物性の異なる各種粉粒体系の精密微細混合・混練法による材料開発プロセスとその評価

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650785
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 佐藤 宗武 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (80081355)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩崎 智宏 大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (50295721)
• Keywords: 複合材料 / 精密微細混合 / 粒子複合化 / 材料試験 / 圧縮成形 / 表面改質 / 塑性変形 / メカニカルアロイング

Research Abstract

本年度は,銅粒子の表面にアルミナ微粒子を均一に固定化した複合粒子,および銅粒子同士を合一化させることで粒子内部にアルミナ微粒子を包含する複合粒子を調製する精密微細混合処理について検討を行った。本処理を高速楕円ローター型粉体混合機を用いて行い,混合容器内に複合化媒体としてジルコニアビーズを添加し,粒子に加わる外力を幅広く変化させた。処理中に粒子に作用する正味の圧縮エネルギーを明らかにするために,銅粒子のみを種々の操作条件下で処理し,変形した銅粒子のひずみ量から銅粒子に加えられたエネルギーを推算し,装置の操作条件との関係を明らかにした。さらに,媒体であるビーズの挙動を離散要素法によって解析することで,装置から粒子へのエネルギー伝達効率を明らかにした。これらの知見を利用することで,操作条件,すなわち試料に加えられるエネルギーを制御することによって目的とする形態の複合粒子を得ることができた。また,複合化処理および複合粒子の圧縮成形におけるアルミナ微粒子の配置の変化をモデル計算によって解析した。これによって,微粒子が均一に分散している状態から不均一な繰り返し構造となる状態まで幅広く制御することが可能となり,成形体材料の物性の定量的なコントロールが可能となった。
繊維を含む材料の開発と評価では,繊維と粉体との相互作用ならびにその成形体中での骨格構造の特徴を抽出することを目的として材料試験器を試作した。これにより,原料となる粉体および繊維の微妙な物性変化と成形体の物性との関係を明らかにするとともに,含繊維粉体混合物の造粒体およびその成形体の最適な形態,およびこれらを得る際の装置の最適操作条件を決定した。

Research Products

• [Publications] 岩崎智宏: "Analysis of the Compressing and Shearing Behavior of Powders in a Highspeed Elliptical-rotor-type Powder Mixer (HEM)"Journal of Chemical Engineering of Japan. 33,3. 499-506 (2000)
• [Publications] 岩崎智宏: "Powder Design for UV-attenuating Agent with High Transparency for Visible Light"Journal of Materials Science. 35,16. 4025-4029 (2000)
• [Publications] 岩崎智宏: "Estimation of net energy applied to powders in a newly designed bead mill"Powder Technology. (in press).