高圧湿式ジェットミルを用いたナノ粒子の水中への分散 Dispersion of Nanoparticles in Water Using a High Pressure Wet-type Jet Mill

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著者

    • 田中 邦明 TANAKA Kuniaki
    • (株)スギノマシンプラント機器事業部 微粒装置課 Wet Jet Mill Design Section, Plant Equipment Department, Sugino Machine Limited
    • 熊沢 英博 KUMAZAWA Hidehiro
    • 富山大学工学部 物質生命システム工学科 Department of Chemical Process Engineering and Faculty of Engineering, Toyama University

抄録

ナノメーターサイズの粒子(ナノ粒子)は凝集力が非常に強く, その分散の良否が加工工程あるいは焼結体などの最終製品に大きな影響を与える. したがって, ナノ粒子の分散技術は産業界において重要な要素技術として位置付けられている.<BR>本研究では, ナノ粒子の分散が可能である高圧湿式ジェットミルを用いて, SiO<SUB>2</SUB>(一次粒子径:約20 nm)およびAl<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>(一次粒子径:約13 nm)を水中へ分散させ平均粒径と操作条件の関係および平均粒径と生成サスペンション粘度の関係を考察した.<BR>体積平均径(<i>d</i><SUB>v</SUB>)は両粒子とも処理圧力(<i>P</i>), 通過回数(<i>N</i>)および粒子濃度(<i>C</i>)の増加に伴い減少するが, 一次粒子径までは減少しない. SiO<SUB>2</SUB>の場合, 凝集粒子径は一次粒子径の5.9-7.4倍, Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>の場合は6.5-8.1倍となり, 一次粒子径が小さいほど分散が難しい. 各種条件において, <i>d</i><SUB>v</SUB>とエネルギー散逸速度(ε)は両対数紙上では直線関係を示し, その傾きは−0.03である. 生成サスペンションのレオロジー特性については, 両粒子とも<i>N</i>=0では塑性を示すが, <i>N</i>≧1では擬塑性を示し, <i>N</i>の増大とともに擬塑性の程度は減少し, <i>N</i>≧10では見かけ上ニュートン性を示す.

The quality of dispersion of nanoparticles, which agglomerate strongly, greatly influences the processing process and the quality of final products such as sintered bodies. Therefore, the technology of nanoparticle dispersion is considered as an important element in industry.<BR>In the present work, aqueous suspensions of nanoparticles were produced by a high pressure wet-type jet mill, using SiO<SUB>2</SUB> (primary particle diameter: about 20 nm) and Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> (primary particle diameter: about 13 nm) as dispersed particles. The effects of the operating conditions on the mean size of particles, and the relation of the mean particle size to aqueous suspension viscosity were examined.<BR>The volumetric mean diameter (<i>d</i><SUB>v</SUB>) decreased with increasing processing pressure (<i>P</i>), number of passages (<i>N</i>) and concentration of particles (<i>C</i>), but did not decrease to the primary particle size. The agglomerated particle size was 5.9-7.4 and 6.5-8.1 times the primary particle size for SiO<SUB>2</SUB> and Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>, respectively. Therefore, dispersion became increasingly difficult as primary particle size decreased. For all the present experimental conditions, the relationship between <i>d</i><SUB>v</SUB> and the energy dissipation rate (ε) could be expressed by a straight line with a slope of −0.03 on logarithmic paper. Aqueous suspensions of both types of particles exhibited plastic behavior at <i>N</i>=0, and pseudo-plastic behavior at <i>N</i>≥1. Furthermore, the pseudo-plasticity decreased with increasing <i>N</i>, and at <i>N</i>≥10 the aqueous suspensions apparently exhibited Newtonian behavior.

収録刊行物

  • 化学工学論文集

    化学工学論文集 30(3), 325-331, 2004-05-20

    公益社団法人 化学工学会

参考文献:  11件中 1-11件 を表示

被引用文献:  2件中 1-2件 を表示

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10013341571
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    6962782
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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