スラリーを上手に取り扱うための総合知識

固液分散系スラリーを取り扱うプロセスは、リチウムイオン電池電極製造、各種材料プロセス、製薬、食品、湿式粒子合成、水処理といった非常に幅広い分野に存在します。これらのプロセスで製造される最終製品の品質は、プロセスのスタート地点であるスラリー特性と密接な関係にあることは経験的に広く知られています。しかし、プロセスの最適化は試行錯誤を繰り返して行われることが多く、せっかく調製法を確立しても材料のロットが変わっただけでまた試行錯誤が必要になる、いざ現場に適用してみると日によって全く異なる特性を持つスラリーができ上がるなどということも珍しくありません。この原因の一つに、適切にスラリー特性評価が行えていないことが挙げられます。特に、たまたま近くにある装置などを用いて測定できそうな特性を測定するだけに留まっている場合、製品特性とスラリー特性とのつながりを把握できていない事が多く、測定を繰り返しても問題解決につながらないことが多々あります。
そこで本セミナーでは、スラリーと上手につきあい、取り扱うための総合的な知識習得を目的として、粒子の分散制御および分散状態評価について、その手法、分散安定性に影響を及ぼす様々な要因などの基礎的な内容から、実例を用いたスラリー特性評価、分散剤の効果などの応用的な内容、最新動向について紹介します。

1. スラリーに関する基礎知識
　1-1. スラリーとは？（スラリーの定義）
　1-2. 微粒子をスラリーとして取り扱うプロセスとその理由
　1-3. なぜスラリーの取り扱いで問題が発生するのか
　1-4. 分散状態変化の一例

2. 粒子の特性
　2-1. 粒子径，比表面積，密度
　2-2. 粒子径分布，粒子の構造

3. 粒子と媒液の界面の理解
　3-1. 粒子と媒液の界面
　　3-1-1. 粒子と媒液の親和性
　　3-1-2. 溶媒和（水和）
　　3-1-3. ぬれ性
　3-2. 粒子の帯電
　　3-2-1. 帯電機構
　　3-2-2. 電気二重層　
　　3-2-3. ゼータ電位測定
　3-3. 分散剤（界面活性剤）の吸着
　　3-3-1. 界面活性剤
　　3-3-2. 吸着機構
　　3-3-3. 吸着量の測定
　　3-3-4. 分散剤の選び方

4. 粒子間に働く力と粒子の分散・凝集
　4-1. DLVO理論
　　4-1-1. 電気二重層ポテンシャル
　　4-1-2. ファンデルワールスポテンシャル
　　4-1-3. 全相互作用（DLVO理論）
　4-2. 吸着高分子による作用
　4-3. その他の相互作用と吸着高分子による作用とその測定法
　4-4. 粒子の分散・凝集の原理
　4-5. 凝集機構と凝集形態
　4-6. さまざまな分散・凝集状態の評価法とその原理

5. スラリーの流動特性と評価
　5-1. 流動挙動の種類（流動曲線）
　5-2. 流動性評価法
　5-3. 流動性評価の実例
　　5-3-1. 流動特性評価結果
　　5-3-2. 使用機器による評価結果の違い

6. スラリー中の粒子の沈降挙動と充填特性評価
　6-1. 粒子の沈降堆積挙動
　6-2. 堆積層の流動性評価
　　6-2-1. 堆積層の流動性と固化
　　6-2-2. 堆積層の固化防止
　6-3. 沈降による評価
　　6-3-1. 沈降試験の測定原理
　　6-3-2. 試験結果の実例
　6-4. 沈降静水圧法による評価
　　6-4-1. 沈降静水圧法の原理
　　6-4-2. 測定結果の実例とスラリー特性の予測

7.　粒子径分布測定による評価
　　7-1. 粒子径分布測定による評価とその問題
　　7-2. 沈降静水圧法を利用した高濃度スラリーの粒子径分布直接測定

8. 浸透圧測定法によるナノ粒子スラリーの評価
　8-1. ナノ粒子スラリーの特徴
　8-2. 浸透圧測定法の原理
　8-3. 測定結果の実例
　8-4. 従来法との比較と測定結果から予測される成形体の微構造

9. スラリー調製
　9-1. スラリー化および均質化，最適化
　9-2. さまざまなスラリー調製技術
　9-3. 分散剤添加スラリー中の溶存イオンの影響
　9-4. スラリー特性の経時変化
　　9-4-1. スラリー中の分散剤の状態
　　9-4-2. 分散剤の吸着形態の評価法
　　9-4-3. 分散剤の吸着形態が分散安定性に及ぼす影響
　9-5. 可逆的に分散凝集状態を制御する手法
　　9-5-1. 圧力による可逆的分散状態制御
　　9-5-2. イオン架橋を利用した可逆的分散状態制御

10. スラリーの分散状態および充填特性評価の実例
　10-1. 水系セラミックススラリーの評価例
　10-2. 非水系多成分系スラリーの評価（リチウムイオン二次電池電極材料を例として）
　10-3. 過去に受けた相談とその解決例
　　10-3-1. よくある相談の内容
　　10-3-2. トラブルの原因と対策

11. まとめ

質疑応答

兵庫県立大学　大学院工学研究科　化学工学専攻　准教授　博士(工学)　佐藤根 大士　氏
専門
化学工学、微粒子工学、セラミックス、スラリー評価、ろ過・水処理
活動
法政大学大学院スラリー工学研究所　特任研究員（兼任）、文部科学省　科学技術政策研究所　科学技術動向研究センター　専門調査員（兼任）