な湿潤結果が得られるのは、液体を粉体表面の下方に微細に噴霧して添加し、混合室が十分に充填され、かつ粒子の相対速度が十分に高い場合である。