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技術情報

国際二次電池展2014【1】アルファミル ~低コストでナノ分散~

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国際二次電池展2014【1】アルファミル ~低コストでナノ分散~

アルファミルAM 低コストでナノ分散

アルファミルの構想

  • 高吐出量対応
    ⇒タンク内を均一化、処理速度向上
  • 詰まりレスの安定稼動
    ⇒一般的なスクリーン分離式ミルでは避けられない
  • ナノレベルまでの高度な分散
    ⇒Φ0.03mmジルコニアビーズを代表とするマイクロビーズ(メディア)の使用
  • プラスαの特徴⇒ランニングコスト低減
    ⇒高価なセラミックビーズ使用量を削減

アルファミルの内部

・分離ゾーンと分散ゾーンを明確に区別した
・Φ0.03mm~Φ0.5mmビーズまで対応
・遠心分離式のビーズ分離機構


アルファミル内部

アルファミルのディスクの特長

従来型のミルに比べて抵抗・摩耗ともに少ないです。


アルファミルのディスク

ビーズの分布

  • ビーズは分散ゾーンに集中
  • 分散ゾーン内では可能な限り高密度充填
  • 仕事を行う箇所にビーズを集中させる。
  • 仕事を行う箇所でビーズを効率よく動かす
    ⇒遠心ポンプ機能によりビーズは円運動
    ⇒ビーズ密集による異常発熱・摩耗無し。
ビーズの分布

ビーズの流動

ディスクの回転により遠心ポンプ機能が働き外側吐き出されます。吐き出されたスペースを埋めるため、吸い込み(収縮流)が起きます。分離補助ロータ(カゴ型)により下方へ押し付けているため、上部の分離ゾーンにビーズが侵入しにくい構造となっています。
ビーズの流動

循環構造

  • ビーズ密集による異常摩耗なし
  • ビーズ停滞による処理むらなし
    ⇒循環流は処理の均質化に寄与。
循環構造

循環流

循環構造なしでは下部でビーズが停滞・ビーズ流れが水平
ビーズが停滞
循環構造ありでは停滞ビーズなし・ビーズ流れが斜下
停滞ビーズ無し

収縮流

・流路を部分的に狭めることにより速度変化・収縮流
・ビーズ共回りによる分散効率低下を予防
・エネルギー効率向上に貢献
・ディスク進入時に急激に加速
・収縮流発生
・短時間の相互作用で分散処理

収縮流

ビーズの流動

・循環流
⇒ビーズ密集による異常摩耗なし
⇒ビーズ停滞による処理むらなし
⇒処理の均質化に寄与
・収縮流
⇒分散効率向上

従来型ビーズミルとの比較試験

処理速度比較

・処理速度⇒50%効率UP
・消費エネルギー⇒20%低減
・発生熱量⇒投入エネルギーは同じ。




処理速度比較

消費エネルギー比較

・アルファミル(ビーズ50%) vs 既存ミル(ビーズ80%)

1.処理速度同等
2.消費エネルギー20%削減
3.発生熱量低下





消費エネルギー比較

発生熱量比較

・アルファミル(ビーズ60%) vs 既存ミル(ビーズ80%)

1.処理速度50%向上
2.消費エネルギー20%削減
3.発生熱量同等





発生熱量比較

アルファミル2大ポイント

高効率
  • 循環流・収縮流
    ビーズ運動活性化
    停滞ビーズなし
    処理速度向上(50%)
  • 遠心式ビーズ分離
    極小ビーズ使用可能
    高効率ナノ分散
低コスト
  • 循環流・収縮流
    ビーズ量低減(30%)
    消費電力低下(20%)
  • 撹拌部突起物なし
    コンタミネーション低減
    ロングライフ

摩耗しても性能を維持

アルファミルの性能維持

分散事例

アルミナ 13nmへのナノ分散

処理物 アルミナ
ビーズミル AM-03L
ディスク周速 5.5m/s
ビーズ φ0.03mmジルコニア
目標粒子径 D50=20nm
結果 D50=14nm
アルミナのグラフ

カーボンブラック φ0.3mmビーズでもナノ分散

処理物 カーボンブラック
ビーズミル AM-03L
ディスク周速 9.2m/s
ビーズ φ0.03mmジルコニア
目標粒子径 D50=100nm
結果 D50=60nm
カーボンブラックのグラフ

まとめ

ランニングコストの優位性

  • 突起物を極力減らし摩耗による形状変化軽減
    ⇒長時間性能を維持する撹拌部材
  • 分散ゾーンの明確化+循環流・収縮流
    ⇒ビーズ充填率60%でも高効率(従来機の1.5倍)処理

詰まりレスの安定稼動
⇒一般的なスクリーン分離式ミルでは避けられない

ナノレベルまでの高度な分散
⇒Φ0.03mmジルコニアビーズを代表とするマイクロメディアの使用

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