流動性
流動性は物質の不変の特性ではなく、粉末、添加剤、および混合プロセスの相互作用によって生じるものです。特に流動性の悪い粉末の場合、ごく少量の流動助剤がその効果を発揮できるかどうかは、混合方法によって決まります。その前提となるのは、効率的かつ短時間で、かつ穏やかに行われる混合プロセスです。そうして初めて、不必要な締固め、分離、または凝集物の形成を引き起こすことなく、添加剤を粒子の接触点に的確に分散させることができます。
流動性を評価するために、さまざまな指標が用いられます。実用的で簡便な指標の一つが、傾斜角（堆積角とも呼ばれる）です。これは、自由に積み上げられた粉末の円錐の傾斜角度を表し、以下の幾何学式から求められます：
tan(α) = H/R
- • αは傾斜角
- • Hは堆積円錐の高さ
- • Rは底面の半径
斜角が小さいほど流動性が良好であることを示し、大きいほど粘着性があるか、流動性が悪いことを示します。斜角は流動助剤の使用に敏感に反応しますが、これらが均一に分散されている場合にのみ再現性があります。まさにここに、適切な混合コンセプトの重要性が表れています。
信頼性の高い定量的な記述を行うために、アンドルー・ジェニケ・シェーバー試験が頻繁に用いられます。この試験により、一軸圧縮強度 σc と主法線応力 σ1 の関係を記述する、いわゆる流動関数 FF が得られます：
FF = σ1/σc
これらの特性値に基づいて、粉末を分類し、サイロの流動特性を決定することができます。これは、例えば、排出口、壁の傾斜、排出補助装置の設計などに役立ちます。流動関数が大きいほど、材料の流動性は高くなります。例えば、FF<4の粉末は流動性が悪いとみなされますが、FF>10の物質は自由流動性があります。
重要な点は、流動助剤の効果は量ではなく、その分布によってもたらされるということです。効率的で材料を傷めない混合プロセスにより、流動性を的確に改善し、傾斜角を低減し、流動関数をシフトさせることが可能です。それにより、搬送から貯蔵、計量に至るまでのプロセスチェーン全体を安定化させることができます。
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