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粉体・ナノ粒子の創製と製造・処理技術

基礎物性からプロセス設計の実務・トラブル処理まで
Process Design and Trouble Shooting in Powder & Nanoparticle Processing

●執筆者(50音順、敬称略)
秋山 聡 日清エンジニアリング株式会社 エンジニアリング事業本部 プラント第二部 部長 博士(工学)  
朝日 正三 株式会社徳寿工作所 研究開発部 部長
伊ヶ崎 文和 独立行政法人産業技術総合研究所 名誉リサーチャー 工学博士
石戸 克典 トリプルエーマシン株式会社 代表取締役 博士(工学)
伊藤 均 株式会社セイシン企業 プラント事業部 技術顧問
伊藤 光弘 太平洋セメント株式会社 江南小野田水泥有限公司 総経理 博士(工学)
院去 貢 ケミマ・ラボ 代表 博士(工学)   
榎本 兵治 東北大学 名誉教授 工学博士
遠藤 茂寿 技術研究組合単層 CNT 融合新材料研究開発機構 CNT 事業部 主任研究員 工学博士
遠藤 貴士 独立行政法人産業技術総合研究所 中国センター バイオマスリファイナリー研究センター 
セルロース利用チーム 研究チーム長
大川原 知尚 大川原化工機株式会社 専務取締役
大西 忍 株式会社西村機械製作所 営業部 部長
大矢 仁史 北九州市立大学 国際環境工学部エネルギー循環化学科 教授 博士(工学)
大山 潤 株式会社菊水製作所 技術センタ 開発部 技研課 課長
大和田 秀二 早稲田大学 理工学術院創造理工学研究科 地球・環境資源工学専攻 教授 工学博士
岡本 秀征 Sumitomo Metal Mining Chile, LTDA. Chief Metallurgist 博士(工学)
荻 崇 広島大学 大学院工学研究院 物質化学工学部門 化学工学専攻 助教 博士(工学)
奥山 喜久夫 広島大学 大学院工学研究院 物質化学工学部門 化学工学専攻 特任教授 工学博士
小野 和博 株式会社セイシン企業 開発事業部 材料開発課 課長
加納 純也 東北大学 多元物質科学研究所 教授 博士(工学)
鎌田 智巳 株式会社セイシン企業 受託事業部 機能性材料営業課 次長
木俣 光正 山形大学 大学院理工学研究科 物質化学工学分野 准教授 博士(工学)
木村 隆俊 株式会社日本ネットワークサポート 佐野工場 成形グループ マネジャー 博士(工学)
久保 泰雄 永田エンジニアリング株式会社 代表取締役会長
車田 研一 福島工業高等専門学校 物質工学科 専攻科物質・環境システム工学専攻 教授 博士(工学)
桑木 賢也 岡山理科大学 工学部 機械システム工学科 教授 博士(工学)
源川 拓磨 筑波大学 生命環境系 助教 博士(農学)
後藤 邦彰 岡山大学 大学院自然科学研究科 化学生命工学専攻 教授 工学博士
小波 盛佳 フルード工業株式会社 執行役員研究開発室長 千葉大学・鹿児島大学等非常勤講師
元日曹エンジニアリング株式会社 技術開発研究所長 工学博士 技術士(機械)
小林 敏勝 小林分散技研 代表 博士(工学)
齋藤 公児 新日鐵住金株式会社 参与 製銑技術部長 理学博士
齋藤 文良 東北大学 名誉教授 工学博士
酒井 幹夫 東京大学 大学院工学系研究科 レジリエンス工学研究センター 准教授 博士(工学)
坂本 秀一 新潟大学 工学部 機械システム工学科 准教授 学術博士
笹辺 修司 ホソカワミクロン株式会社 粉体工学研究所 第 3 研究室
獅子内 優 北海道大学 大学院工学院 修士(工学)
下田 良一 株式会社日清製粉グループ本社 技術本部 生産技術研究所 所次長
鈴木 高広 近畿大学 生物理工学部 生物工学科 教授 農学博士
鈴木 道隆 兵庫県立大学 大学院工学研究科 機械系工学専攻 環境エネルギー工学部門 教授 博士(工学)
高井 千加 名古屋工業大学 先進セラミックス研究センター 講師 博士(工学)
辰巳 昌典 株式会社プラスチック工学研究所 技術開発部 取締役 部長
立元 雄治 静岡大学 大学院工学研究科 化学バイオ工学専攻 准教授 博士(工学)
田中 敏嗣 大阪大学 大学院工学研究科 機械工学専攻 教授 博士(工学)
田中 眞人 新潟大学 自然科学系 フェロー 名誉教授 工学博士
棚橋 満 名古屋大学 大学院工学研究科 物質制御工学専攻 講師 博士(工学)
種谷 真一 種谷技術士事務所 所長 理学博士 技術士(農業)  
崔 光石 独立行政法人労働安全衛生総合研究所 電気安全研究グループ 上席研究員 博士(工学)
辻 孝三 製剤技研 代表 工学博士
堤 大三 京都大学 防災研究所 准教授 博士(農学)
椿 淳一郎 JHGS 株式会社 こな椿ラボ 主宰 名古屋大学 名誉教授 工学博士
津吹 幸久 株式会社セイシン企業 開発事業部 日光開発課 課長
所 千晴 早稲田大学 理工学術院 准教授 博士(工学)
内藤 牧男 大阪大学 接合科学研究所 教授 工学博士
中上 博秋 日本ジェネリック株式会社 研究開発本部長 兼 医薬研究所長 博士(薬学)
中里 勉 鹿児島大学 大学院理工学研究科 化学生命・化学工学専攻 准教授 博士(工学)
中村 一穂 横浜国立大学 大学院工学研究院 准教授 博士(工学)
中村 圭太郎 株式会社日清製粉グループ本社 技術本部 生産技術研究所 粉体研究室 主任研究員
博士(工学)  
中村 正秋 中村正秋技術事務所 代表 工学博士
中本 剛 千葉大学 大学院工学研究科 人工システム科学専攻 機械系コース 教授 工学博士
永禮 三四郎 株式会社奈良機械製作所 プロジェクトチーム・アルファ 次長
根本 源太郎 大川原化工機株式会社 開発部 課長 修士
野田 直希 一般財団法人電力中央研究所 博士(工学)
萩原 恒夫 東京工業大学 大学院理工学研究科 産官学連携研究員 山形大学 
有機エレクトロニクス研究センター 客員教授 理学博士
長谷川 修一 アマノ株式会社 環境事業本部 専門部長
羽多野 重信 株式会社ナノシーズ 技術顧問 富山大学非常勤講師 中部大学 PBL 講師 工学博士
菱沼 一夫 菱沼技術士事務所 代表 博士(農学) 技術士(経営工学)
平島 剛 九州大学 大学院工学研究院 地球資源システム工学部門 教授 工学博士
二村 光司 二村技術士事務所 工学博士 技術士(機械)
槇野 利光 槇野産業株式会社 代表取締役
牧野 尚夫 一般財団法人電力中央研究所 主席研究員 工学博士
増田 弘昭 神戸学院大学 ライフサイエンス産学連携センター 特別招聘研究員 工学博士  
松本 幹治 横浜国立大学 名誉教授 日本液体清澄化技術工業会・元会長・現顧問
一般社団法人日本粉体工業技術協会「粉体ハンドリング分科会」コーディネータ 工学博士
松山 達 創価大学 工学部 環境共生工学科 教授 博士(工学)
三角 隆太 横浜国立大学 大学院工学研究院 機能の創生部門 特別研究教員 博士(工学)  
三宅 英雄 株式会社アイテック 経営企画室 室長
宮本 智三 エステック株式会社 営業本部 技術グループ 設計部長
村上 徹 アイシン産業株式会社 代表取締役社長
村瀬 和典 中央大学 理工学部 応用化学科 教授 工学博士
森 隆昌 法政大学 生命科学部 准教授 博士(工学)
森 康維 同志社大学 理工学部 化学システム創成工学科 教授 工学博士
蜑コ 晧男 一般財団法人金属系材料研究センター 主席研究員 工学修士
山田 昌治 工学院大学 工学部 応用化学科 教授 工学博士
湯淺 宏 松山大学 薬学部 医療薬学科 製剤学研究室 教授 薬学博士
横山 豊和 ホソカワミクロン株式会社 粉体工学研究所 フェロー 博士(工学)
吉田 順 清水建設株式会社 技術研究所総合解析技術センター センター所長 博士(工学)
吉田 照男 吉田技術士事務所 所長 技術士(機械)  
吉田 英人 広島大学 大学院工学研究院 化学工学専攻 教授 工学博士
吉原 伊知郎 株式会社奈良機械製作所 フェロー 技術士(機械)
米澤 徹 北海道大学 大学院工学研究院 材料科学部門 マテリアル設計講座 教授 博士(工学)  
綿野 哲 大阪府立大学 大学院工学研究科 物質・化学系専攻 教授 博士(工学)


●総目次

第1章 粉体・ナノ粒子の機能性とその利用

第1節 粉体であることの優位性とその応用  (後藤 邦彰)  
 1. 粉体であること  
 2. 粉体にすることで得られる特性変化   
  2.1 比表面積と表面・界面が関与する特性   
  2.2 分割することで発現する特性   
  2.3 付着性  
 3. 粉体にするときに気を付けること
第2節 ナノ粒子の機能性と工学的応用  (荻 崇,奥山 喜久夫)  
 1. ナノ粒子の特徴と期待される機能   
  1.1 物理的な特性変化   
  1.2 化学的な特性変化  
 2. ナノ粒子材料の工学的応用  
 3. ナノ粒子材料製造のプロセス・工学的アプローチ  
 4. 今後のナノ粒子材料の展望
第3節 食品における粉体・ナノ粒子の利用と機能性  (種谷 真一)  
 1. 微粉末化機能性食品   
  1.1 微粉末粉砕法     
    (1) 砕料自体をぜい性破壊可能な強度にする     
    (2) 粉砕・分級のシステム化   
  1.2 食品微粉砕素材  
 2. シクロデキストリン包接体を用いた機能性食品   
  2.1 シクロデキストリンの構造と包接   
  2.2 シクロデキストリンの食品への応用   
  2.3 コエンザイム Q10 のγ-シクロデキストリン包接  
 3. ナノカプセル食品(リン脂質包接体)  
 4. マイクロカプセル食品  
 5. 低カロリー食品
第4節 医薬品における粉体・ナノ粒子の利用と機能性  (種谷 真一)  
 1. 酸素輸液剤  
 2. タンパク質固定化用担体   
  2.1 物理吸着によるタンパク質の固定化担体     
    (1) ポリスチレン系ラテックス     
    (2) 赤血球     
    (3) ゼラチン微粒子     
    (4) 金属微粒子   
  2.2 化学吸着によるタンパク質の固定化担体     
    (1) 官能基を導入したポリスチレンラテックス     
    (2) ポリメタクリル酸 2-ヒドロキシエチル系微粒子     
    (3) ポリアクリルアミド微粒子     
    (4) ポリメタクリル酸グリシジル系微粒子     
    (5) 磁性微粒子  
3. DDS と微粒子   
  3.1 ドラッグデリバリーシステム(Drug Delivery System:DDS)   
  3.2 薬剤の徐放化     
    (1) リポソームあるいはリピッド(脂質)ベシクル     
    (2) ナノカプセル     
    (3) ミクロスフェア     
    (4) ナノスフェア   
  3.3 薬剤のターゲティング     
    (1) 温度応答性リポソームおよび高分子ミセル     
    (2) ダブルターゲティングシステムの考え方   
  3.4 エアロゾル粒子     
    (1) 粒子径と気道沈着との関係     
    (2) 薬剤と吸引方法
第5節 化粧品における粉体・ナノ粒子の利用と機能性  (鈴木 高広)  
 1. アジア地域の化粧品市場と粉体技術  
 2. 化粧品の粉体用途  
 3. 化粧品用粉体の光学的機能   
  3.1 粉体の屈折率   
  3.2 化粧品に用いるナノ粒子  
 4. 化粧品の紫外線防御剤  
 5. 化粧品のナノリスクの現状

第2章 粉体の基礎物性と測定

第1節 粒子径とその測定技術  (森 康維)  
 1. 粒子径とは  
 2. 代表粒子径と粒子径測定法  
 3. 平均粒子径  
 4. 粒子径分布(粒度分布)  
 5. 粒子径測定技術  
 6. 固相計測法   
  6.1 電子顕微鏡法     
      @ショウノウ・ナフタリン法     
      Aペースト希釈法     
      Bろ過法     
      C気中沈着法   
  6.2 原子間力顕微鏡法   
  6.3 その他の固相計測法  
 7. 液相計測法   
  7.1 動的光散乱法   
  7.2 レーザー回折・散乱法   
  7.3 沈降法   
  7.4 電気的検知帯法(コールター・カウンター法)   
  7.5 超音波減衰法   
  7.6 小角 X 線散乱法および小角 X 線回折法   
  7.7 その他の液相計測法    
   7.7.1 IG 法    
   7.7.2 粒子追跡法    
   7.7.3 アルキメデス法    
   7.7.4 クロマトグラフィー法     
    (1) FFF 法     
    (2) HDC 法  
 8. 気相計測法   
  8.1 パーティクルカウンター   
  8.2 モビリティアナライザー(differential mobility analyzer:DMA)法   
  8.3 拡散(ディフュージョン)バッテリー法   
  8.4 衝突分離(インパクター)法
第2節 粒子形状の表現方法  (大矢 仁史)  
 1. 粒子形状を表す用語  
 2. 粒子形状の定量的記述   
  2.1 形状係数   
  2.2 形状指数   
  2.3 その他の粒子形状表現法  
 3. 粒子形状の分布
第3節 粒子の密度とその測定  (伊ヶ崎 文和)  
 1. 密度の定義   
 2. 液体置換法  
 3. 気体置換法
第4節 比表面積とその測定  (伊ヶ崎 文和)  
 1. 比表面積測定法の種類   
 2. 空気透過法  
 3. 気体(ガス)吸着法  
 4. 空気透過法と気体吸着法との測定結果の比較
第5節 粉粒体の濡れ性とその測定法  (松本 幹治)  
 1. 粉粒体の濡れ現象と濡れの形式  
 2. 固体表面の濡れと表面張力の関係  
 3. 濡れおよび接触角の測定法   
  3.1 湿潤熱法   
  3.2 液滴法   
  3.3 (h−ε)法   
  3.4 毛細管法    
   3.4.1 細管内の液の移動現象     
     (a) 水平管の場合     
     (b) 垂直管の場合    
   3.4.2 粉粒体層への液の移動(浸透) (Washburn 法)    
   3.4.3 Washburn 法の適用例    
   3.4.4 Bartell 法    
   3.4.5 粉粒体を円管に充填して接触角を測定する方法の問題点   
  3.5 CST(毛細管吸引時間)法    
   3.5.1 測定原理    
   3.5.2 CST 法の測定例   
  3.6 定流量法   
  3.7 接触角に及ぼす因子   
  3.8 粉粒体の濡れ・接触角測定の課題

第3章 粉体層・粒子群の特性

第1節 液中に懸濁している粒子の挙動  (椿 淳一郎)  
 1. 希薄系スラリー   
  1.1 沈降   
  1.2 拡散   
  1.3 電場・磁場中での運動  
 2. 濃厚系スラリー   
  2.1 粒子濃度と粒子接触点数   
  2.2 粒子間力    
   2.2.1 疎水性相互作用    
   2.2.2 ファンデルワールス力と静電気力    
   2.2.3 界面活性剤   
  2.3 凝集    
   2.3.1 粒子の衝突    
   2.3.2 凝集速度    
   2.3.3 シュルツ・ハーディー則    
   2.3.4 凝集形態  
 3. 沈降・堆積挙動   
  3.1 沈降   
  3.2 堆積
第2節 スラリーの特性と挙動  (椿 淳一郎)  
 1. 流動性   
 2. 充填特性
第3節 ナノ粒子スラリーの特性評価  (森 隆昌)  
 1. 沈降試験  
 2. 流動曲線の測定  
 3. 沈降静水圧測定法  
 4. 直接観察法  
 5. 浸透圧測定法  
 6. スラリー評価で重要なこと
第4節 ナノ粒子の分散・集合状態の制御  (荻 崇,奥山 喜久夫)  
 1. 気相および液相中でのナノ粒子の挙動  
 2. 液相中での粒子間相互作用と分散  
 3. 液相中でのナノ粒子の分散法   
  3.1 ビーズミル装置の分散原理と特長   
  3.2 ビーズミル装置を用いたナノ粒子分散スラリーの作製
第5節 粉体層の強度とその測定法・評価法  (車田 研一)  
 1. “粉体層の強度”をどう捉えるか?  
 2. 粉体層のせん断強度の評価法−クーロンの強度式に基づいて−  
 3. 一定の厚みに堆積された粉体層の水平方向強度の指標化−ランキン土圧理論の応用−  
 4. 継続する変形/運動条件下での粉体層の強度の評価  
 5. 粉体が液体に類似した振る舞いを示す状況での強度評価は可能か?−液性限界試験など−
第6節 粉粒体の摩擦特性とその測定法  (松本 幹治)  
 1. 粉粒体の摩擦特性が粉粒体処理に及ぼす影響  
 2. 粉体層に作用する力と崩壊現象  
 3. 圧縮(圧密)試験   
  3.1 圧縮と圧密   
  3.2 圧縮応力と圧縮特性   
  3.3 三軸圧縮試験とせん断面の応力状態  
 4. モール円と崩壊特性(破壊包絡線)   
  4.1 モール円   
  4.2 応力状態とせん断面(すべり面)   
  4.3 一定空間率の粉体層におけるモール円と破壊包絡線(yield locus:YL)  
 5. せん断試験   
  5.1 直接せん断試験と装置   
  5.2 せん断崩壊過程   
  5.3 壁面摩擦係数  
 6. せん断試験時の留意点
第7節 湿潤粉体層の力学特性  (村瀬 和典)  
 1. 液飽和度による湿潤粉体の分類   
 2. 湿潤粉体層の強度   
  2.1 粒子間の毛管力と表面張力    
   2.1.1 2 球体間の静的液架橋力    
   2.1.2 3 球体以上の静的液架橋力   
  2.2 粒子間の粘性による架橋力  
 3. 湿潤粉層の機械的特性   
  3.1 湿潤粉層の静的・準静的強度   
  3.2 懸吊域における機械的特性   
  3.3 索状域における機械的特性   
  3.4 液飽和度による湿潤粉体の特性   
  3.5 湿潤粉層の動的強度
第8節 粉体層の音響特性とその利用  (坂本 秀一)  
 1. 粉体層における吸音の原理   
 2. 粉体層の吸音率の測定方法  
 3. 粉体層の吸音率の測定結果の例  
 4. 粒子形状が不変で密度が変化した場合  
 5. 異なる粒子径同士を積層した場合  
 6. バインダーによる結合の模擬(含水率)  
 7. 圧縮性の粒子が押しつぶされた場合  
 8. 異形の粉体の吸音率(籾殻・そば殻の例)  
 9. 音響を利用した粉体の粒子径の非接触判別  
 10. 音響を利用した粉体の容器内レベル測定
第9節 粉体の帯電特性と制御  (松山 達)  
 1. 粉体・粒子の帯電   
 2. イオンの付着による帯電   
  2.1 電場下でのイオンの衝突荷電   
  2.2 拡散荷電   
  2.3 イオンによる中和  
 3. 摩擦帯電   
  3.1 帯電列   
  3.2 接触電位差   
  3.3 表面状態モデル   
  3.4 電荷固定プロセス    
   3.4.1 電子移動説の場合    
   3.4.2 放電による電荷緩和  
 4. 帯電制御   
  4.1 表面改質   
  4.2 帯電制御剤(charge control agent:CCA)   
  4.3 除電    
   4.3.1 粉体層からの電荷漏えい    
   4.3.2 イオン供給による空気の導電化     
    (1) 電圧印加方式     
    (2) 自己放電型除電器     
    (3) 放射線式除電器
第10節 粉体の諸操作に関わる付着性・流動性の測定と評価  (羽多野 重信)  
 1. 粉体操作に関わる付着性   
  1.1 付着力と付着性の関係   
  1.2 付着力支配の粉体と重力支配の粉体   
  1.3 付着力発現の要因    
   1.3.1 ファンデルワールス力    
   1.3.2 液架橋力    
   1.3.3 静電気力   
  1.4 付着力の主な測定法    
   1.4.1 1 個粒子の付着力     
    (1) スプリングバランス法および振り子法     
    (2) 遠心法     
    (3) 衝撃法     
    (4) 振動法     
    (5) 原子間力顕微鏡(AMF)による方法    
   1.4.2 粉体層の付着力     
    (1) 水平引張法     
    (2) 垂直引張法    
   1.4.3 Rumpf(ルンプ)の式   
  1.5 実用的な付着・凝集性の評価  
 2. 粉体操作に関わる流動性   
  2.1 荷重下の流動性と非荷重下の流動性   
  2.2 流動の様式   
  2.3 流動性の主な測定法    
   2.3.1 オリフィスからの流出速度    
   2.3.2 安息角    
   2.3.3 粉体層の圧縮     
    (1) 圧縮と圧密     
    (2) 圧縮度および Hausner(ハウスナー)比     
    (3) かさべり度(川北の式)    
   2.3.4 粉体層の流動化     
     (1) 流動化開始速度     
     (2) Geldart(ゲルダート)マップ   
  2.4 市販装置による実用的な評価    
   2.4.1 非荷重下における流動性(Carr の方法による評価の例)    
   2.4.2 荷重下における流動性(せん断力測定装置による評価の例)     
    (1) Jenike(ジェニケ)の表現,ファーレイの表現,綱川の表現     
    (2) 実用的な流動性の表現  
 3. 付着性・流動性に関わる水分・静電気の実用的評価   
  3.1 水分の影響の実用的評価    
   3.1.1 粉体層中の水分量    
   3.1.2 水分吸脱着特性の評価   
  3.2 静電気の影響の実用的評価    
   3.2.1 粉体の帯電    
   3.2.2 静電気特性の評価     
    (1) 静電気拡散率測定装置     
    (2) 表面電位分布測定装置     
    (3) 粉体摩擦帯電量測定装置

第4章 粉体の創製と加工

第1節 ナノ粒子の創製  (内藤 牧男)  
 1. ナノ粒子の作製方法  
 2. ナノ粒子の加工方法
第2節 粉砕によるナノ粒子の創製  (横山 豊和)  
 1. 粉砕原理と微粉砕   
 2. 粉砕限界  
 3. ナノ粉砕に用いられる粉砕機   
  3.1 媒体式粉砕機    
   3.1.1 機械的な粉砕条件,粉砕媒体径と粉砕力    
   3.1.2 物理化学的な粉砕条件の影響    
   3.1.3 ナノ粉砕における粒子径の評価方法    
   3.1.4 乾式媒体ミル   
  3.2 流体式粉砕機    
   3.2.1 気流式粉砕機の分類と特徴    
   3.2.2 液体ジェットミル   
  3.3 圧縮せん断式粉砕機   
  3.4 高速回転衝撃式粉砕機  
 4. 粉砕法における注意と今後
第3節 多孔質複合粒子の作製と応用  (内藤 牧男)  
 1. 微粒子複合化による多孔質複合粒子の作製  
 2. 微粒子複合化による材料の微細構造制御への展開  
 3. 複合多孔質構造をもつ材料開発への応用事例   
  3.1 軽量断熱材料への応用   
  3.2 固体酸化物型燃料電池の電極作製への応用  
 4. 多孔質複合粒子の用途と今後
第4節 金属ナノ粒子の創製  (獅子内 優,米澤 徹)  
 1. ナノテクノロジー  
 2. 金属ナノ粒子とは   
  2.1 局在表面プラズモン共鳴(LSPR)   
  2.2 融点降下   
  2.3 触媒活性   
  2.4 フォトルミネッセンス  
 3. 金属ナノ粒子の応用   
  3.1 LSPRの利用   
  3.2 導電性ペースト   
  3.3 触媒   
  3.4 フォトルミネッセンス  
 4. 金属ナノ粒子の合成法   
  4.1 乾式法   
  4.2 湿式法
第5節 高周波熱プラズマ法によるナノ粒子製造技術  (中村 圭太郎)  
 1. ビルドアップ法によるナノ粒子の作製  
 2. RF 熱プラズマの特徴  
 3. ナノ粒子の作製方法  
 4. ナノ粒子の作製例   
  4.1 酸化物粒子   
  4.2 金属ナノ粒子   
  4.3 窒化物および炭化物ナノ粒子   
  4.4 フッ化物および硫化物ナノ粒子  
 5. 熱プラズマの今後
第6節 超臨界によるナノ粒子の合成  (三宅 英雄)  
 1. 超臨界によるナノ粒子合成とは  
 2. 超臨界によるナノ粒子合成の装置について   
  2.1 基本フロー   
  2.2 超臨界によるナノ粒子合成試験機   
  2.3 超臨界によるナノ粒子合成装置   
  2.4  2 ゾーン加熱試験機   
  2.5 超臨界によるナノ粒子製造装置    
   2.5.1 供給ユニット    
   2.5.2 反応ユニット    
   2.5.3 回収ユニット    
   2.5.4 洗浄・乾燥ユニット   
  2.6 連続式高圧スラリーポンプについて    
   2.6.1 連続式高圧スラリーポンプ    
   2.6.2 生成スラリー高圧回収装置
第7節 重合による粒子生成  (田中 眞人)  
 1. 懸濁重合  
  1.1 反応系  
  1.2 反応操作法  
 2. 乳化重合  
  2.1 反応系   
  2.2 反応操作法  
 3. 分散重合   
  3.1 反応系   
  3.2 反応操作法  
 4. ソープフリー重合   
  4.1 反応系   
  4.2 反応操作法  
 5. ミニエマルション重合   
  5.1 反応系   
  5.2 反応操作法  
 6. マイクロエマルション重合   
  6.1 反応系   
  6.2 反応操作法
第8節 攪拌型晶析槽における操作条件と粒子径の制御  (三角 隆太)  
 1. 粉体プロセスとしての晶析操作の特徴   
 2. ドラフトチューブ付攪拌型晶析槽における最適なチューブ径,攪拌翼回転数の検討   
 3. 結晶成長速度および結晶粒子径分布に対する操作条件の影響   
  3.1 実験装置および方法   
  3.2 モデル計算に基づいた最適操作条件の評価指標 Iop   
  3.3 Iop,1 と加熱速度,種晶個数の関係   
  3.4 結晶粒子径分布の経時変化とIop,2 の関係   
  3.5 Iop と NS の関係  
 4. 最適ドラフトチューブ形状,種晶添加条件に基づいた連続式操作の検討  
 5. ドラフトチューブ付攪拌型蒸発晶析装置による晶析操作
第9節 メカノケミカル処理による材料合成  (齋藤 文良)  
 1. 粉砕によるメカノケミカル効果  
 2. 結晶構造変化と MC 固相反応   
  2.1 結晶構造変化   
  2.2 MC 固相反応  
 3. 最近の材料合成例   
  3.1 複合酸化物合成   
  3.2 複合フッ化物合成   
  3.3 ドーピング   
  3.4 ナノ粒子合成     
    (1) 金属ナノ粒子     
    (2) 酸化物ナノ粒子     
    (3) 複合酸化物ナノ粒子     
    (4) 硫化物ナノ粒子   
  3.5 水和物合成
第10節 用途に応じたナノ粒子材料の構造化と制御  (荻 崇,奥山 喜久夫)  
 1. ナノ粒子の構造体の種類と特長  
 2. ナノ粒子の構造化と制御   
  2.1 沈殿法(マイクロエマルション法など)による合成   
  2.2 噴霧法による合成と制御  
 3. ナノ構造体微粒子の機能性材料へ向けた応用   
  3.1 磁性体材料   
  3.2 蛍光体材料   
  3.3 光触媒材料   
  3.4 電極触媒材料  
 4. ナノ粒子構造化技術への要求と今後の期待
第11節 マイクロ光造形法における微細物の製作  (中本 剛)  
 1. マイクロ光造形法   
 2. 磁界によって配向した短繊維による強化  
 3. 電界によって配向した短繊維による強化  
 4. マイクロサイズの造形の今後
第12節 マイクロ・ナノカプセルの作製技術と高付加価値素材への応用  (田中 眞人)  
 1. マイクロ・ナノカプセルの基礎    
  1.1 カプセルの機能・形態   
  1.2 マイクロ・ナノカプセルの調製法     
    (1) 化学的方法     
    (2) 物理化学的方法     
    (3) その他の方法  
 2. マイクロ・ナノカプセルの高付加価値素材への応用例   
  2.1 情報記録材料への応用     
    (1) マイクロカプセルトナー     
    (2) ナノカプセル型インクジェット用インキ   
  2.2 食品分野への応用   
  2.3 潜熱蓄熱技術への応用(未利用熱エネルギーの有効利用法)   
  2.4 ピッカリングエマルション系を利用した水のマイクロカプセル化   
  2.5 自己修復材への応用   
  2.6 化粧品分野への応用   
  2.7 農医薬分野への応用  
 3. マイクロ・ナノカプセルの将来展望
第13節 粉粒流動層による微粉体材料の高機能化  (中里 勉)  
 1. 多孔質酸化カルシウム  
 2. 各種微粉体材料の機能向上   
  2.1 リチウムイオン電池電極材料   
  2.2 Ni-水酸アパタイト複合化触媒   
  2.3 可視光応答型光触媒
第14節 ナノ粒子制御の応用技術としての有機・無機ナノコンポジットの新機能創出  (棚橋 満)  
 1. フィラーと樹脂の界面設計の自由度を制限 しない有機・無機ナノコンポジットの簡易調製法    
  1.1 従来のブレンド法とその問題点   
  1.2 ナノフィラー表面の疎水化改質処理を用いないブレンド法の開発戦略と概要  
 2. 易解砕性粒子集合体の特性   
  2.1 集合体の 1 次粒子配列構造   
  2.2 集合体の解砕強度  
 3. 熱可塑性樹脂とのブレンド   
  3.1 集合体のせん断強度と溶融混練時のせん断応力の関係   
  3.2 フッ素樹脂中での疎なシリカナノ粒子集合体の解砕・分散性  
 4. フィラーとポリマー鎖間の界面相互作用が弱い有機・無機ナノコンポジット系の引張特性  
 5. まとめと今後の展望
第15節 材料から見た 3 D プリンター  (萩原 恒夫)
 1. 3 D プリンター   
  1.1 3 D プリンターとは   
  1.2 今,なぜ 3 D プリンターなのか   
  1.3 成形方法の比較  
 2. 3 D プリンターとその材料   
  2.1 光造形用液状光硬化性樹脂   
  2.2 粉末焼結積層造形システム(SLS,SLM)用材料   
  2.3 溶融樹脂積層システム(FDM)   
  2.4 パーソナル 3 D プリンター/FDM 法   
  2.5 インクジェット方式    
   2.5.1 Z-Printer 方式    
   2.5.2 砂型鋳造用インクジェットシステム    
   2.5.3 感光性樹脂インクジェット方式   
  2.6 その他の積層造形システム   
  2.7 ハイブリッド型積層造形装置  
 3. AM 装置(3 D プリンター)市場の推移  
 4. 3 D プリンターの価格  
 5. 材料から見た 3 D プリンターの今後の行方  
 6. 今後のものづくりに及ぼす 3 D プリンターの影響  
 7. 将来展望

第5章 単位操作の選定・設計とトラブル処理

第1節 粉体プロセスの組み立て  (小波 盛佳)  
 1. プロセス組み立ての流れ   
  1.1 プロセス組み立ての手順   
  1.2 ブロックフローの作成   
  1.3 プロセスフローの作成   
  1.4 輸送方法の特徴とプロセスへの適用   
  1.5 機器データサマリー(機器の主要仕様リスト)   
  1.6 エンジニアリングフローシート     
    (1) 配管類     
    (2) 計装制御  
 2. 配置計画   
  2.1 プロセスと配置    
   2.1.1 フローならび型の配置    
   2.1.2 機能ブロック集中型の配置    
   2.1.3 分散配置型   
  2.2 高さ関係からみた配置    
   2.2.1 重力を最大限利用する配置    
   2.2.2 最初の搬送以外は重力利用の配置    
   2.2.3 1 フロア型    
   2.2.4 中間型配置   
  2.3 粉体を移動させる方向と方法    
   2.3.1 自由落下    
   2.3.2 ほぼ水平に移動させる方法    
   2.3.3 斜め上方に移動させる方法    
   2.3.4 鉛直上方向に上げる方法    
   2.3.5 空気輸送    
   2.3.6 移動容器システム   
  2.4 配置計画で考慮すべき点  
 3. バッチ処理と連続処理   
  3.1 バッチ処理と連続処理の長所,短所    
   3.1.1 経済性    
   3.1.2 処理の流れ    
   3.1.3 操作間バッファ槽の要否    
   3.1.4 装置内の滞留時間    
   3.1.5 製品品質の差    
   3.1.6 ロット管理    
   3.1.7 品種が多い,もしくは変動する場合の生産    
   3.1.8 制御の方式   
  3.2 粉体の単位操作におけるバッチと連続   
  3.3 バッチか連続かの選択    
   3.3.1 連続混合機内の粉体の動き    
   3.3.2 簡便な連続混合     
    (1) 機械式連続混合機     
    (2) 空送兼用混合機    
   3.3.3 カスケード型の混合  
 4. 設備の臨機応変性   
  4.1 プロセスに影響を及ぼす生産の変更と基本的な対応   
  4.2 製造ラインの系列数   
  4.3 ハンドリング上の対応    
   4.3.1 空気輸送の障害    
   4.3.2 計量精度    
   4.3.3 流動化特性    
   4.3.4 貯槽の排出    
   4.3.5 各所への残留   
  4.4 配置の変更への対応    
   4.4.1 空気輸送    
   4.4.2 機械式輸送    
   4.4.3 移動式または移動可能な工夫    
   4.4.4 増設のスペース    
   4.4.5 重力利用型の配置の変更   
  4.5 洗浄作業の管理システム   
  4.6 移動容器システムの採用
第2節 微粉砕装置の省動力化設計とトラブル処理  (齋藤 文良)  
 1. 粉砕機の省力化  
 2. 粉砕機のエネルギー効率  
 3. 最近のミルメーカーの省動力化への取り組み   
  3.1 媒体攪拌型ミルの場合   
  3.2 ジェットミルの場合   
  3.3 分級器内蔵ミルの場合   
  3.4 原料の材料特性を考慮した粉砕機  
 4. 粉砕におけるトラブル処理   
  4.1 微粉砕における微粒子凝集   
  4.2 ミルの洗浄   
  4.3 粉砕による微粉の酸化・発火   
  4.4 粉砕微粉の粉じん爆発    
  4.4.1 粉砕した炭じんの爆発     
    (1) 火源の完全除去     
    (2) 炭じんの飛散・堆積の防止     
    (3) 雰囲気内酸素濃度の低減     
    (4) 防じん・防爆機器の採用     
    (5) 保安教育・監督指導・管理の徹底     
    (6) バグフィルターでの炭じん爆発防止と爆圧放散口    
   4.4.2 粉じん爆発の条件と防止策   
  4.5 静電気障害     
    (1) 確実な接地(アース)     
    (2) 粉体に導電性を与える     
    (3) 帯電防止材の使用     
    (4) 除電   
  4.6 振動と安全性・対策   
  4.7 微粉砕における摩耗粉混入(コンタミネーション)
第3節 粉砕装置の選定と設計  (伊藤 均,小野 和博, 鎌田 智巳,津吹 幸久)  
 1. 最近の粉砕操作の動向  
 2. 粒子径の微小化と粒子形状のコントロールを図る粉砕事例  
 3. 遊離鉄分含有量を極少にした乾式粉砕によるマイカ微粉の砕製事例   
  3.1 マイカの概要   
  3.2 マイカのグレード別加工工程と粒度調製    
   3.2.1 工程 1:小割りと粗砕    
   3.2.2 工程 2:マイカスクラップへの処理    
   3.2.3 工程 3:建築材料充填用を主な用途とするグレードの粉砕・分級工程    
   3.2.4 工程 4:高純度添加剤グレードの製造工程    
   3.2.5 工程 5:超微粉グレードマイカの加工工程    
   3.2.6 工程 6:遊離鉄分量を規定値以下に抑える磁力選別工程   
  3.3 フィラーとしての使用例  
 4. せん断加熱方式による穀物アルファ化粉砕機の事例   
  4.1 アルファ化穀物粉末生産の背景   
  4.2 デンプンのアルファ化   
  4.3 せん断加熱式穀物アルファ化粉砕機の特徴   
  4.4 米粒のアルファ化粉砕事例(粉砕機の特性と砕製米粉の評価)  
 5. 粉砕操作の全容と粉砕機選定について
第4節 粒子設計と表面改質  (永禮 三四郎)  
 1. ハイブリダイゼーションシステムの構造・原理   
 2. 微粒子複合化・球形化事例   
  2.1 樹脂表面への顔料の均一分散   
  2.2 樹脂−シリカ複合粒子と濡れ性制御   
  2.3 カーボンナノチューブの球形化による分散性向上   
  2.4 金属・黒鉛の球形化  
 3. 粒子設計における留意点  
 4. 粒子設計の重要性と評価
第5節 分級機の分類とトラブル対策  (秋山 聡)  
 1. 分級技術   
 2. 性能表示法  
 3. 分級機の分類   
  3.1 慣性分級機   
  3.2 遠心分級機    
   3.2.1 強制回転方式の遠心分級機    
   3.2.2 非強制回転方式の遠心分級機  
 4. 分級性能に影響を及ぼす因子   
  4.1 粉体物性の影響    
   4.1.1 粒子密度    
   4.1.2 粒子形状    
   4.1.3 粒子径分布   
  4.2 ローター回転数と流体流量   
  4.3 粉体流量   
  4.4 分級雰囲気  
 5. 分級トラブル対策   
  5.1 付着対策   
  5.2 摩耗対策    
  5.3 凝集対策   
  5.4 酸化および粉じん爆発対策
第6節 乾式サイクロンの高性能化  (吉田 英人)  
 1. サイクロン捕集箱入口に設置した逆円錐の効果   
 2. サイクロン入口部からの局所的な清浄空気導入の効果  
 3. 局所的な流動制御法を利用した分離径移動操作   
  3.1 試作した実験装置  
 4. 捕集効率の向上に有効な 2 種類の操作を併用した場合  
 5. 乾式サイクロンの性能向上のために
第7節 ふるい分け機の選定と設計  (朝日 正三)  
 1. ふるい分けの目的   
  1.1 乾式ふるい分け     
    (1) 粗粒除去(スカルピング)     
    (2) 分級(サイジング)     
    (3) 微粉除去(ファインカット)   
  1.2 湿式ふるい分け   
  1.3 その他の用例     
    (1) 形状分離     
    (2) 物性改善  
 2. ふるい分け機の分類と適用粒子径   
  2.1 面内運動ふるいの特徴   
  2.2 振動ふるいの特徴  
 3. ふるい分けに必要な要素と作用因子   
  3.1 ふるい分け機の遠心効果    
   3.1.1 面内運動ふるいの回転半径と遠心効果    
   3.1.2 振動ふるいの振幅と振動速度   
  3.2 ふるい分け機の網上移動速度と網上粒子の滞留時間   
  3.3 網上粒子の成層現象(パーコレーション)  
 4. 工業用ふるい網の種類と選定   
  4.1 ふるい網の用途に応じた選定方法   
  4.2 ふるい網の目開きと選定  
 5. ナノ粒子のふるい分け操作   
  5.1 従来の目詰まり対策   
  5.2 タッピングボールレスのふるい分け機の開発  
 6. 超音波式ふるい   
  6.1 超音波式ふるいの概要   
  6.2 超音波式ふるいの篩過能力
第8節 集じん装置の選定と設計  (長谷川 修一)  
 1. 集じんとは  
 2. 集じん装置の種類   
  2.1 重力沈降式集じん装置   
  2.2 慣性力式集じん装置   
  2.3 遠心力式集じん装置(サイクロン)   
  2.4 洗浄式集じん装置     
    (1) ベンチュリースクラバー     
    (2) 充填塔式集じん装置     
    (3) 溜水式集じん装置   
  2.5 ろ過式集じん装置(バグフィルター)     
    (1) ろ過の機構   
  2.6 電気式集じん装置  
 3. バグフィルターの設計   
  3.1 発生源の把握   
  3.2 フード・ダクトの設置   
  3.3 バグフィルター本体の検討    
   3.3.1 バグフィルターの形式と特長    
   3.3.2 払い落とし装置     
    (1) パルスジェット式     
    (2) 機械振動式    
   3.3.3 ろ過風速の選定     
    (1) 吸引ガスの性状     
    (2) 粉体の種類     
    (3) 粒子径     
    (4) 含じん濃度     
    (5) フィルター圧損の設計値の目安     
    (6) ろ過風速計算式    
   3.3.4 ファンとモーター動力    
   3.3.5 ファンの決定   
  3.4 その他注意すべき点
第9節 ろ過装置の選定と設計法  (松本 幹治)  
 1. 固液分離の目的と諸操作  
 2. ろ過形式とろ過装置の種類   
  2.1 ろ過操作と凝集操作   
  2.2 ろ過装置の種類と特徴  
 3. ろ過プロセスの基本構成と運転方式   
  3.1 ろ過プロセスの基本構成   
  3.2 運転方式(ろ過操作)と性能の維持法     
    (1) 回分ろ過・半回分ろ過プロセスの運転方式     
    (2) 連続ろ過プロセスとろ材の洗浄  
 4. ろ過装置の選定   
  4.1 選定の基本となる考え方   
  4.2 ろ過目的の明確化   
  4.3 原液の性状   
  4.4 ろ過装置選定と付帯設備   
  4.5 ろ過試験   
  4.6 作業環境   
  4.7 運転管理とコスト
第10節 微粒子(ナノ粒子)のろ過技術  (中村 一穂)  
 1. 粒子の阻止と透過   
  1.1 フィルターの粒子阻止と粒子透過特性   
  1.2 深層ろ過における粒子の透過  
 2. 圧力損失の基礎  
 3. ろ過式  
 4. 膜ろ過技術   
  4.1 微粒子の大きさと膜ろ過の特徴   
  4.2 膜ろ過操作とプロセス   
  4.3 ファウリング現象
第11節 湿式水ふるいによる微粒子の 高精度分級  (吉田 英人)  
 1. 水平流型の分級装置  
 2. 上下流型の分級装置  
 3. 実験結果   
  3.1 電場印加をしない場合   
  3.2 電場を印加した場合の分級実験  
 4. まとめ
第12節 形状分離  (大矢 仁史)  
 1. 形状分離装置の分類    
  1.1 摩擦・転がり利用型   
  1.2 幾何学的形状利用型   
  1.3 その他   
  1.4 形状分離技術の応用例
第13節 静電分離  (大和田 秀二)  
 1. 静電式静電分離の概要   
 2. コロナ放電式(ハイテンション)静電分離  
 3. 摩擦帯電式静電分離の概要  
 4. 静電分離装置  
 5. 分離挙動に影響する諸因子   
  5.1 湿度の影響   
  5.2 温度の影響   
  5.3 試料履歴,その他  
 6. 静電分離の研究および応用例   
  6.1 鉱物処理分野への応用   
  6.2 リサイクリングプラントへの応用    
   6.2.1 廃家電品からの高品位プラスチック回収    
   6.2.2 廃電線ケーブルの処理    
   6.2.3 廃プラスチック処理のための装置開発     
    (1) ESTA 法による摩擦帯電式静電選別機     
    (2) 摩擦帯電式ロール型静電選別機     
    (3) 流動層による摩擦帯電と V-Stat 選別機    
   6.2.4 石炭灰中の未燃カーボン分離のための装置開発     
    (1) STI 静電選別機     
    (2) 振動式静電選別機
第14節 精密微細混合機の選定と設計  (朝日 正三)  
 1. 精密微細混合について  
 2. 混合度合いの評価  
 3. 混合機の分類と特長   
  3.1 型式による分類と混合作用     
      @容器回転式     
      A機械攪拌式     
      B流動攪拌式     
      C無攪拌式     
      D高速せん断・衝撃式   
  3.2 粉粒体が受ける作用の強さによる分類     
      @第T群の混合機     
      A第U群の混合機     
      B第V群の混合機  
 4. 操作条件の影響   
  4.1 粉粒体の仕込み率   
  4.2 粉粒体の投入方法   
  4.3 回転速度のスケールアップ則    
   4.3.1 容器回転式の混合容器の回転速度    
   4.3.2 機械攪拌式の攪拌羽根の回転速度  
 5. 精密微細混合機の操作事例   
  5.1 容器回転式混合機の攪拌羽根(チョッパー) による凝集塊の分散効果   
  5.2 高速せん断式混合機による精密微細混合
第15節 押出混練装置の選定と設計  (辰巳 昌典)  
 1. 押出機における混練技術の考え方    
  1.1 分配と分散   
  1.2 伸張流れによる 2 液混合  
 2. 単軸押出スクリューデザインの種類と選定方法     
    (1) 位置交換方式     
    (2) バリア・スリット方式     
    (3) 伸長変形方式  
 3. 二軸押出機の種類と応用   
  3.1 二軸押出機の種類   
  3.2 同方向回転型二軸押出機   
  3.3 二軸押出機による応用事例   
  3.4 超臨界流体を利用したカーボンナノコンポジット技術
第16節 造粒装置の選定と設計  (吉原 伊知郎)  
 1. 造粒装置の選定   
  1.1 造粒の目的と造粒原理   
  1.2 造粒原理と造粒装置  
 2. 造粒のメカニズムと装置  
 3. 造粒機の設計要因  
 4. 造粒機のトラブルとその予防  
 5. 造粒操作の意義
第17節 乾燥装置の選定と設計  (立元 雄治,中村 正秋)  
 1. 乾燥操作の基本事項  
 2. 乾燥機の分類・選定    
  2.1 乾燥機の分類   
  2.2 乾燥機の選定    
   2.2.1 乾燥の目的    
   2.2.2 材料の形状・性質     
    (1) 熱への敏感性     
    (2) 反応性     
    (3) 粘性,付着性    
   2.2.3 処理速度・処理量  
 3. 乾燥機の設計   
  3.1 乾燥機所要容積の概算   
  3.2 回分式乾燥機の乾燥所要時間    
   3.2.1 予熱時間    
   3.2.2 定率乾燥時間    
   3.2.3 減率乾燥時間    
   3.2.4 回分式流動層乾燥機の計算例     
    (1) 定率乾燥時の材料温度     
    (2) 予熱時間     
    (3) 定率乾燥時間     
    (4) 減率乾燥時間   
  3.3 連続式・並流型熱風乾燥機の所要容積    
   3.3.1 乾燥機の物質収支,熱収支    
   3.3.2 予熱期間の乾燥機容積    
   3.3.3 定率乾燥期間(表面蒸発期間)の乾燥機容積    
   3.3.4 減率乾燥期間の乾燥機容積    
   3.3.5 熱風および材料の出口温度    
   3.3.6 連続式・並流型熱風乾燥機の計算例     
    (1) 表面蒸発期間(定率乾燥期間)の材料温度     
    (2) 予熱期間の乾燥機容積     
    (3) 表面蒸発期間(定率乾燥期間)の乾燥機容積     
    (4) 減率乾燥期間の乾燥機容積     
    (5) 熱風および材料の出口温度   
  3.4 連続式・向流型熱風乾燥機の所要容積
第18節 打錠・粉末成型装置と選定  (大山 潤)  
 1. 構造・工程   
 2. 打錠運転の制御・自動化   
  2.1 打錠運転の圧力制御   
  2.2 圧縮圧力による錠剤厚み制御機能   
  2.3 打錠運転の重量制御  
 3. 最新の回転式錠剤機
第19節 粉体の圧縮成形とそれに伴うトラブル対応  (湯淺 宏)  
 1. 圧縮成形の有用性とトラブル対応   
 2. 打錠障害(capping,lamination,sticking,binding)への対応  
 3. 圧縮成形体の強度不足への対応  
 4. 圧縮成形に伴うその他のトラブルとその対応   
  4.1 錠剤処方中に低融点薬物,酵素,生菌が配合される場合の対応   
  4.2 コーティング粒子(マイクロカプセル) を含む処方粉体の場合の対応   
   4.2.1 賦形剤による対応    
   4.2.2 コーティングフィルムの物性変更による対応   
 4.3 錠剤からのウィスカー(ねずみや猫のひげ状の結晶)析出・成長への対応
第20節 微粒子の分散装置と選定  (院去 貢)  
 1. 微小ビーズ対応ミルまでの歴史   
 2. ビーズミルにおける微粒化原理  
 3. 微小ビーズ対応ミル   
  3.1 機構   
  3.2 特徴   
  3.3 ナノ分散原理   
  3.4 ビーズ分離性能   
  3.5 分散動力,運転圧力,運転温度   
  3.6 分散条件の設定方法  
 4. 微小ビーズ対応ミルによる酸化チタンのナノ分散   
  4.1 実験目的   
  4.2 実験方法   
  4.3 実験の内容と結果    
   4.3.1 ビーズ径の分散性能への影響     
    (1) 実験内容     
    (2) 実験結果    
   4.3.2 ローター周速の分散性能への影響     
    (1) 実験内容     
    (2) 実験結果    
   4.3.3 実験結果のまとめ  
 5. その他の分散実績例  
 6. 微小ビーズ対応ミルの有用性

第6章 粉体の取り扱いにおけるトラブルとその対策

第1節 粉体プラントにおけるトラブル  (小波 盛佳)  
 1. トラブルが発生する工程とトラブルの内容  
 2. 粉体トラブルの具体的な事象  
 3. トラブルが発生するタイミング  
 4. 取り合いにおけるトラブル   
  4.1 全体配置上の問題   
  4.2 機器の付属物による配置上の干渉     
    (1) レベルスイッチの取り付け位置     
    (2) 機器付属のモーター取り付け位置と寸法   
  4.3 取り合い部の規格と所掌範囲   
  4.4 分野ごとの常識の違い     
    (1) 空調分野とプロセス分野の風量     
    (2) ブロワーの風量と圧力の示し方の違い     
    (3) 長さの単位  
 5. 実際のトラブルと対策の例   
  5.1 空気輸送配管施工不良による食品調味料の閉塞   
  5.2 特殊カオリンの貯槽での閉塞とシュートへの付着   
  5.3 輸送機が原因の粉じん爆発  
 6. プラントのスケールアップ比率の考え方   
  6.1 流体(気液)プラント   
  6.2 微生物を扱う発酵プラント   
  6.3 医薬品製造プラント   
  6.4 粉粒体プラント  
 7. スケールアップに伴うトラブル   
  7.1 偏析トラブル   
  7.2 高濃度空気輸送   
  7.3 機械式輸送   
  7.4 貯槽の粉体圧   
  7.5 供給速度   
  7.6 フラッシング   
  7.7 凝集・付着・固結   
  7.8 粒子の軟化   
  7.9 ジェット(高圧気流)粉砕
第2節 粉体貯槽の閉塞とその防止  (小波 盛佳)  
 1. 貯槽に関連して生じるハンドリングトラブル  
 2. 粉体に特有の力   
  2.1 粉体・粒体の境界とファンデルワールス力    
   2.1.1 ファンデルワールス力(van der Waals Force)    
   2.1.2 狭義の粉体と粒体の境界   
  2.2 その他の力    
   2.2.1 液架橋付着力    
   2.2.2 静電付着力  
 3. 閉塞のトラブル   
  3.1 貯槽の形状・仕様    
   3.1.1 物性測定に基づく貯槽形状設計    
   3.1.2 壁摩擦の減少     
    (1) 壁面材料の変更     
    (2) 低壁摩擦材料のライニング・コーティング     
    (3) 壁材表面のバフ仕上げ・研磨    
   3.1.3 鉛直壁の設置    
   3.1.4 コーンの設置    
   3.1.5 頂角の減少    
   3.1.6 排出口の拡大     
    (1) 多軸スクリュー・多軸パドルスクリュー     
    (2) テーブルフィーダー型またはスイープ型の排出機     
    (3) 振動底板または振動コーン     
    (4) エアスライド   
  3.2 壁部の粉体層破壊    
   3.2.1 壁面の振動     
    (1) 空気動力式バイブレーター     
    (2) 偏心モーター(振動モーター)     
    (3) 機械式振動型     
    (4) 電磁振動型    
   3.2.2 壁面の打撃     
    (1) 空気力を用いた打撃     
    (2) 空気衝撃   
  3.3 内部の粉体層破壊    
   3.3.1 攪拌     
    (1) 遊星スクリュー型     
    (2) 壁貫通型回転羽根     
    (3) 回転リボン混合     
    (4) フリースクリュー利用     
    (5) スクリーン振動   
   3.3.2 空気流動   
   3.3.3 可動壁  
  3.4 粉体物性の管理   
   3.4.1 粉体物性の変更     
     (1) 水分の減少     
     (2) 流動性の改善     
     (3) 固結の防止     
     (4) 微粉の造粒     
     (5) 微粉の除去    
   3.4.2 温度・湿度管理     
     (1) 貯槽の保温     
     (2) 貯槽内ガスの調湿     
     (3) 外気の遮断     
     (4) 帯電防止   
  3.5 貯槽の操作    
   3.5.1 連続排出の維持    
   3.5.2 ポークホール(つつき孔)  
 4. 実際のトラブル例
第3節 最近採り上げられた粉体供給装置  (村上 徹)  
 1. 貯槽・容器からの排出   
  1.1 粉体供給の基本   
  1.2 排出促進装置  
 2. 定量供給   
  2.1 求められる機能   
  2.2 量を計測しての定量供給   
  2.3 その他の定量供給  
 3. サニタリーへの対応   
  3.1 求められる機能   
  3.2 サニタリー供給機の例  
 4. 空気輸送における粉体供給   
  4.1 求められる機能   
  4.2 空気輸送用供給機の例  
 5. 特殊な供給   
  5.1 大型サイロ用供給機   
  5.2 微量供給   
  5.3 ナノ粒子の供給
第4節 粉体の供給・計量トラブルの対策  (小波 盛佳)  
 1. 供給装置の基本構成と機能   
  1.1 基本構成   
  1.2 排出機能   
  1.3 移送機能   
  1.4 供給機能 1     
    (1) 定量性     
    (2) 可変制御性  
 2. 供給装置に要求される性能   
  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 回転落下式   
  3.5 エンドレス・ベルト式   
  3.6 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     
    (1) ベルトスケール型     
    (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:ダブルホッパー・フィーダー   
  4.3 バッチ計量     
    (1) ホッパースケール     
    (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5節 機械式輸送装置の選定とトラブル対策  (宮本 智三)  
 1. 粉粒体輸送装置の種類と選定上の注意事項   
  1.1 粉粒体輸送装置の種類   
  1.2 機械式粉粒体輸送装置選定上の注意事項   
  1.3 粉体特性によるトラブル発生事例と対策   
  1.4 粉粒体輸送の所要動力  
 2. スクリューコンベヤー設計の失敗事例の検討   
  2.1 何が起こったかを考察する   
  2.2 機器の安全装置についてユーザーに確認   
  2.3 機器仕様の再確認を行う   
  2.4 付着・積層性について考察   
  2.5 コンベヤー設計の検証と妥当性確認を行う   
  2.6 スクリューコンベヤー能力計算式について   
  2.7 対策   
  2.8 失敗原因のまとめ
第6節 空気輸送システムの設計と トラブル対策  (二村 光司)  
 1. 空気輸送システムの方式(分類と特徴)   
  1.1 吸引輸送方式   
  1.2 圧力輸送(圧送)方式     
    (1) 低濃度高速輸送(dilute-phase conveying)     
    (2) 高濃度低速輸送,プラグ輸送(dense-phase conveying,plug conveying)     
    (3) 中濃度中速輸送,疎密流輸送(medium-phase conveiying,dune conveying)  
 2. 粉粒体の物性と輸送特性   
  2.1 グループ D の領域に属する粉粒体の輸送特性   
  2.2 グループ B の領域に属する粉粒体の輸送特性   
  2.3 グループ A の領域に属する粉粒体の輸送特性   
  2.4 グループ C の領域に属する粉粒体の輸送特性  
 3. 空気輸送システムの設計   
  3.1 浮遊輸送の圧損設計    
   3.1.1 簡易的な設計のフローと考え方    
   3.1.2 設計ファクターの確認例     
    (1) 実験方法     
    (2) 実験結果  
  3.2 プラグ輸送の圧損設計    
   3.2.1 簡易的な設計のフローと考え方    
   3.2.2 設計ファクターの確認例  
 4. 空気輸送システムのトラブルと対策例
第7節 粉体の包装形態と装置の検討  (菱沼 一夫)  
 1. 微粉包装の期待の背景  
 2. 粉体包装の特徴   
  2.1 粉体の包装工程の構成   
  2.2 包装の品質管理   
  2.3 包装のための粉体物性の理解    
   2.3.1 ブリッジ形成のメカニズム    
   2.3.2 フラッシング(噴流性)/ブリッジ対策   
  2.4 粉体の流動性の包装工程への反映    
   2.4.1 「安息角」とその利用    
   2.4.2 粉立ち  
 3. 粉体の包装とその課題   
  3.1 粉体の包装工程の基本構成   
  3.2 計量部   
  3.3 計量方法の選択    
   3.3.1 容量式    
   3.3.2 質量式    
   3.3.3 容量/質量の複合式(ハイブリッド)     
    (1) フィードフォワード制御方式     
    (2) 容量計量と質量計量の切り替え式   
  3.4 充填部   
  3.5 封緘(シール)部  
 4. 粉立ちを制御した「粉舞制御」方式
第8節 粒粒体プロセスの付着・凝集 トラブル対策  (石戸 克典)  
 1. 粉の性状に起因するトラブル例  
 2. プロセス設置環境によるトラブル例  
 3. 設備機器に由来するトラブル例   
  3.1 圧送輸送機の実例   
  3.2 ファインケミカルプラントのハンドリングの実際例  
 4. 人間に由来するトラブル例  
 5. エンジニアリング会社のノウハウ
第9節 粉体滞留の防止と利用  (小波 盛佳)  
 1. 流れにおける粉体の滞留   
  1.1 粉体と液体の滞留の差   
  1.2 滞留させたくない理由     
    (1) 製品品質の維持     
    (2) 取り扱いと管理  
  2. 粉体を滞留させない方法   
  2.1 接触する側の形状を考慮する   
  2.2 操作方法を工夫する   
  2.3 粉体の性状およびそれに影響する要因を変更・管理する   
  2.4 固結を防止する  
 3. 粉体の舞い上がりによる滞留の防止   
  3.1 微粒子の沈降速度と舞い上がり   
  3.2 舞い上がりを防止する方法   
  3.3 舞い上がった粉体を捕集する方法   
  3.4 バグフィルターの通気速度低下による抑制  
 4. 粉体を滞留させることの効用   
  4.1 落下衝撃の緩衝   
  4.2 シュートの保護   
  4.3 空気輸送における粒子衝撃の緩衝   
  4.4 スクリューコンベヤーにおける下部の滞留   
  4.5 粉体貯槽の過大圧防止
第10節 粉体の固結現象とその対策  (小波 盛佳)  
 1. 固結に関する既往の研究と対策  
 2. 粉粒体の固結とは  
 3. 固結の発生機構     
    (1) 水分の取り込み     
    (2) 表面分子の溶解     
    (3) 飽和溶液状態からの固体の析出     
    (4) 粒子間の架橋  
 4. 固結に関与する因子   
  4.1 固体粒子の水分と吸湿性   
  4.2 空隙と粒子の接触状態   
  4.3 平衡水分と潮解   
  4.4 粒子の溶解性   
  4.5 析出粒子の固結性   
  4.6 固結力の類推  
 5. 固結の汎用的な対策   
  5.1 粒子物性の変更による吸湿防止     
    (1) 粒子の粗大化,球形化による比表面積の低下     
    (2) 粉体粒子への水分遮断     
    (3) 除湿剤の添加による吸湿阻止   
  5.2 外的操作による防止     
    (1) 粉体層に水分を与える雰囲気の遮断または水分移動の抑制     
    (2) 粒子の乾燥     
    (3) 温度変化の抑制     
    (4) 外力軽減による粒子の離間   
  5.3 析出段階での防止     
    (1) スペーサー(粒子離間剤)の添加     
    (2) 晶癖変性剤の添加     
    (3) 乾燥時の相対位置移動   
  5.4 取り扱い困難さの軽減     
    (1) 貯留時間の短縮     
    (2) 固結物の破壊による強度低下     
    (3) 間欠的な移動  
 6. 固結防止剤の例  
 7. 食塩に見られる固結対策   
  7.1 食塩の物性の変化と添加物   
  7.2 食塩サイロの考え方   
  7.3 粉体の高濃度輸送における固結対策  
 8. 固結のトラブルアンケート結果より  
 9. 半導体分野での水垢防止対策  
 10. 固結を未然に防ぐために
第11節 粉粒体の偏析トラブルとその対策  (小波 盛佳)  
 1. 粉粒体の偏析とは  
 2. 偏析を生じる物性  
 3. 偏析を起こさせる運動と力   
  3.1 転動による偏析   
  3.2 振動による偏析   
  3.3 流動による偏析     
    (1) 流体流動による偏析     
    (2) 回転流動による偏析     
    (3) 振動流動による偏析   
  3.4 飛翔による偏析   
  3.5 衝突時の反発・貫入による偏析     
    (1) 衝突の際の反発     
    (2) 粉粒体層への貫入   
  3.6 掻き取りによる偏析   
  3.7 その他の偏析  
 4. 実際の粉粒体取り扱いにおける偏析現象   
  4.1 貯槽への供給   
  4.2 貯槽からの排出   
  4.3 輸送・供給機   
  4.4 シュートおよび滞留部   
  4.5 各種の粉粒体処理機器内     
    (1) 粉砕機     
    (2) 流動造粒機     
    (3) 混合機     
    (4) 乾燥機     
    (5) ふるい  
 5. 偏析の防止対策とその手順   
  5.1 原因の探索     
    (1) 偏析のデータの認識     
    (2) 発生箇所の想定     
    (3) サンプル採取と測定     
    (4) 物性と運動・力の特定     
    (5) 装置の特徴・操作の認識と特定   
  5.2 偏析する粒子物性の変更     
    (1) 各物性をできるだけ近似させる     
    (2) 偏析傾向を相殺する物性にする     
    (3) 流動性を低くする   
  5.3 運転条件の変更    
    (1) 速度を変える     
    (2) 自由な空間を減らす   
  5.4 装置やプロセスの変更     
    (1) 偏析に関わる装置の排除     
    (2) 装置の改善     
    (3) 混合機構の追加  
 6. 偏析対策検討の例   
  6.1 工程   
  6.2 現象   
  6.3 解決のための対策     
    (1) 混合機の排出     
    (2) 運搬容器     
    (3) 容器運搬時の振動     
    (4) 貯留ホッパーの投入・排出     
    (5) シュート類     
    (6) その他   
  6.4 対策の結果  
 7. 偏析を生じさせないために
第12節 食品粉体プロセスの異物・ コンタミ対策  (石戸 克典)  
 1. 実際の異物混入事例     
  1.1 【事例 1】   
  1.2 【事例 2】   
  1.3 【事例 3】   
  1.4 【事例 4】  
 2. 異物混入経路とその原因  
 3. 食品製造プロセス(特に粉体原料)への異物対策手法   
  3.1 統合的害虫管理システム IPM(Integrated Pest Management)   
   3.1.1 現場調査    
   3.1.2 清掃    
   3.1.3 物理的・機械的方法     
    (1) 物理的方法     
    (2) 機械的方法    
   3.1.4 化学的方法   
  3.2 その他の方法   
  3.3 トレーサビリティ  
 4. 異物除去の機械的方法   
  4.1 インライン異物除去装置    
   4.1.1 インラインマグネット    
   4.1.2 インライン殺卵機(別名:インパクトマシン)    
   4.1.3 インライン・シフター  
 5. 製造工程における防虫・異物対策装置を選定する上でのポイント
第13節 ナノ材料のリスクと安全な取り扱い  (遠藤 茂寿)  
 1. ナノ材料の安全性をめぐって   
 2. 粒子病原性パラダイムと繊維病原性パラダイム   
  2.1 粒子病原性パラダイム   
  2.2 繊維病原性パラダイム   
  2.3 粒子の凝集状態と有害性  
 3. ナノ粒子のリスク評価−考え方と管理手法   
  3.1 特性評価   
  3.2 有害性評価と曝露評価   
  3.3 いくつかのナノ材料に関する許容曝露濃度など   
  3.4 リスク管理  
 4. コントロールバンディングによるリスク管理  
 5. ナノ粒子の気相中での存在状態と特性評価   
  5.1 ナノ粒子凝集体の大きさ   
  5.2 ナノ粒子の特性評価法−粒子径測定,濃度測定   
  5.3 飛散性の評価法  
 6. ナノ材料を安全に取り扱うための取り組み−粉体関連工業界の取り組み  
 7. ナノマテリアルの曝露防止対策の考え方   
  7.1 曝露防止対策の基本   
  7.2 作業状況と曝露バンド   
  7.3 曝露防止対策の順序  
 8. 曝露防止対策技術   
  8.1 製造ラインの密閉化   
  8.2 局所排気およびプッシュプル型換気   
  8.3 呼吸用保護具   
  8.4 ナノ粒子の捕集・排出抑制
第14節 粉じん爆発とその防止  (榎本 兵治)  
 1. 粉じん爆発の防止とリスク管理の概要    
  1.1 粉じん爆発とその発生の防止   
  1.2 爆発危険性    
   1.2.1 爆発危険性特性    
   1.2.2 爆発発生危険性   
  1.3 防止対策とリスク管理の流れ  
 2. 粉の危険性の有無と相対評価  
 3. 現場における爆発危険性の把握と影響評価   
  3.1 場所の危険性の把握   
  3.2 着火源の危険性の把握   
  3.3 粉の危険特性値の把握    
   3.3.1 爆発特性に及ぼす要因    
   3.3.2 粉に関する因子の影響    
   3.3.3 環境に関する因子の影響    
   3.3.4 その他の因子の影響   
  3.4 高危険性要因の特定と効果的対策評価  
 4. 爆発の発生抑制・被害軽減の基本的対策   
  4.1 装置設計・選択時の本質的な基本対策    
   4.1.1 爆発雰囲気形成危険性の排除     
    (1) 粉じんの分散・飛散の抑制     
    (2) 危険な粒度の粉体の排除     
    (3) 粉の不爆性化     
    (4) 不要空間の極小化     
    (5) 堆積粉体の非形成・除去     
    (6) より安全な方法への変更    
   4.1.2 着火源の排除     
    (1) 着火源の発生防止     
    (2) 着火源の持込防止     
    (3) 火気の取り扱い制限    
   4.1.3 システムとしての危険性の排除     
    (1) 設計の段階での危険性の回避,除去     
    (2) 危険性を低下させるための,装置の最小化,代替化,あるいは運転条件の緩和    
   4.1.4 ミスによる爆発発生をなくすための,設計・操作・保守点検手順とプラントの単純化   
  4.2 配置による対策(施工時)   
  4.3 防爆機器・装置による対策    
   4.3.1 適用性と信頼性が高く,起動装置が不用な防護装置の使用     
    (1) 受動的装置を設ける     
    (2) 爆発遮断機能をもつ装置の利用    
   4.3.2 適切に検知し,起動する能動的防護装置の使用     
    (1) 爆発抑制装置・爆発伝播遮断装置を設ける     
    (2) 火種伝播遮断装置を設置する     
    (3) 耐爆構造装置にする   
  4.4 ヒトによる対策     
    (1) 危険作業時や臨時作業時管理者等の立会     
    (2) 作業員等の教育・訓練     
    (3) 作業・操作マニュアル・非常時の対応マニュアルの整備および非常時の対応訓練     
    (4) ヒヤリ・ハットの活用     
    (5) 点検作業のマニュアル・チェックリストの整備と能力の向上  
 5. 爆発の影響範囲の推定とリスク評価   
  5.1 万一の場合の影響評価   
  5.2 対策の効果確認のための危険性・リスク再評価  
 6. 残りリスクへの対応  
 7. 我が国に適した危険性・リスク評価・管理方法
第15節 粉体取り扱いの現場における静電気防止対策  (崔 光石)  
 1. 静電気火災統計および事故事例   
 2. 粉体の帯電現象と放電現象   
  2.1 粉体の帯電現象   
  2.2 粉体の静電気放電現象  
 3. 静電気防止対策     
    (1) 静電気の発生抑制方法     
    (2) 電荷の漏えいを促進する方法     
    (3) 電荷を中和する方法     
    (4) 作業者の静電気帯電防止

第7章 粉体を扱うシミュレーション

第1節 粉体シミュレーション技術と実用化  (酒井 幹夫)  
 1. discrete element method(DEM)  
 2. DEM の産業規模体系への応用  
 3. DEM の任意壁面形状モデル  
 4. 自由液面を伴う固液混相流の数値解析  
 5. 結論
第2節 粉粒体数値シミュレーションのための構成方程式  (桑木 賢也)  
 1. DEM-CFD カップリングモデル   
  1.1 DEM-CFD カップリングモデルの基礎方程式   
  1.2 圧力の取り扱いについて   
  1.3 粒子−流体間相互作用力の構成方程式   
  1.4 粒子−粒子間相互作用力の構成方程式  
 2. 無次元化と無次元数   
  2.1 無次元化の利点   
  2.2 無次元化された基礎方程式   
  2.3 流動化現象を支配する無次元数
第3節 粉砕・混合・ふるい分け操作の実用化に向けたシミュレーション  (加納 純也)  
 1. 離散要素法(DEM)による粉砕シミュレーション     
  1.1 ボールミル粉砕プロセスへの適用   
  1.2 乾式ボールミル粉砕プロセスでの粒子径変化の予測    
   1.2.1 砕料粒子の存在考慮モデル    
   1.2.2 粉砕を支配する因子の探索    
   1.2.3 粉砕速度定数と衝突エネルギーの相関   
  1.3 湿式媒体攪拌ミルのシミュレーション    
   1.3.1 湿式ミリングモデル    
   1.3.2 粉砕速度定数とビーズの動きの関係    
   1.3.3 アジテータ形状の影響    
   1.3.4 ビーズ充填率とローター回転数の影響   
  1.4 シミュレーションから得られる情報    
   1.4.1 摩耗粉発生量    
   1.4.2 消費電力    
   1.4.3 メカノケミカル反応速度   
  1.5 粉砕の直接シミュレーション  
 2. 混合シミュレーション  
 3. ふるい分けのシミュレーション  
 4. 粉体シミュレーションのこれから
第4節 粉砕・破砕に関するシミュレーションと設計  (所 千晴)  
 1. DEM による湿式媒体攪拌型ミルの最適化設計    
  1.1 対象とした湿式媒体攪拌型ミルの概要   
  1.2 DEM シミュレーションの概要   
  1.3 最適化設計に有用な指標  
 2. DEM によるドラム型衝撃式破砕機における基板からの部品剥離機構の考察   
  2.1 基板からのタンタル回収に適した破砕法   
  2.2 DEM シミュレーションの概要   
  2.3 部品剥離機構の考察  
 3. DEM シミュレーションの今後の進め方
第5節 流動層シミュレーションにおける大規模化と高分解能化  (田中 敏嗣)  
 1. モデリングの空間的視点   
 2. 3 次元大規模並列計算   
  2.1 DEM シミュレーションと粒子数   
  2.2 3 次元気泡構造  
 3. 微視的流動解析による高精度計算   
  3.1 微視的流動解析   
  3.2 2 次元噴流層内の微視的流動解析  
 4. 流動層内流動シミュレーションの今後への期待
第6節 DEM によるスクリューフィーダーの混合特性解析  (木俣 光正)  
 1. スクリューフィーダー(実機)の供給特性に及ぼす粉体物性の影響    
  1.1 供給速度   
  1.2 供給特性と流動性との相関  
 2. DEM によるスクリューフィーダー内の可視化  
 3. DEM による供給装置解析の現状と課題
第7節 粉体充填モデルと貯槽設計への応用  (鈴木 道隆)  
 1. 充填状態の定量化   
  1.1 粉体の充填性に及ぼす粒子径の影響   
  1.2 粉体の充填性に及ぼす粒子径分布の影響  
 2. 粉体圧   
  2.1 円筒容器内の静的粉体圧推定   
  2.2 動的粉体圧  
 3. 粒子充填性への影響
第8節 粉体貯槽の設計計算とシミュレーション  (吉田 順)  
 1. 粉体貯槽の計画  
 2. 粉体貯槽の設計計算   
  2.1 粉体荷重   
  2.2 耐震設計  
 3. 設計計算の例   
  3.1 設計条件   
  3.2 長期荷重算定   
  3.3 短期荷重算定  
 4. 構造設計上の注意点     
    (1) 粉体物性     
    (2) 温度応力     
    (3) 開口部の取り扱い     
    (4) 特殊な条件  
 5. 粉体貯槽のシミュレーション   
  5.1 大規模石炭サイロのシミュレーション   
  5.2 穀物サイロの地震時シミュレーション
第9節 土砂に関するシミュレーション  (堤 大三)  
 1. 斜面崩壊発生機構に関するシミュレーション   
  1.1 降雨浸透解析   
  1.2 斜面安定解析    
   1.2.1 無限長斜面    
   1.2.2 円弧型滑り面    
   1.2.3 臨界滑り面探査法    
   1.2.4 3 次元形状の滑り面   
  1.3 降雨による斜面崩壊シミュレーションの適用事例  
 2. 河床の空隙率に関する数値シミュレーション   
  2.1 粒子充填シミュレーションモデル     
    (1) 乱数群の発生     
    (2) 粒子径の決定     
    (3) 粒子充填    
    (4) 空隙率の計算   
  2.2 粒子充填に関する実験   
  2.3 粒度分布と空隙率の関係   
  2.4 粒子充填シミュレーションにおける空隙構造

第8章 オンサイトの計測・制御

第1節 粉体プロセスの計測と制御  (綿野 哲)  
 1. 水分の計測と制御  
 2. 画像解析による造粒操作の計測と制御  
 3. 乾式粉砕プロセスの計測と制御  
 4. 空気輸送時における粒子帯電の計測と制御  
 5. 粉体プロセスの計測と制御の今後
第2節 粉体のサンプリング  (山田 昌治)  
 1. 粉体層からのサンプリング   
  1.1 堆積粉体層からのサンプリング   
  1.2 流動粉体群からのサンプリング  
 2. 分散粒子のサンプリング   
  2.1 液相中の懸濁粒子のサンプリング   
  2.2 気相中の浮遊粒子のサンプリング  
 3. サンプリングの統計解析
第3節 粉粒体層の X 線 CT 計測  (鈴木 道隆)  
 1. マイクロフォーカス X 線 CT 装置   
 2. X 線マイクロ CT を用いた粒子層内部の充填状態計測  
 3. X 線マイクロ CT を用いた微粉体層内部の充填状態計測  
 4. 円筒型混合機での混合過程の測定  
 5. X 線 CT 計測への今後の期待
第4節 近赤外分光法による医薬・食品粉体の迅速分析  (源川 拓磨)  
 1. 近赤外分光法の特徴と粉体分析における優位性   
 2. 粉体の近赤外スペクトル測定   
  2.1 分光計    
   2.1.1 分光方式    
   2.1.2 検出器   
  2.2 測定方法   
  2.3 サンプル調製   
  2.4 光ファイバーを使った測定   
  2.5 医薬・食品粉体の近赤外スペクトルの例  
 3. 粉体の近赤外スペクトル解析   
  3.1 スペクトル前処理    
   3.1.1 反射スペクトルの確認と吸収スペクトルへの変換    
   3.1.2 ベースライン変動の補正    
   3.1.3 平均中心化(mean-centering)   
  3.2 検量モデルの構築と評価    
   3.2.1 主成分分析によるスペクトル変動の把握    
   3.2.2 検量モデルの作成と評価    
   3.2.3 解析領域の選択  
 4. リアルタイム分析
第5節 粉体プラントにおける人手作業の管理と制御  (小波 盛佳)  
 1. 人手作業とは   
  1.1 製造物との関わりの深さによる分類   
  1.2 作業の流れによる分類  
 2. 総体として見たシステム化   
  2.1 生産計画支援システム   
  2.2 生産スケジュール管理システム   
  2.3 システム化必要度指数   
  2.4 搬送システムのマテリアルバランス  
 3. 作業指図とフィードバック   
  3.1 作業指図の方法   
  3.2 帳票の役割   
  3.3 作業指示帳票とその追記   
  3.4 作業チェック   
  3.5 実績記入   
  3.6 ディスプレイ表示上の工夫   
  3.7 準備作業と投入作業の画面表示   
  3.8 作業手順書の扱い   
  3.9 先見的な作業指示   
  3.10 タブレット端末の利用  
 4. ピッキングと秤量作業   
  4.1 受け入れ検査の役割   
  4.2 多岐にわたる開梱作業   
  4.3 作業割り当て処理  
 5. 粉体の流れの制御  
 6. 検査工程のシステム化  
 7. 包装工程   
  7.1 包装形態の変更への対応   
  7.2 入れ目(包装単位量)切り替え   
  7.3 包装後の袋物の扱い  
 8. 特殊な状態への対応   
  8.1 誤操作への対応     
  8.2 異常への対応とその回復  
 9. 棚卸作業   
  9.1 人手秤量作業における常時棚卸と 定期棚卸   
  9.2 自動計量操作における常時棚卸  
 10. 洗浄作業   
  10.1 システム化の可否と選択   
  10.2 人手洗浄作業の管理  
 11. システムの変更
第6節 粉粒体プロセスのセンシング  (小波 盛佳)  
 1. 物性差が粉粒体計測に与える影響   
 2. 粉粒体プロセスの計測   
  2.1 オフラインとオンライン計測   
  2.2 粒子径分布と粒子形状   
  2.3 水分   
  2.4 粉粒体のレベル     
    (1) レベル計(レベルメーター)     
    (2) レベルスイッチ   
  2.5 粉粒体の流量  
 3. 粉粒体プロセスにおけるオンライン計測・制御の課題と実際   
  3.1 オンライン計測の課題   
  3.2 混合・混練プロセス   
  3.3 攪拌造粒プロセス   
  3.4 流動層造粒プロセス   
  3.5 セメント製造における流量計測と制御   
  3.6 バルクハンドリングにおける量管理  
 4. 様々な試み   
  4.1 粉粒体形状の画像解析   
  4.2 AE センシング   
  4.3 音・振動の周波数解析による計測    
  4.4 荷電特性   
  4.5 高温における付着特性   
  4.6 気流中の粒子の粒子径分布   
  4.7 粉体流量の非接触連続測定   
  4.8 ガンマ線による密度測定   
  4.9 扁平な粒子の最大面積測定   
  4.10 粉粒体の空気輸送における静電界強度のオンライン計測と制御  
 5. 将来への展望

第9章 諸分野の粉体製造・取り扱いプロセス

第1節 医薬品製剤の製造プロセス  (中上 博秋)  
 1. 医薬品開発と製剤研究のプロセス   
  1.1 新薬の研究開発プロセス   
  1.2 製剤研究のプロセス   
  1.3 医薬品の価値と製剤技術   
  1.4 知的財産と製剤技術  
 2. 医薬品の投与経路と剤形  
 3. 製剤設計の役割と製剤研究の具体的進め方  
 4. 製剤の製造方法  
 5. 医薬品の結晶多形と製剤製造   
  5.1 医薬品製剤製造における結晶多形の消失と出現   
  5.2 低融点・低転移温度を有する結晶多形の製剤開発  
 6. 難溶性医薬品の溶解性および経口吸収性の改善   
  6.1 湿式粉砕法を利用したナノ粒子製造技術   
  6.2 固体分散を利用した経口吸収改善  
 7. 製剤開発と品質保証の新展開   
  7.1 レギュレーションと製剤開発   
  7.2 プロセス解析工学(PAT)の活用によるリアルタイムリリース試験(RTRT)の実現
第2節 食品,調味料の製造プロセス  (吉田 照男)  
 1. 食品の機能とナノ粒子  
 2. 食品のナノ粒子化の功罪  
 3. ナノ粒子とは  
 4. 食品の粒の大きさとつくり方  
 5. 微粒化とおいしさ  
 6. 各種微粉砕機の種類と特徴  
 7. 食品のナノ化のメリットとデメリット
第3節 米粉の製造プロセス  (大西 忍)  
 1. 米粉食品の背景   
 2. コメの特性と加工適正要因   
  2.1 米粉の種類   
  2.2 コメの構造   
  2.3 アミロースとアミロペクチン   
  2.4 デンプン損傷   
  2.5 粒度分布  
 3. 製粉方法の種類   
  3.1 乾式製粉   
  3.2 湿式製粉・後乾燥方式   
  3.3 湿式製粉・前乾燥方式   
  3.4 水挽き製粉   
  3.5 吸水工程におけるバッチ式と連続式  
 4. 製粉機と製粉プロセス   
  4.1 スタンプミル   
  4.2 ロールミル   
  4.3 気流粉砕機  
 5. 今後の展望
第4節 小麦製粉の製造プロセス  (下田 良一)  
 1. 小麦製粉の歴史  
 2. コムギ・小麦粉についての知識   
  2.1 小麦粒の構造     
    (1) 皮部(外皮)(小麦粒の約 15 %)     
    (2) 胚乳(小麦粒の約 83 %)     
    (3) 胚芽(小麦粒の約 2 %)   
  2.2 コムギの種類     
    (1) コムギの性状による分類     
    (2) 産地による分類     
    (3) 用途による分類  
 3. 小麦製粉の製造プロセスの概要  
 4. 小麦製粉の基本工程   
  4.1 精選工程    
   4.1.1 精選     
    (1) ミリングセパレーター     
    (2) アスピレーター,アスピレーションチャンネル     
    (3) ディスクセパレーター     
    (4) ドライストナー     
    (5) スカラー    
   4.1.2 調質    
   4.1.3 配合   
  4.2 挽砕工程    
   4.2.1 破砕    
   4.2.2 分別    
   4.2.3 純化    
   4.2.4 粉砕    
   4.2.5 ふるい分け   
  4.3 仕上げ工程,出荷    
   4.3.1 混合,再ふるい    
   4.3.2 出荷  
 5. 製粉工場の特徴
第5節 粉体化粧品における紫外線遮蔽技術の開発プロセス  (鈴木 高広)  
 1. 粉体の付着力とハスの葉効果  
 2. ファンデーションの分散状態  
 3. ファンデーションの粉体付着  
 4. 紫外線の防御効果の開発プロセス  
 5. 機器測定法の落とし穴  
 6. 粉体化粧品の開発に必要なこと
第6節 二次電池用材料の製造プロセス  (根本 源太郎,大川原 知尚)  
 1. 二次電池について  
 2. 噴霧乾燥技術の適用例  
 3. 二次電池材料の乾燥造粒技術    
  3.1 正極材   
  3.2 負極材   
  3.3 二次電池材料の乾燥造粒技術  
 4. 溶剤使用噴霧乾燥技術の発達  
 5. 粉体・ナノ粒子製造の今後
第7節 顔料の湿式分散技術  (小林 敏勝)  
 1. 色材産業における顔料分散の意義   
  1.1 光学的性質と分散粒子径   
  1.2 フロキュレートの形成と流動性  
 2. 顔料分散プロセス   
  2.1 基本プロセス   
  2.2 ナノ分散プロセス    
   2.2.1 nm サイズ分散機とその特徴     
    (1) 微小粒子径ビーズの使用     
    (2) 精緻なビーズ分離機構 (セパレーター)     
    (3) 特殊な形状のアクセラレーター     
    (4) アニュラー型    
   2.2.2 過分散    
   2.2.3 異種分散方式の組み合わせ     
    (1) 超音波分散     
    (2) 高圧ホモジナイザー  
 3. 分散配合設計   
  3.1 分散配合設計の基本的な考え方     
    (1) 有機溶剤系での顔料分散     
    (2) 水性系での顔料分散   
  3.2 顔料分散剤
第8節 プラスチックの製造プロセス −空気輸送  (槇野 利光)  
 1. 夾雑物のないプラスチック  
 2. 夾雑物のない空気輸送プロセス  
 3. 高濃度低速輸送方式
第9節 農薬製剤の現状と製造プロセス  (辻 孝三)  
 1. 製剤の種類と施用法   
 2. 最近の開発動向―新規製剤の開発―  
 3. 固体製剤各論   
  3.1 粒子径と剤形   
  3.2 粉剤:一般粉剤,DL 粉剤,フローダスト   
  3.3 粒剤:1 キロ粒剤,長期残効型箱施用粒剤    
   3.3.1 1 キロ粒剤    
   3.3.2 育苗箱処理と長期残効型箱施用粒剤   
  3.4 粉粒剤   
  3.5 水和剤   
  3.6 顆粒水和剤   
  3.7 水面展開剤   
  3.8 ジャンボ剤   
  3.9 豆つぶ剤  
 4. 農薬製剤の今後への期待
第10節 先進セラミックスの利用と製造技術  (高井 千加)  
 1. 先進セラミックス   
 2. セラミックス粉体成形   
  2.1 加圧成形   
  2.2 鋳込み成形   
  2.3 ゲルキャスティング成形  
 3. スラリー評価法   
  3.1 間接的評価法    
   3.1.1 粒度測定による凝集状態評価    
   3.1.2 レオロジー性評価    
   3.1.3 スラリー排出時間(drain time:DT)測定法   
  3.2 直接観察法    
   3.2.1 凍結乾燥法    
   3.2.2 その場固化観察法  
 4. 環境材料としての新展開   
  4.1 多孔質セラミックス   
  4.2 導電性セラミックス   
  4.3 セラミックス中空粒子
第11節 セメントの製造プロセス  (伊藤 光弘)  
 1. ポルトランドセメントの JIS 規格  
 2. セメント製造プロセスの基本  
 3. 各プロセスの主要設備と制御   
  3.1 原料プロセス   
  3.2 ブレンディングサイロ,ストレージサイロ   
  3.3 焼成プロセス     
    (1) セメントクリンカーの生成     
    (2) 実際のプロセス     
    (3) 焼成プロセスでのアルカリ循環・塩素循環   
  3.4 仕上げ粉砕プロセス     
    (1) 閉回路粉砕     
    (2) 高効率分級機     
    (3) ローラーミル     
    (4) 粉砕プロセスの計測・制御   
  3.5 廃棄物のセメント原燃料への活用
第12節 ガイシ製造プロセス  (木村 隆俊)  
 1. ガイシの概説  
 2. 素地スラリーの調製と管理  
 3. スラリーの処理とフィルタープレスによる脱水  
 4. 坏土の作製  
 5. スラリー・坏土の調製・管理  
 6. ガイシ製造におけるスラリー管理の重要性
第13節 鉄鋼プロセス  (齋藤 公児)  
 1. 鉄鉱石の概観   
  1.1 埋蔵量・分布   
 2. 生産    
  2.1 採掘    
  2.2 選鉱・品質コントロール    
  2.3 需要・供給  
 3. 各主要生産地での今後の鉄鉱石生産動向   
  3.1 豪州   
  3.2 ブラジル  
 4. 鉄鋼資源と製鉄プロセス  
 5. 今後の課題
第14節 非鉄金属材料の製造プロセス  (岡本 秀征)  
 1. 非鉄金属の生産工程  
 2. 前処理工程としての粉砕   
  2.1 SAG ミル   
    (1) 長所     
    (2) 短所  
  2.2 HPGR     
    (1) 長所     
    (2) 短所  
 3. 選別工程  
 4. 微粉砕工程(再磨鉱)  
 5. 精選工程・精鉱リーチング  
 6. 評価技術  
 7. 選鉱分野における粉体技術の展開への期待
第15節 石炭火力発電技術に関わる粉体技術  (牧野 尚夫,野田 直希)  
 1. 石炭利用と粉体技術  
 2. 微粉炭火力に関わる粉体技術   
  2.1 微粉炭火力の概要と運用状況   
  2.2 微粉炭火力発電所における粉体技術の役割  
 3. 石炭ガス化を利用した新型火力に関わる粉体技術   
  3.1 新型石炭火力の概要と開発状況   
  3.2 新型石炭火力の確立に向けた粉体技術の役割
第16節 液中造粒法による未燃カーボンの回収プロセス  (久保 泰雄,平島 剛)  
 1. 液中造粒技術とその応用  
 2. 液中造粒機構   
  2.1 表面改質   
  2.2 造粒体径に影響する諸因子  
 3. 石油コークス燃焼灰の再生利用   
  3.1 液中造粒法適用の背景   
  3.2 未燃カーボン回収プロセスの実際    
   3.2.1 液中造粒装置開発経緯    
   3.2.2 商業機としての液中造粒装置
   3.2.3 未燃カーボン回収プラント  
 4. 液中造粒法のその他の応用
第17節 木質系バイオマスのナノサイズ 粉砕・処理プロセス  (遠藤 貴士)  
 1. セルロースナノファイバーとは  
 2. 木質系バイオマスの特徴  
 3. 木質の乾式粉砕  
 4. 木質からの乾式粉砕生成物の特性変化  
 5. ナノ粒子から構成されている乾式粉砕生成物  
 6. 木質の湿式粉砕  
 7. 木質の湿式粉砕の効率化  
 8. ナノ繊維の評価   
  8.1 ナノ繊維の乾燥方法   
  8.2 電子顕微鏡による形態観察   
  8.3 比表面積測定  
 9. その他のナノ繊維調製方法  
 10. 木質ナノファイバーの応用に向けて

第10章 粉体に関する規格・標準

第1節 粉体に関する国際標準化  (遠藤 茂寿)  
 1. ISO とは  
 2. ISO 規格ができるまで  
 3. ISO/TC 24 での国際規格作成作業   
  3.1 ISO/TC 24/SC 4   
  3.2 ISO/TC 24/SC 8  
 4. ISO/TC 24 以外の国際標準化  
 5. TC 24 と国内での規格化(JIS)の関係  
 6. 今後の国際標準化への取り組み
第2節 ナノ粒子,ナノマテリアルに関する ISO 標準化の動向  (蜑コ 皓男)  
 1. ナノスケール物質のベネフィットとリスク  
 2. ナノテクノロジー国際標準化がスタート   
  2.1 発端は英国から   
  2.2 TC229 の体制と業務範囲  
 3. 日本におけるナノテクノロジー国際標準化の取り組み  
 4. JWG 1 [用語・命名法]   
  4.1 ナノ粒子関連用語の定義   
  4.2 ISO/TS 27687“nano-objects”の翻訳 JIS 化   
  4.3  “engineered nanomaterial”と“manufactured nanomaterial”   
  4.4  “nanomaterial”の定義:ISO vs. 欧州委員会   
  4.5 カーボンナノチューブ(CNT), フラーレンの定義が決定  
 5. JWG 2 [計量・計測]   
  5.1 “Measurement”と“Characterization”   
  5.2 CNT の評価方法からスタート   
  5.3 共通的計測評価方法に関する規格開発  
 6. WG 3 [環境・安全]     
    (1) 職業曝露制御方法     
    (2) 毒性/有害性ポテンシャル決定方法および毒性スクリーニング方法     
    (3) ナノ材料の環境健全な使用のための方法     
    (4) ナノ材料製品の安全性を保証するための方法     
    (5) 一般的な健康安全・環境に関する規格  
 7. WG 4 [材料規格]進捗状況   
  7.1 中国が二つのナノ材料規格を提案   
  7.2 粉末から分散液へ規格化の対象が拡大   
  7.3 WG 4 のスコープに関する討議  
 8. 難航したナノラベリング規格が漸く成立   
  8.1 規格の概要   
  8.2 審議経緯    
   8.2.1 発端    
   8.2.2 提案の概要    
   8.2.3 日本の対応    
   8.2.4 投票結果と ISO vs. CEN の綱引き
第3節 粉体特性の測定に関する国内標準化−JIS 規格・協会規格  (遠藤 茂寿)  
 1. 粉体特性に関する国内における標準化  
 2. 粒子径測定に関する JIS 規格  
 3. 密度測定方法に関する JIS  
 4. 粒子径以外の粉体特性やプロセスの評価に関する JIS  
 5. 日本薬局方に見る粉体測定  
 6. 日本粉体工業技術協会で作成した規格類
第4節 標準粉体の概要解説  (増田 弘昭)  
 1. 試験用粉体  
 2. 校正用単分散粒子  
 3. 校正用多分散粒子  
 4. その他の標準粉体  
 5. 標準粉体の活用に向けた検討と開発
第5節 粉体物性データ集  (笹辺 修司)  
 パウダテスタ   
      1) 安息角
      2) 圧縮度
      3) スパチュラ角
      4) 凝集度または均一度
      5) 崩潰角
      6) 差角
      7) 分散度  
 表 1 Carr の流動性指数表  
 表 2 噴流性指数  
 表 3 パウダテスタの粉体特性測定結果の例 粉体数:270

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