分散は多くの産業において重要なプロセスです。ソース、ジャム、医薬品の製造では、多くの場合、原材料を分散する必要があります。シャンプー、接着剤、塗料の調製には、さまざまな化学物質をブレンドするための分散が必要です。さらに、電池やナノマテリアルなどの先端産業では、さらに加工する前にカーボンやセラミックなどの材料に分散させるステップも必要です。では、分散の原理とは正確には何でしょうか?また、現代の分散機はこれらの業界でどのように動作するのでしょうか?

分散プロセスには、分散相として知られる 1 つまたは複数の物質の状態 (液体、固体、または気体) を、均一、迅速かつ効率的な方法で、連続相として知られる別の物質の状態 (通常は液体) にすることが含まれます。通常、各相は他の相とは混ざらないが、強い外部エネルギーがこれらの相に作用すると、均一な相に混合することができる。

分散機が作動すると、高速で回転するローターが高い接線速度と頻繁な機械的衝撃により強い運動量を生成します。ローターとステーターの間の狭いギャップ内で、原材料は機械的剪断と油圧剪断、遠心押出、物理的衝撃と引き裂き、液体の乱流などから複合力を受けます。このプロセスにより、懸濁液 (固体/液体)、エマルジョン (液体/液体)、および泡 (気体/液体) が生成されます。分散の結果、混ざらない固体、液体、気相は瞬時に統一された安定した混合物に変化します。必要に応じて、分散プロセスをサイクルで繰り返すことで、より微細で高品質な製品を得ることができます。

 

インライン高せん断分散のプロセス

1. 原料が入口に供給されると、高速回転するローターによって発生する遠心力によって、原料は分散機の作業室内に吸い込まれます。

2. 強力な遠心力により、原料がローターとステーターの間の狭い隙間に放射状に引き込まれます。遠心力、押し出し、衝撃などが材料に同時に作用し、最初の段階で材料が粉砕されて分散します。

3. ローターの外縁が線速度 15m/s 以上 40m/s 以下で回転するため、強力な機械的せん断力と油圧せん断力、油圧摩擦力、衝撃力、引裂き力が同時に材料に作用し、材料が適切に分散されます。材料の粒径が小さくなるにつれて隙間から放射状に排出され、1回以上のサイクル処理を経て、最終的に分散・乳化・均質化の工程が完了します。

4. あるいは、機械には、同時に動作するローターとステーターのセットの 2 番目のグループが含まれている場合があります。そのため、材料は最初のセットから排出された後、すぐに 2 番目のセットに入り、再度剪断されます。同じ目的、つまり材料をもう一度分散、乳化、均質化するために機能する 3 番目のローターとステーターのセットが存在する場合もあります。 3 段階のローターとステーターを備えたこのような機械は、分散プロセスを最短の時間内で効果的に完了できます。

 

分散の結果に影響を与える可能性のある要因:

-作業形式（バッチ式または連続式）。

- ステージとワークヘッドのせん断速度。

- ワークヘッドの歯構造（例：粗、中、細、極細など）。

- 作業室内での材料の滞留時間と分散時間。

- サイクル数。