様々な化成品の粉体化を支援します。
スプレードライは、工程が簡略化できる、熱影響を受けにくい、球状で粒度分布がシャープ等の様々な利点があるため、幅広い化成品製造に使用されています。当社ではユーザー様の希望に沿った特性の粉体を得るために、適切な運転条件にてスプレードライを実施します。
化成品のスプレードライについてこのようなお悩みはありませんか？
- 製品の性能向上のためスプレードライ造粒を検討したい。自社に設備が無いのでノウハウがなく、どのように始めたらよいのかわからない。
- 自社で製造しているスプレードライ顆粒の性能を上げたいが、保有スプレードライヤーが大きく、改善のための少量試作テストを実施することが困難。
- スプレードライヤーを使用した新製品を開発したいが、自社のスプレードライヤーは、既存製品製造に使用しているため、コンタミ（異物混入）リスクの懸念から使用できない。
- 定期的に数十kg～数百kg程度の粉体が必要となるが、自社のスプレードライヤーが大きく、取り回しが悪い。
- 今までは少量試作のため、エバポレーターとふるいで簡易造粒していたが、性能が安定しない、あるいはまとまった量が生産できないので、スプレードライ造粒したい。
- 卓上スプレードライヤーで基礎検討を終えたので、大きい粒子のサンプルが欲しい、数kg単位のサンプルを作製したい。
スプレードライ可能な化成品の種類
様々な化成品製造のテスト実績および装置納入実績があり、下記は一部になります。
顔料、染料、化粧品、界面活性剤、触媒、農薬、電池材料、硫安、燐案
化成品のスプレードライに求められるもの
求められる性能に合わせた粒子設計
化成品の粉体に求められる性能は、業界、用途によって様々であり、一概に申し上げることは困難です。
例えば界面活性剤であれば、ハンドリング性や溶解性が重視されるので100μm以上の大きさの粒子が求められます。電池の正極材では、均質に分散されたスラリーを10μm以下の微粒子とすることが求められます。
化粧品では、ファンデーション原料のマイカ(雲母)に紫外線散乱効果を持つ酸化チタンを凝集なく被覆させる表面処理にスプレードライが使用されています。
このように、化成品は使用用途、業界によって必要とされるパラメータが大きく異なるため、当社受託サービスでは、ユーザー様とのお打ち合わせにより、何を重要とするかを明確にしてから、目標に向けて試作しています。
化成品に関するプリスのご支援内容
- スプレードライヤーによる
受託加工・試作テスト造粒 - フリーズグラニュレーターによる
受託加工・試作テスト造粒 - 粉体の特性評価
（粒度分布、粒子形状、流動性、かさ密度、
粒子強度、比表面積、真密度、水分値） - 自動ふるい機による粉体の分級
- ビーズミル、ボールミルによる
スラリー調製 - レオメーター、レーザー回折粒度分布計、
粘度計によるスラリーの特性評価
化成品のスプレードライ事例
前述の化粧品用途における酸化チタンによる被覆化や、機能性食品や医薬では苦み成分のマスキング用途に、スプレードライヤーでの表面処理は幅広く使用されています。
本事例は、50μmのガラスビーズに、0.6μmの微粒アルミナ粒子を被覆した複合粒子の製作例です。
スプレードライ条件
| No.1 | No.2 | |
|---|---|---|
| アトマイザー回転数 | 12000rpm | 6000rpm |
| 温度条件 | 入口200℃ / 出口80～90℃ | |
| スラリー条件 | ガラスビーズ18w% アルミナ1.8w% PVA0.2w% 水80w% | |
| 原液供給速度 | 5kg/h | |
| 使用装置 | スプレードライヤー φ1600mm装置 | |
No.1スプレードライ表面処理
No.2スプレードライ表面処理
上記写真は、スプレードライ処理したNo.1とNo2粉体をキャノーラ油で分散させて光学顕微鏡で観察した、浸液透光法を使用した画像です。
キャノーラ油とガラスビーズは光の屈折率が近く光の反射が発生しにくいことから、ガラスビーズは透明化されます。一方、アルミナの屈折率はキャノーラ油と乖離していることから、透明とはならず黒色となるため、アルミナ粒子の被覆状況が目視できます。
No.1条件は、アトマイザー回転数が12000rpmと高速のため、噴霧液滴がガラスビーズ全体を覆っていなかったため、アルミナ粒子の被覆が一部分か、またはほぼされていない様子が確認できます。No.2条件は低回転のため、液滴がガラスビーズ全体を覆うのに十分な大きさとなって噴霧できたことから、アルミナ粒子が全体にわたって被覆されていることが確認できます。
上記図は、原料粉であるガラスビーズと、No.1およびNo.2の粒度分布測定結果です。ガラスビーズとNo,1との差が0.7μmであるため、0.6μmのアルミナ粉が一部のみ被覆していることが分かります。また、ガラスビーズとNo.2との差が1.5μmのため、0.6μmのアルミナ粉が一層被覆程度で、厚い膜となっていないことが確認できます。
以上のように、スプレードライヤーを使用することで、膜の薄い被覆処理・コーティングをすることができます。スプレードライヤーは瞬間乾燥のため、過度な造粒によりコア粒子が造粒される懸念が少ない被覆法となります。今回の検討ではNo.2の6000rpmが粒子全体を被覆するには適した条件でしたが、コア粒子の大きさや濡れ性によって適切な回転数は異なります。また、10μm前後の微粒子を造粒せずに被覆するには、噴霧方式をロータリーアトマイザーではなく、微粒化能力の高い二流体ノズルがが適してます。
微細原料粉に流動性を付与する造粒は、セラミックス製造に重要な工程です。当社では造粒の前工程のスラリー調製から、後工程のプレス、焼成サンプル作製まで請け負い、ユーザー様の研究開発の支援や、受託加工生産の品質管理に貢献します。
スプレードライは、19世紀に食品の粉体化ニーズにより発明された、長い歴史を有した粉体製造方法です。液体を粉体化することにより、長期保存可能、輸送コスト削減等の優位性が生まれます。当社では豊富なテスト実績・装置納入実績により、初めてスプレードライを検討されるユーザー様でも適切に粉体化できるよう、アドバイス等、サポートします。
金属製品製法の一つである粉末冶金において、スプレードライによる造粒は流動性を付与することはもちろん、異なる素材を分散させたスラリーを瞬間乾燥させることにより、偏析の少ない複合粒子を製造することに適しています。複合粒子は粉末冶金だけではなく、溶射材にも適しており、またセラミックスと複合させることによるサーメットの製造にもスプレードライは使用されています。
樹脂スラリー、樹脂溶液から微細樹脂粉末を製造するために、スプレードライは広く使用されています。
ブロック、ペレット、フレークから粉砕して微細な樹脂製品を製造する際、衝撃により発生する熱劣化や、弾性体であるために目標粒子径に到達しない課題があります。樹脂溶液からスプレードライすることより、微細な粉末の製造が可能となります。
原薬から賦形剤まで、医薬製剤の様々な製造にスプレードライが使用されています。
球形粒子が得られるため、流動性･充填性が高く打錠安定性の向上、非晶質化による溶解性の改善、難溶解性添加物とのマイクロカプセル化による徐放性の付与、ドラッグデリバリーシステムへの活用等、幅広く使用されています。
スプレードライは、微粒化した液滴を瞬間的に熱風で乾燥させるため、乾燥時間が短く、かつ気流中による乾燥は低熱伝導のため粉体が昇温しにくく、熱の影響を受けにくい特徴があります。そのため菌体等の微生物の活性を維持した乾燥粉体の製造に適しています。
スプレードライは、工程が簡略化できる、熱影響を受けにくい、球状で粒度分布がシャープ等の様々な利点があるため、幅広い化成品製造に適用されています。当社ではユーザー様の希望に沿った特性の粉体を得るために、適切な運転条件にてスプレードライ処理します。