粉体・微粒子のサイズリダクション（粉砕・分級）技術

第1章 粉体・微粒子の基本物性および表面評価測定法
第1節 粉体・微粒子の基本物性および評価
　1. 粉体・微粒子の基本物性の特徴
　2. 充填性に及ぼす粒子径の影響
　3. 粉体の充填性、流動性に及ぼす粉砕機種の影響
　4. メカノケミカル反応を利用した粒子表面改質と充填性
　5. サイズリダクションと粉体物性
第2節 粒子径および粒子径分布測定法
　1. 粒子の大きさ
　 1.1 粒子径の定義
　 1.2 粒子径分布の表示法
　 1.3 代表粒子径
　2. 粒子の状態：一次粒子と凝集粒子
　3. 粒子径分布測定法
　 3.1 各種粒子径分布測定原理
　 3.2 電気的検知法(液相)
　 3.3 沈降法(液相）
　 3.4 レーザ回折/散乱法(液相・気相)
　　3.4.1 粒子からの散乱光
　　3.4.2 レーザ回折/散乱法
　 3.5 動的光散乱法
　　3.5.1 光子相関(PCS)法
　　3.5.2 周波数解析法
　 3.6 画像解析法(気相・液相)
　4. 測定試料の調整
　 4.1 湿式測定
　　4.1.1 超音波分散
　　4.1.2 濃厚試料
　 4.2 乾式測定
　5. 正確に測定するための注意点と改善ポイント
第3節 粉体の帯電測定技術
　1. 帯電量測定(電荷量の測定)
　 1.1 q/d測定
　 1.2 Q/m測定
　　1.2.1 ファラデーケージ
　　1.2.2 ブローオフ法
　　1.2.3 吸引法
　　1.2.4 磁気ブローオフ法
　　1.2.5 カスケード法
　　1.2.6 市販のQ/m測定器
　　1.2.7 ブローオフ法と吸引法の特徴
　 1.3 他の帯電量測定法
　 1.4 トナおよびキャリアの帯電に対する理論的アプローチ
　2. 帯電電位測定(表面電位の測定)
　 2.1 測定原理
　　2.1.1 振動容量型
　　2.1.2 セクター型検出法
　　2.1.3 集電型測定法
　　2.1.4 接触型表面電位測定法
　 2.2 測定条件
　　2.2.1 外形寸法
　　2.2.2 応答速度
　　2.2.3 測定感度
　 2.3 測定器の例
　　2.3.1 表面電位計
　　2.3.2 接触型表面電位計
　　2.3.3 SPMを用いた表面電位計測
第2章 粉体・微粒子のための粉砕技術の基礎と応用
第1節 粉砕操作の基礎および基本理論
　1. 固体の破壊とその条件
　2. 固体物質を構成する原子・分子の破壊
　3. 破壊の種類
　 3.1 延性破壊と脆性破壊
　 3.2 粒内破壊と粒界破壊
　 3.3 静的破壊，衝撃破壊，疲労破壊，クリープ破壊
　4. 固体の強度（単粒子破壊）
　 4.1 グリフィス理論（強度の理論）
　 4.2 理想強度と実測強度
　 4.3 単粒子（球形試験片）の強度（球圧壊強度）（実測）
　 4.4 強度に及ぼす荷重条件の影響
　　4.4.1 寸法効果
　　4.4.2 強度に及ぼす雰囲気の影響
　　4.4.3 強度に及ぼす荷重速度の影響
　5. 破壊エネルギー
　6. 破壊時における破壊エネルギーの表面エネルギーへの転換
　 6.1 破壊エネルギーと新生表面積の関係
　6.2 粉砕産物と粒度分布
　 6.3 単粒子破壊産物の粒度分布（実測）
　7. 集合粉砕の基礎
　 7.1 粉砕速度論
　 7.2 回分粉砕と連続粉砕，連続粉砕の中での開回路粉砕と閉回路粉砕，分級器内蔵粉砕
　 7.3 粉砕機の分類と段階粉砕
　 7.4 試料側からみた粉砕機の選定
　 7.5 乾式粉砕と湿式粉砕
　 7.6 低温粉砕，特殊雰囲気下での粉砕
　 7.7 粉砕エネルギー（仕事量）
　 7.8 操作条件の影響
　 7.9 粉砕促進のための方策
　 7.10 粉砕限界
　 7.11 摩耗粉・コンタミネーション
第2節 乾式および湿式粉砕技術の基礎
　1. 基本的なメカニズムと分類
　 1.1 粗砕機
　 1.2 中砕機
　 1.3 微粉砕機
　　1.3.1転動ボールミル
　　1.3.2その他のボール媒体粉砕機
　　1.3.3 ローラミル
　　1.3.4 高速回転ミル
　　1.3.5 ジェットミル
　2. 粉砕回路
　 2.1 連続式粉砕と回分式粉砕
　 2.2 開回路粉砕と閉回路粉砕
　3. 粉砕環境と粉砕機種
　 3.1 乾式粉砕と湿式粉砕
　 3.2 不活性ガス中粉砕
　 3.3 低温粉砕
　4. 粉砕法則と粉砕処理能力推定
　 4.1 粉砕法則
　 4.2 Bond の粉砕仕事指数による評価方法
　　4.2.1 粉砕仕事指数Wi の考え方と粉砕仕事量（電力原単位の推定）
　　4.2.2 ハードグローブ粉砕指数（HGI ）との関係
　5. 粉砕機動力の推定式（操作因子と粉砕エネルギー）
　 5.1 粉砕に要したエネルギーの配分
　 5.2 粉砕機動力の推定式
　　5.2.1 乾式転動ボールミル
　　5.2.2 振動ミル
　　5.2.3 媒体攪拌ミル
　　5.2.4 ローラミル
　6. スケールアップ式と粉砕機動力推定式
　 6.1 基本的な考え方
　 6.2 粉砕能力（粉砕処理量）の推算式
　　6.2.1 転動ボールミルの粉砕処理量
　　6.2.2 ローラミル
　　6.2.3 ジェットミル
　【演習：粉砕能力の推定】
　7. 操作各論
　 7.1 閉回路粉砕
　 7.2 粉砕助剤
　 7.3 湿式粉砕における分散剤
　 7.4 その他の操作例
　　7.4.1 転動ボールミル内の砕料充填率
　　7.4.2 振動ミルの振幅と振動数
　　7.4.3 ボールの大きさ
　　7.4.4 ボールの種類
　　7.4.5 媒体撹拌ミルの撹拌翼速度
　8. 粉砕機の選定
　9. 閉回路粉砕とその最適化技術
　 9.1 閉回路粉砕と循環比
　 9.2 閉回路粉砕特性の考え方
　 9.3 適切な循環比の選択
　 9.4 粒度分布の調節
　 9.5 閉回路粉砕系での分級性能の評価方法
　　9.5.1 分級効率の表現方法
　　9.5.2 部分分級効率曲線
　【演習：部分分級効率曲線の計算方法】
　　9.5.3 分級の鋭さ
　　9.5.4 分級性能
第3節 ボールミルの特徴・構造とその選定
　1. 回転式ボールミルの特徴、構造と用途
　 1.1 回転式ボールミルの特徴と用途
　 1.2 回転式ボールミルの構造と型式
　 1.3 ボールミルの運転条件
　2. 回転式ロッドミル
　 2.1 回転式ロッドミルの特徴と用途
　 2.2 回転式ロッドミルの構造と型式
　3. 振動ミル
　4. 遊星ミル
　5. ボールミルの選定について
第4節 ビーズミルの特徴および選定とその使用法
　1. ビーズミルの適用方法 微粉砕，サブミクロン分散，ナノ分散の違い
　2. ビーズミルの歴史
　3. 寿工業におけるビーズミル開発の歴史
　 3.1 Super Apex Mill 開発までの歴史
　 3.2 Super Apex Mill 開発後 微小ビーズ対応分散機 3 機種
　4. 微粉砕機 Apex Mill
　 4.1 機構
　 4.2 ビーズ分離
　 4.3 高粉砕性
　 4.4 上部投入方式
　 4.5 粉砕性能
　 4.6 微粉砕実施例
　　4.6.1 Apex Mill による硫化鉄の微粉砕
　　4.6.2 Super Apex Mill によるCaCO3の微粉砕
　　4.6.3 Super Apex Mill によるストロンチュウムフェライトの粉砕実施例
　5. 微小ビーズ対応分散機 Super Apex Mill, All Sepa-Apex Mill, Dual Apex Mill
　 5.1 微小ビーズ対応分散機の機構
　 5.2 遠心分離によるビーズ分離の効果
　 5.3 微小ビーズ対応分散機による分散メカニズム
　 5.4 微小ビーズ対応分散機における分散条件の設定
　　5.4.1 原料条件
　　5.4.2 運転条件（ビーズ径，ローター周速）
　　5.4.3 運転動力
　　5.4.4 運転圧力，運転温度
　　5.4.5 縦型方式
　　5.4.6 前分散の必要性
　 5.5 微小ビーズ対応分散機の分散実施例
　　5.5.1 TiO2の分散実施例（微小ビーズの効果）
　　5.5.2 有機顔料の分散（微小ビーズにおけるローターピン周速の効果）
　　5.5.3 シリカの分散例（ビーズ径，周速の効果）
　　5.5.4 サブミクロン分散（微小ビーズによるサブミクロン分散）
　　5.5.5 分散実施例一覧
　6. 機種
　7. まとめ
第5節 超音速湿式ジェットミルの特徴および分散原理とその事例
　1. 超音速湿式ジェットミルの分散原理
　 1.1 液滴の加速
　 1.2 湿式ジェットミルと乾式ジェットミル
　 1.3 液滴衝突によるナノ粒子の分散
　2. 超音速湿式ジェットミル装置仕様
　 2.1 装置の特長
　 2.2 装置構成
　 2.3 仕様
　3. 超音速湿式ジェットミルを用いた分散事例
　 3.1 チタン酸バリウム
　 3.2 アルミナ
　 3.3 金属粒子
第6節 乾式ジェットミルの原理とその最新技術
　1. ジェットミルの原理
　 1.1 ジェットミルの粉砕理論
　2. ジェットミルによる粉砕例
　3. 衝突板型ジェットミル
　4. ヘリウムガス循環式ジェットミル
第7節 粉砕助剤の活用法
　1. 乾式超微粉砕における粉砕助剤
　 1.1 粉砕助剤の種類と助剤効果
　 1.2 粉砕助剤の作用機構
　 1.3 粉砕助剤の選定と添加量
　2. 湿式粉砕における粉砕助剤
　 2.1 粉砕助剤の種類と助剤効果
　 2.2 粉砕助剤の作用機構と選定基準
第8節 粉砕におけるメカノケミカル効果とその工学的活用法
　1. メカノケミストリー
　2. 機械的活性による相転移
　3. 直接合成～乾式粉砕によるCaO-TiO2からのCaTiO3微粒子合成～
　4. 直接合成～湿式粉砕によるケイ酸カルシウム水和物微粒子合成～
　5. 乾式粉砕と溶液処理の組み合わせによる有価物回収～タルクからのMg抽出～
　6. カオリナイトからゼオライト合成
　7. ITOスクラップからのIn回収
　8. 重油燃焼媒（EP Dust）からのバナジウム回収
　9. バイオマスの熱分解による水素製造
第9節 粉砕工程におけるシミュレーション
　1. メディアミルのシミュレーション
　 1.1 離散要素法シミュレーション
　 1.2 乾式転動ボールミルのシミュレーション
　　1.2.1 シミュレーションパラメータの決定
　　1.2.2 乾式転動ボールミルによる粉砕実験
　　1.2.3 粉砕速度と衝突エネルギーの相関
　 1.3 湿式媒体撹拌ミルのシミュレーション
　　1.3.1 媒体撹拌ミル内メディア運動の観察と粉砕実験
　　1.3.2 媒体撹拌ミルシミュレーションの妥当性
　　1.3.3 粉砕速度とビーズの動きの関係
　　1.3.4 粒子径ならびに粒子径分布の予測
　　1.3.5 アジテータ形状の影響
　　1.3.6 ビーズ充填率とロータ回転数の影響
　　1.3.7 ピン長の影響
　2. 粉砕プロセスにおけるシミュレーションの今後の展望
第10節 粉砕工程の新たなニーズへの対応
　1. 金属コンタミネーションゼロへの挑戦
　 1.1 オールセラミック機械式微粉砕機
　 1.2 構造
　 1.3 特長
　　1.3.1 高い粉砕性能
　　1.3.2 金属コンタミネーション量
　2. ジェットミルから省エネルギー粉砕へ
　 2.1 高冷却型機械式微粉砕機
　 2.2 構造
　 2.3 特長
　　2.3.1 粉砕効率の比較
　　2.3.2 粉砕時の発熱
　　2.3.3 粉砕の性能
　3. 乾式でのサブミクロン領域への連続粉砕
　 3.1 分級機内蔵型乾式媒体撹拌ミル
　 3.2 構造
　 3.3 特長
　　3.3.1 粉砕標準条件
　　3.3.2 サブミクロン粒子の生産
　　3.3.3 省エネルギー
　　3.3.4 低媒体摩耗量
第3章 粉体・微粒子製造プロセスにおける分級操作
第1節 分級の操作原理と分級効率
　1. 粒度分級の評価法
　 1.1 部分分離効率による評価
　 1.2 ニュートン効率による評価
　2. 流体分級の理論
　 2.1 上昇流分離理論
　 2.2 水平流分離理論
　　2.2.1 装置内に混合がない場合
　　2.2.2 装置内で流れに垂直方向に混合がある場合
　 2.3 サイクロン分級における分離理論
　3. 各種の分級機
　 3.1 篩による分級
　 3.2 慣性力分級機
　 3.3 遠心力分級機
　4. 数値シミュレーション結果
　5. 改良型サイクロンによる微粒子の分級
　6. 強制回転方式の分級装置
第2節 湿式分級装置の特性および粒子径に関する分級操作
　1. 水篩分級装置
　 1.1 上昇流型
　 1.2 水平流型
　2. 水平流型の水篩装置の改良
　3. 電場印加型水篩の分級理論
　4. 電場を印加した場合の結果
　5. 入口部が二層と三層の粒子分離特性
　6. 液体サイクロン
第3節 乾式分級装置の特性および操作法
　1. 分級についての概論
　 1.1 各種の分級機の種類と選定
　 1.2 分級機を選定するにあたり考慮すべき事柄
　 1.3 サブミクロン高精度分級のスケールアップ上の問題点
　　1.3.1 微粉領域での分散
　　1.3.2 コンタミネーション
　2. 分級機のスケールアップ
　 2.1 強制渦型遠心分級機の場合
　 2.2 自由渦型遠心分級機の場合
　 2.3 慣性分級機の場合
　　2.3.1 分級理論
　　2.3.2 構造および分級フロー
　3. ハイブリッド化についての考察
　 3.1 ハイブリッドシステムの機種と選定
　 3.2 IDS分級・粉砕機の構造とスケールアップ
　 3.3 スーパーハイブリッドミルの技術コンセプト
　 3.4 スーパーハイブリッドミルの構造とスケールアップ
　4. 結言
第4節 篩い分け操作の基礎と最適な選定
　1. 篩い分け操作の種類
　 1.1 代表的な篩い分け装置
　　1.1.1 ジャイロシフター
　　1.1.2 スクエアシフター
　　1.1.3 トゥルーバランス・シフター
　　1.1.4 円形振動篩
　　1.1.5 振動モーター同期篩
　　1.1.6 エアジェットシーブ
　　1.1.7 ブロワシフター
　　1.1.8 スラリースクリーナー
　　1.1.9 円形強制篩
　 1.2 インライン・シフター（食品異物除去をテーマに紹介する）
　　1.2.1 異物対策装置を選定する際のポイント
　　1.2.2 インライン異物除去装置
　　1.2.3 食品製造におけるインライン・シフターの位置づけ
　2. 篩い分け装置の選定
第5節 分級操作におけるトラブル事例とその対策
　1. トラブル時のチェックポイント
　 1.1 ローター回転数と流体流量
　 1.2 粉体流量
　 1.3 原料粉体の特性
　 1.4 分級雰囲気
　2. 分級トラブルの対策
　 2.1 付着対策
　 2.2 摩耗対策
　 2.3 凝集対策
　 2.4 酸化および粉塵爆発対策
　3. 実ラインでのトラブル事例と対策
第4章 粉砕と分級の相互関係および連続運転システムとその最適化
　1. 粉砕方式と粉砕回路
　2. 閉回路粉砕のフロー
　3. 閉回路粉砕の理論
　 3.1 理想分級による設計理論
　　3.1.1 外部分級型閉回路粉砕への適用
　　3.1.2 分級機内蔵型粉砕機への適用
　 3.2 逐次計算による設計理論
　　3.2.1 逐次計算の手法
　　3.2.2 粉砕特性式と分級特性式
　　3.2.3 逐次計算による閉回路粉砕の動特性解析
第5章 噴霧乾燥技術の基礎と応用
第1節 噴霧乾燥法の基礎
　1. 粉末化（エンカプスレーション）
　2. 噴霧乾燥法について
　3. 乾燥について
　4. 噴霧乾燥機の構成
　5. 粉末への包括原理
　6. 噴霧乾燥粉末の緩和現象
第2節 噴霧乾燥装置の特徴と微粒化機構
　1. スプレードライヤの特徴
　 1.1 スプレードライヤの構成
　 1.2 スプレードライヤの乾燥時間
　 1.3 製品形状
　2. 微粒化機構
　 2.1 回転ディスク
　 2.2 加圧ノズル
　 2.3 二流体ノズル
　 2.4 特殊加圧ノズル（加圧二流体ノズル）
　 2.5 特殊二流体ノズル（ツインジェットノズル）
第3節 噴霧乾燥におけるトラブル事例とその対策
　1. ハード的トラブルとその対策
　 1.1 アトマイザ（回転式微粒化装置）の点検整備
　 1.2 加圧ノズルの点検整備
　 1.3 加熱装置の点検整備
　 1.4 付属設備の点検整備
　　1.4.1 ファン，ブロワ
　　1.4.2 製缶品
　　1.4.3 計器，制御機器
　2. ソフト的トラブルとその対策
　 2.1 乾燥室
　 2.2 サイクロン
　 2.3 バグフィルタ
　 2.4 ディスクおよびアトマイザ
第４節 噴霧乾燥によるマイクロカプセル化
　1. マイクロカプセル調製への応用
　 1.1 原材料の調製
　 1.2 マイクロカプセル調製法
　 1.3 マイクロカプセルの構造
　2. マイクロカプセル調製例
　 2.1 スプレードライ法による温度・湿度応答性マイクロカプセルの調製
　 2.2 スプレードライ法による魚油含有マイクロカプセル調製
　 2.3 スプレードライ法によるMacadamia oilのマイクロカプセル化
　 2.4 えんどう豆タンパク質での安定化されたO/Wエマルションのスプレードライ後の安定化向上のためのペクチン添加の影響
　 2.5 その他の調製例
第6章 粉体ハンドリングにおけるトラブル事例およびその解決法
第1節 粉体貯槽におけるトラブル事例・要因およびその対策
　1. 貯槽に要求される機能
　2. 容器に加わる力
　3. 貯槽のトラブル
　 3.1 マスフローとファネルフロー
　 3.2 閉塞の要因とその対策
　 3.3 偏析の要因とその対策
　4. 貯槽のトラブルにかかわる粉体物性の評価
第2節 粉体の供給および計量におけるトラブルと対策
　1. 供給装置の基本構成と機能
　 1.1 基本機能の構成
　 1.2 排出機能
　 1.3 移送機能
　 1.4 供給機能
　　1.4.1 定量性
　　1.4.2 可変制御性
　2. 供給装置に要求される課題
　 2.1 シール性
　 2.2 汎用性
　 2.3 粉体粒子への無害性
　 2.4 環境への無害性
　3. 供給装置の種類と選定
　 3.1 往復運動式
　 3.2 振動式
　 3.3 回転運動式
　 3.4 エンドレス・ベルト式
　 3.5 その他
　4. 粉体の計量
　 4.1 質量管理型連続定量供給：コンスタントフィードウェア
　　4.1.1 ベルトスケール型
　　4.1.2 ロスインウェイト型
　 4.2 質量管理型の間欠式定量供給：ダブルホッパ・フィーダ
　 4.3 バッチ計量　BATCH:回分
　　4.3.1 ホッパスケール
　　4.3.2 組み合わせスケール
　 4.4 計量の精度
　5. 供給装置のトラブル実例と対策
第3節 粉体の輸送におけるトラブルと対策
　1. 粉体の輸送装置の分類と特徴
　2. 高濃度輸送を困難にする物性と空気輸送における対策
　 2.1 ブロータンク輸送の自律調節作用
　 2.2供給量の制御
　 2.3高圧空気輸送装置の選定と操作条件
　3. 輸送機に要求される性能と特性
　 3.1要求仕様の把握
　 3.2輸送機の設計に必要な事項
　　3.2.1物性
　　3.2.2装置の性能
　　3.2.3製品への影響
　　3.2.4環境への影響
　　3.2.5電気計装関連
　　3.2.6 その他
　4. 輸送装置のトラブル実例と対策
　 4.1空気輸送のトラブル
　　4.1.1輸送風速
　　4.1.2摩耗
　　4.1.3 その他
　 4.2機械式輸送のトラブル
　　4.2.1 チェーンコンベヤ
　　4.2.2 ベルトコンベヤ
　　4.2.3 バケットエレベータ
　　4.2.4 その他