湿式ボールミル内砕料粒子の運動および破壊挙動に関する研究

摘要

セラミック，医薬品，化粧品など幅広い分野において，粉砕工程はその機能を左右する重要な単位操作である。特に最近では，ナノレベルの粒子への需要が急速に拡大しているため，より高度な粉砕装置の開発が急がれている。こうした現状に対し有力な粉碎装置として湿式ボールミルが挙げられる。この粉砕装置は粉碎性能が高く，構造がシンプルなため比較的大型化が容易といった特徴がある。一方で，その装置の設計は実験により試行錯誤的に行われているのが現状である。特に，湿式ボールミルにおいてはサブミクロンオーダー付近で粉砕が困難となる粉砕限界が存在しており，それを突破可能な設計指針は得られていないため，ナノレベルの粒子を粉砕により製造する上で大きな障害となっている。こうした背景には，砕料粒子が粉砕される様子を観察もしくは解析することが難しいため，粉砕のメカニズムや，種々の制御パラメータもしくは粉体物性が粉砕におよぼす影響の把握が困難であることが挙げられる。そこで本研究では，湿式ボールミル内碎料粒子の運動および破壊挙動を解析可能なシミュレーション手法を新規に開発し，湿式ボールミルにおける砕料粒子粉砕メカニズムを把握するとともに装置設計指針を得ることを目的とした。