新機構微粒化方式による溶融素材の粉体化に関する基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 01550161
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 永井 伸樹 東北大学, 工学部, 教授 (90005231)
• 研究分担者: 平井 哲郎 東北大学, 工学部, 助手 (60108462) ; 稲村 隆夫 東北大学, 工学部, 助教授 (10143017)
• 研究期間 (年度): 1989
• 研究課題ステータス: 完了 (1989年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1989年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: 球形微粉末製造 / 泡状化液体の微粒化 / 膜状化液体の微粒化 / 二流体微粒化法 / 繊維状分裂 / 均一粒径粒子群

研究概要

本研究では、粒径10μm程度の均一で微細な球状粉末を多量生産する簡便な方法を開発することを目的とし、気泡を混入させた泡状化溶融素材を二流体微粒化する方法、および溶融素材を薄膜状にして二流体微粒化する方法につて検討するため、物性が通常の液体と著しく異なるこれら物質の分裂機構や噴霧特性を疑似流体を用いて明らかにし、次いで上記の二方法の装置設計と試作および噴射予備実験を行い、実用の可能性と性能改善の方向を探ることを目標とした。
1.溶融素材の疑似流体として溶融石油ピッチを用い、固定表面を流動する石油ピッチを高温気流により薄膜状に引き延ばして微粒化する方式を採用して、分裂機構や噴霧生成に及ぼす諸因子の影響について調べた。この結果、溶融ピッチは多くの場合おもに固体表面端部から繊維状に分裂してこれが微粒化する機構となり、おもに分裂時の液体温度の違いによる粘度変化が微粒化現象を支配する要因をなることが判明した。
2.気泡混入流動を実現してこれを微粒化する方法について、数種類のノズルを設計試作し、疑似流体として水を用いて実験的に検討した。
3.溶融素材のノズル内閉塞やノズルの摩耗を避ける構造上の工夫を考慮し、容器内に蓄えられた溶融素材を空気ノズルを用いて膜状微粒化する方法について検討した。水を用いた予備実験によると、膜厚の薄い平滑な液膜を高速気流で瞬時に微粒化する方法を採用すれば、平均粒径10μm以下の微細均一粒径粒子群の得られることが判明した。