JP3991099B2 - 粉体の粒径分布測定方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の粒径分布測定方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
材料開発におけるキーファクターのひとつは、その原材料である粉体の特性である。その粉体の諸特性に関する最も基本的な因子は、粒子の大きさである。例えば、粉体の粒径分布測定法として、電子顕微鏡による画像解析法が知られている。しかしながら、この方法は粉体を完全に一次粒子にまで解砕、分散させ、さらに統計的に信頼できるサンプル数を得ることが難しく、得られるデータは信頼性に欠ける。
一般に、数ミクロン以下の粉体は、その材質を問わず、高い凝集性を示し、通常の環境条件下では、複数の一次粒子が凝集して高次の凝集体を形成しているのが普通である。そのため、粉体は、種々の粒径分布測定法において、一次粒子としてではなく、粒子群として挙動し、得られる粒径分布は、一次粒子の粒径分布の特徴が失われて、粒子群の非常にブロードな粒径分布となることがある。
一方、エアロゾルの分野で用いられている光散乱式粒子計数器（非特許文献１）による光散乱法、微分型電気移動度分析器（DMA）（非特許文献２）による粒径選別後に凝縮核式粒子計数器（CNC）（非特許文献３）による粒子計数を行うことによるDMA/CNC組合せによる電気移動度法などは、精度のよい粒径分布測定法として広く利用されている。光散乱式粒子計数器による光散乱法は、エアロゾル粒子に光を照射して、その散乱光の分布状態をから、その粒径分布を測定するものである。DMA/CNC組合せによる電気移動度法は、分級装置であるDMAにより、特定の狭い範囲の電気移動度を有するエアロゾル粒子のみを選別し、その後続けて、計数装置であるCNCにより、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法によりエアロゾル粒子を計数し、その粒径分布を測定するものである。
しかしながら、前記のように、従来のエアロゾル粒子は一次粒子の状態のものが得にくいこともあって、粒子群として挙動し、得られる粒径分布は、一次粒子の粒径分布の特徴が失われて、粒子群の非常にブロードな粒径分布となり、必ずしも十分な測定結果が得られているとはいえない状態であった。
粉体試料が十分に分散されていない状態に対して粒径分布を測定するためにデータの信頼性や再現性の観点から十分でなく、気相において凝集性粉体を良好に分散させたエアロゾル粒子を得ることができれば、満足する凝集性粉体の粒径分布測定が可能になると考えられ、できるだけ一次粒子の状態のエアロゾル粒子を得る技術の確立が重要な課題となっている。
【０００３】
【非特許文献１】
JIS B9921 光散乱式自動粒子計数器
【非特許文献２】
E. O. Knutson and K. T. Whitby, Journal of Aerosol Science, 6 (1975) 443-452.
【非特許文献３】
W. C. Hinds, Aerosol Technology, Wiley Interscience(1982).
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、凝集性粉体を気相において良好に分散させたエアロゾル粒子として、そのエアロゾル粒子の粒径分布を測定することによる高精度な凝集性粉体の粒径分布の測定方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題について鋭意検討し、以下の知見を得て本発明を完成させた。
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させると、超臨界流体との接触によって、粉体に凝集力を与えている原因が除去され、或いは凝集性の程度が大幅に緩和されて凝集性粉体が解砕を起こすとともに、その超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出すると、状態変化に際して大きな膨張力を得ることができ、その状態変化に伴って発生する大きな膨張力を用いて凝集性粉体に対して、解砕を起こすことができ、一次粒子化された良好な分散状態のエアロゾル粒子を得る方法を開発できることを見出した。
このようにして得られるエアロゾル粒子に対して、従来から知られているエアロゾル粒子の測定方法を適用する。すなわち、前記新規なエアロゾル粒子の生成方法により得られるエアロゾル粒子に、エアロゾル粒子の公知の測定方法を適用することにより、前記エアロゾル粒子製造方法により得られるエアロゾル粒子は、実際に、一次粒子あるいはそれに近いものであり、良好な分散状態のエアロゾル粒子を得ることができ、凝集体を形成している一次粒子あるいはそれに近い状態のものの粒径分布を測定することができる。このような測定方法には、光散乱式粒子計数器による光散乱法やＤＭＡ／ＣＮＣ組合せによる電気移動度法などの分散された状態のエアロゾル粒子の粒径分布測定方法を利用することができる。
【０００６】
本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体が発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする粉体の粒径分布測定方法。
（２）超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散及び貯蔵し、取り出してエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（１）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（３）一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生分散を噴霧又はインパクター処理により行うことを特徴とする（１）又は（２）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（４）エアロゾル粒子に希釈用ガスを供給し、得られる、一次粒子化されたエアロゾル粒子濃度を制御し、粒径分布を測定することを特徴とする（１）、（２）又は（３）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（５）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子に光を照射し、得られる散乱光から、光散乱法により粒径分布を測定することを特徴とする（１）、（２）、（３）又は（４）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（６）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子を特定の電気移動度を有する粒子のみに分級し、その後続けて、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法により粒子を計数し、電気移動度法により粒径分布を測定することを特徴とする（１）、（２）、（３）又は（４）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（７）超臨界流体を供給する供給手段、凝集性粉体を供給する供給手段及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段を有する、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させたエアロゾル粒子の粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする粉体の粒径分布測定装置。
（８）超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散及び貯蔵するエアロゾル粒子発生分散槽及び、これに続いて、エアロゾル粒子取り出し手段を設けたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（７）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（９）一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生分散を行うための噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段が設けられているエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（７）又は（８）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（１０）一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生濃度を制御するための希釈用ガス供給手段が設けられている、一次粒子化されたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（７）、（８）又は（９）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（１１）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させた、一次粒子化されたエアロゾル粒子に光を照射し、得られる散乱光から光散乱法により粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする（７）、（８）、（９）又は（１０）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（１２）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させた、一次粒子化されたエアロゾル粒子を特定の電気移動度を有する粒子のみに分級し、その後続けて、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法により粒子を計数し、電気移動度法により粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする（７）、（８）、（９）又は（１０）記載の粉体の粒径分布測定装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の内容について、図面を用いて説明する。図１及び２は、本発明の装置を示す系統図である。
本発明の凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態のエアロゾル粒子の粒径分布の測定を行うための装置が図１である。
また、前記の方法において、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体をエアロゾル粒子として発生分散及び貯蔵し、取り出してエアロゾル粒子の粒径分布の測定を行うための装置が図２である。
【０００８】
図１の装置は、以下のように構成されている。
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて超臨界懸濁流体を形成するための超臨界懸濁流体形成槽１及びこれに接続するエアロゾル粒子を得るエアロゾル粒子発生分散手段８、及びエアロゾル粒子の粒径分布測定を行うための粒径分布測定手段１４から構成される。
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて超臨界懸濁流体を形成するため、超臨界懸濁流体形成槽１は、超臨界流体を、流量調整手段５を経て供給する供給手段４、凝集性粉体を供給する供給手段３及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段６を有する。
また、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界流体を気化させた気体中で超臨界懸濁流体からエアロゾル粒子を形成することによりエアロゾル粒子を得るエアロゾル粒子発生分散手段８は、超臨界懸濁流体形成槽１から排出された超臨界懸濁流体が流量調整手段７を介して供給され、発生分散手段８から超臨界流体は気化される環境条件下に放出され、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態でエアロゾル粒子を発生させる。
また、発生分散手段８において、例えば、噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段を備えた装置構成にしてもよい。噴霧ノズルは、超臨界懸濁流体を微霧として噴霧し、さらにインパクターは、噴霧ノズルを介した流体を平板にぶつけ、流れの方向を曲げることによって、十分な慣性を有する解砕や一次粒子化せずに残った凝集体を取り除くものであり、その結果、エアロゾル粒子の良好な発生分散ができる。
また、発生分散手段８において、例えば、得られるエアロゾル粒子濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈ガスを供給することができる。発生分散手段８に希釈用ガス供給手段を備えた２流体ノズルを用い、希釈用ガス供給手段によって、ガスフィルターで不純物が除去された希釈用ガスが、流量調整手段で制御された流量で２流体ノズルに供給され、従って発生分散するエアロゾル粒子が、供給された希釈用ガスの量に応じて希釈され、その結果、濃度が制御されたエアロゾル粒子を得ることができる。
そして、凝集性粉体を発生分散させた状態のエアロゾル粒子は、超臨界流体を気化させた気体ともに試料気体として粒径分布測定手段１４に流入させ、粒径分布測定を行う。
【０００９】
図２の装置は、以下のように構成されている。
前記図１の場合と同じである超臨界懸濁流体形成槽１、これに接続するエアロゾル粒子を発生させるエアロゾル粒子発生分散槽９及びエアロゾル粒子を取り出すエアロゾル粒子供給手段１３から構成される。
エアロゾル粒子発生分散槽９では、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて得られる超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中でエアロゾル粒子を形成する。
エアロゾル粒子発生分散槽９は、形成される超臨界懸濁流体を供給し、エアロゾル粒子を発生分散させる発生分散手段８及びエアロゾル粒子を排出する排出手段１１を有する。
エアロゾル粒子を取り出すエアロゾル粒子供給手段１３には、前記エアロゾル粒子を排出する排出手段１１に続き流量調節手段１２を介してエアロゾル粒子が供給され、取り出される。
また、発生分散手段８において、例えば、噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段を備えた装置構成にしてもよい。噴霧ノズルは、超臨界懸濁流体を微霧として噴霧し、さらにインパクターは、噴霧ノズルを介した流体を平板にぶつけ、流れの方向を曲げることによって、十分な慣性を有する解砕や一次粒子化せずに残った凝集体を取り除くものであり、その結果、エアロゾル粒子の良好な発生分散ができる。
また、エアロゾル粒子発生分散槽９において、例えば、得られるエアロゾル粒子濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈ガスを供給することができる。エアロゾル粒子発生分散槽９に、希釈用ガス供給手段によって、ガスフィルターで不純物が除去された希釈用ガスが、流量調整手段で制御された流量でエアロゾル粒子発生分散槽９に供給され、従って発生分散するエアロゾル粒子が、供給された希釈用ガスの量に応じて希釈され、その結果、濃度が制御されたエアロゾル粒子を得ることができる。また、発生分散手段８に希釈用ガス供給手段を備えた２流体ノズルを用いても同様にエアロゾル粒子の発生濃度を制御することができる。
そして、凝集性粉体を発生分散させた状態のエアロゾル粒子は、超臨界流体を気化させた気体ともに試料気体として粒径分布測定手段１４に流入させ、粒径分布測定を行う。
【００１０】
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて超臨界懸濁流体を形成するため、超臨界懸濁流体形成槽１については、以下の通りである。
超臨界流体には、適宜選択して用いることができる。具体的には、二酸化炭素、亜酸化窒素、エタン、プロパン、エチレン、代替フロン、水などを挙げることができる。
フィルタを介して清浄化された二酸化炭素、エタン、エチレン、代替フロンなどを臨界状態に加熱加圧し、超臨界流体として、超臨界流体供給手段４により、流量調整手段５を介して、超臨界流体懸濁形成槽１に供給される。
また、超臨界懸濁流体形成槽１内には、例えば、攪拌羽根や攪拌子を用いる高速ミキサーや、超音波発生装置を設置して用いることによって攪拌混合された懸濁流体を得ることもできる。
この懸濁による超臨界流体との接触によって、粉体に凝集力を与えている原因が除去され、或いは凝集性の程度が大幅に緩和されて凝集性粉体が解砕を起こす。
【００１１】
粒径分布測定の対象となる凝集性粉体は、凝集性粉体供給手段３により、超臨界懸濁流体形成槽１に供給される。凝集性粉体としては、スチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、その他のビニルモノマーから得られる重合体または共重合体、並びにエポキシ樹脂、フエノール樹脂、メラニン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂などの種々の重合体または共重合体の粒子などの有機物質、更には各種金属、非金属、セラミックスの粒子などの無機物質をあげることが出来る。この凝集性粉体は、構成原料、形状などによる特定の制約や限定はなく、種々な物質を用いることができる。
【００１２】
超臨界流体供給手段４は、流量調節手段５が設けられている。また、超臨界懸濁流体形成槽１は、その周囲に調温ジャケット２を有し、超臨界流体を超臨界状態又は亜超臨界状態に保たれるようにする。
超臨界流体は、超臨界流体とは超臨界状態の流体を意味し、また、超臨界状態とは臨界温度、臨界圧力を超えた、いわゆる超臨界状態のほか、そのような臨界温度、臨界圧力をわずかに下回るような状態であるが、状態変化が極めて短時間に起こるため、上記の超臨界流体とほぼ同様の取り扱いができるような亜臨界状態も含み、超臨界流体には亜臨界状態の亜臨界流体も含むものとする。
超臨界流体として二酸化炭素を用いる場合には、温度が３０〜８０℃、好ましくは、３０〜５０℃、圧力が４０〜４００ａｔｍ、好ましくは１００〜３００ａｔｍに維持されることが必要である。
【００１３】
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界流体を気化させた気体中でエアロゾル粒子を発生分散させる。
前記の工程で得られる超臨界懸濁流体は、超臨界懸濁流体排出手段６を経て排出され、流量供給手段７により流量調節が行われ、ノズルにより形成されるエアロゾル粒子発生分散手段８において、エアロゾル粒子を発生分散させ、エアロゾル粒子発生分散槽９に供給される。ノズルについては、超臨界懸濁流体を噴霧する単管により形成されるノズル、または、超臨界懸濁流体の他に、得られるエアロゾル粒子の濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈用ガスを供給することができる２重管により形成される２流体ノズルを用いることができる。
この放出により、超臨界流体中に懸濁した凝集性粉体は、粒子間の間隙などに入り込んだ超臨界流体が急激に体積膨張することにより、凝集性粉体の解砕、一次粒子化が起こり、超臨界流体の気化気体中にエアロゾル粒子を発生させることができ、エアロゾル粒子として分散することができる。
エアロゾル粒子発生分散槽９の周囲には、調温ジャケット１０を有する。調温ジャケット１０は、温度変化を補償できる調温機能を有するものであればよく、その作用に見合う材料及び形状のものを選択して利用する。
【００１４】
前工程のエアロゾル粒子発生分散槽９で発生させたエアロゾル粒子を取り出し、エアロゾル粒子を供給する方法及びエアロゾル粒子供給手段１３は、以下の通りである。
生成したエアロゾル粒子発生分散槽９で発生するエアロゾル粒子は、必要に応じて取り出して利用される。エアロゾル粒子放出手段１１を経て排出され、流量調整手段１２により流量調節が行われ、エアロゾル粒子供給手段１３から、エアロゾル粒子は取り出され、利用される。
【００１５】
本発明で得られる、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出する結果、超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体の解砕、一次粒子化が起こり、エアロゾル粒子を得ることができる。
得られたエアロゾル粒子は、超臨界流体の気化気体とともに試料気体として粒径分布測定手段１４に流入させ、その粒径分布を測定する。
粒径分布測定手段１４は、（１）光散乱式粒子計数器による光散乱法による粒径分布測定法や（２）ＤＭＡ／ＣＮＣ組合せによる電気移動度法による粒径分布の測定方法などの粒径分布の測定方法が採用される。
【００１６】
光散乱式粒子計数器による光散乱法は、エアロゾル粒子に光を照射して、その散乱光の分布状態から、その粒径分布を測定するものである。エアロゾル粒子を含む試料気体を吸引し、安定化された光源による照射領域を通過させる。このとき個々のエアロゾル粒子によって前方又は側方に散乱される光を光電子増倍管など光電素子に集光し、パルス状電気信号に変換する。パルス信号の波高値は散乱光量に比例し、また、散乱光量とエアロゾル粒子の粒径とが一定の関係にあることを利用して、パルス波高値の分析によって粒径を選別し、且つ、選別したパルスの個数を計数することによってエアロゾル粒子の粒径分布を測定することができる。
【００１７】
DMA/CNC組合せによる電気移動度法は、分級装置であるDMAにより、特定の狭い範囲の電気移動度を有するエアロゾル粒子のみを選別し、続けて、計数装置であるCNCにより、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法によりエアロゾル粒子を計数し、その粒径分布を測定するものである。エアロゾル粒子を含む試料気体を放射線等によるイオン発生場を通過させることによって粒子に電荷を与える。この帯電粒子を分級装置であるDMAの２重円筒電極で形成した電場内に外円筒沿いに導入する。一方、粒子を含まない清浄ガスが整流状態で円筒電極間を流れている。正、負に帯電した粒子または無帯電粒子はそれぞれの移動速度をもって電界方向に移動するが、同時に円筒電極間の清浄ガスの流れの方向である軸方向にも移動する。内円筒電極の任意の位置にスリットを設け、そこに到達する粒子のみを外部に取り出せば、それらの粒子は電気移動度が一定の粒子のみ、すなわち粒径の揃った粒子であることになる。分級後の粒子の粒径は、円筒電極への印加電圧を調節することで変化できる。分級された粒子は、計数装置であるCNCの管内のアルコール等の過飽和蒸気中を通過させ、粒子を核として蒸気を凝縮させて粒径を増大させ、成長した粒子に光を照射して、その散乱光から粒子を計数する。エアロゾル粒子は、DMAで分級し、CNCで計数することで、その粒径分布を測定することができる。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例により、より詳細に本発明の内容について説明する。
実施例１
超臨界懸濁流体形成槽１に凝集性粉体供給手段３から、１０ｍｇの一次粒子が数μｍの平均粒径を有するガラス粒子を投入し、超臨界流体供給手段４から温度が４０℃、圧力が１００ａｔｍの超臨界二酸化炭素を流入して懸濁させた。供給時点のガラス粒子は、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体である。
この懸濁液を超臨界懸濁流体排出手段６から流量調整手段７を介して、０．１３ｍｍの相当オリフィス径を有する噴霧ノズルで構成されるエアロゾル粒子発生分散手段８から放出し、エアロゾル粒子を発生分散させた。光散乱式粒子計数器により、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体であったガラス粒子は、高濃度の一次粒子にまで分散したエアロゾル粒子として発生し、数μｍの平均粒径を有していることを確認した。さらに、エアロゾル粒子として発生分散したガラス粒子をスライドガラス上に沈着させ、光学顕微鏡により観察し、一次粒子にまで分散したことを確認した。図３（a）には、光学顕微鏡により観察した供給時点のガラス粒子の凝集体の様子を、図３（ｂ）には、本実施例により発生分散されたガラス粒子の様子を示す。
【００１９】
実施例２
実施例１と同様にして、超臨界懸濁流体形成槽１に凝集性粉体供給手段３から１０ｍｇの一次粒子が約１μｍの平均粒径を有するポリメチルメタクリレート粒子を投入し、超臨界流体供給手段４から温度が４０℃、圧力が１００ａｔｍの超臨界二酸化炭素を流入して懸濁させた。供給時点のポリメチルメタクリレート粒子は、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体である。
この懸濁液を超臨界懸濁流体排出手段６から流量調整手段７を介して、０．１３ｍｍの相当オリフィス径を有する噴霧ノズルで構成されるエアロゾル粒子発生分散手段８から放出し、エアロゾル粒子を発生分散させた。光散乱式粒子計数器により、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体であったポリメチルメタクリレート粒子は、高濃度の一次粒子にまで分散したエアロゾル粒子として発生し、約１μｍの平均粒径を有していることを確認した。さらに、エアロゾル粒子として発生分散したポリメチルメタクリレート粒子をスライドガラス上に沈着させ、光学顕微鏡により観察し、一次粒子にまで分散したことを確認した。図４（ａ）には、光学顕微鏡により観察した供給時点のポリメチルメタクリレート粒子の凝集体の様子を、図４（ｂ）には、本実施例により発生分散されたポリメチルメタクリレート粒子の様子を示す。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、凝集性粉体を気相中に解砕、分散させた状態のエアロゾル粒子として、エアロゾルの分野で用いられている粒径分布測定法によって、高精度な粉体の粒径分布の測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 粉体の粒径分布測定装置の概略図
【図２】 粉体の粒径分布測定装置の概略図
【図３】 光学顕微鏡により観察したガラス粒子の様子
（ａ）供給時点の凝集体
（ｂ）発生分散後の一次粒子
【図４】 光学顕微鏡により観察したポリメチルメタクリレート粒子の様子
（ａ）供給時点の凝集体
（ｂ）発生分散後の一次粒子
【符号の説明】
1 超臨界懸濁流体形成槽
2 調温ジャケット
3 凝集性粉体供給手段
4 超臨界流体供給手段
5 流量調整手段
6 超臨界懸濁流体排出手段
7 流量調整手段
8 エアロゾル粒子発生分散手段
9 エアロゾル粒子発生分散槽
10 調温ジャケット
11 エアロゾル粒子放出手段
12 流量調整手段
13 エアロゾル粒子供給手段
14 粒径分布測定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の粒径分布測定方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
材料開発におけるキーファクターのひとつは、その原材料である粉体の特性である。その粉体の諸特性に関する最も基本的な因子は、粒子の大きさである。例えば、粉体の粒径分布測定法として、電子顕微鏡による画像解析法が知られている。しかしながら、この方法は粉体を完全に一次粒子にまで解砕、分散させ、さらに統計的に信頼できるサンプル数を得ることが難しく、得られるデータは信頼性に欠ける。
一般に、数ミクロン以下の粉体は、その材質を問わず、高い凝集性を示し、通常の環境条件下では、複数の一次粒子が凝集して高次の凝集体を形成しているのが普通である。そのため、粉体は、種々の粒径分布測定法において、一次粒子としてではなく、粒子群として挙動し、得られる粒径分布は、一次粒子の粒径分布の特徴が失われて、粒子群の非常にブロードな粒径分布となることがある。
一方、エアロゾルの分野で用いられている光散乱式粒子計数器（非特許文献１）による光散乱法、微分型電気移動度分析器（DMA）（非特許文献２）による粒径選別後に凝縮核式粒子計数器（CNC）（非特許文献３）による粒子計数を行うことによるDMA/CNC組合せによる電気移動度法などは、精度のよい粒径分布測定法として広く利用されている。光散乱式粒子計数器による光散乱法は、エアロゾル粒子に光を照射して、その散乱光の分布状態をから、その粒径分布を測定するものである。DMA/CNC組合せによる電気移動度法は、分級装置であるDMAにより、特定の狭い範囲の電気移動度を有するエアロゾル粒子のみを選別し、その後続けて、計数装置であるCNCにより、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法によりエアロゾル粒子を計数し、その粒径分布を測定するものである。
しかしながら、前記のように、従来のエアロゾル粒子は一次粒子の状態のものが得にくいこともあって、粒子群として挙動し、得られる粒径分布は、一次粒子の粒径分布の特徴が失われて、粒子群の非常にブロードな粒径分布となり、必ずしも十分な測定結果が得られているとはいえない状態であった。
粉体試料が十分に分散されていない状態に対して粒径分布を測定するためにデータの信頼性や再現性の観点から十分でなく、気相において凝集性粉体を良好に分散させたエアロゾル粒子を得ることができれば、満足する凝集性粉体の粒径分布測定が可能になると考えられ、できるだけ一次粒子の状態のエアロゾル粒子を得る技術の確立が重要な課題となっている。
【０００３】
【非特許文献１】
JIS B9921 光散乱式自動粒子計数器
【非特許文献２】
E. O. Knutson and K. T. Whitby, Journal of Aerosol Science, 6 (1975) 443-452.
【非特許文献３】
W. C. Hinds, Aerosol Technology, Wiley Interscience(1982).
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、凝集性粉体を気相において良好に分散させたエアロゾル粒子として、そのエアロゾル粒子の粒径分布を測定することによる高精度な凝集性粉体の粒径分布の測定方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題について鋭意検討し、以下の知見を得て本発明を完成させた。
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させると、超臨界流体との接触によって、粉体に凝集力を与えている原因が除去され、或いは凝集性の程度が大幅に緩和されて凝集性粉体が解砕を起こすとともに、その超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出すると、状態変化に際して大きな膨張力を得ることができ、その状態変化に伴って発生する大きな膨張力を用いて凝集性粉体に対して、解砕を起こすことができ、一次粒子化された良好な分散状態のエアロゾル粒子を得る方法を開発できることを見出した。
このようにして得られるエアロゾル粒子に対して、従来から知られているエアロゾル粒子の測定方法を適用する。すなわち、前記新規なエアロゾル粒子の生成方法により得られるエアロゾル粒子に、エアロゾル粒子の公知の測定方法を適用することにより、前記エアロゾル粒子製造方法により得られるエアロゾル粒子は、実際に、一次粒子あるいはそれに近いものであり、良好な分散状態のエアロゾル粒子を得ることができ、凝集体を形成している一次粒子あるいはそれに近い状態のものの粒径分布を測定することができる。このような測定方法には、光散乱式粒子計数器による光散乱法やＤＭＡ／ＣＮＣ組合せによる電気移動度法などの分散された状態のエアロゾル粒子の粒径分布測定方法を利用することができる。
【０００６】
本発明によれば、以下の発明が提供される。
（１）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体が発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする粉体の粒径分布測定方法。
（２）超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散及び貯蔵し、取り出してエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（１）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（３）一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生分散を噴霧又はインパクター処理により行うことを特徴とする（１）又は（２）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（４）エアロゾル粒子に希釈用ガスを供給し、得られる、一次粒子化されたエアロゾル粒子濃度を制御し、粒径分布を測定することを特徴とする（１）、（２）又は（３）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（５）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子に光を照射し、得られる散乱光から、光散乱法により粒径分布を測定することを特徴とする（１）、（２）、（３）又は（４）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（６）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子を特定の電気移動度を有する粒子のみに分級し、その後続けて、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法により粒子を計数し、電気移動度法により粒径分布を測定することを特徴とする（１）、（２）、（３）又は（４）記載の粉体の粒径分布測定方法。
（７）超臨界流体を供給する供給手段、凝集性粉体を供給する供給手段及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段を有する、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させたエアロゾル粒子の粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする粉体の粒径分布測定装置。
（８）超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散及び貯蔵するエアロゾル粒子発生分散槽及び、これに続いて、エアロゾル粒子取り出し手段を設けたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（７）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（９）一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生分散を行うための噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段が設けられているエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（７）又は（８）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（１０）一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生濃度を制御するための希釈用ガス供給手段が設けられている、一次粒子化されたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする（７）、（８）又は（９）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（１１）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させた、一次粒子化されたエアロゾル粒子に光を照射し、得られる散乱光から光散乱法により粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする（７）、（８）、（９）又は（１０）記載の粉体の粒径分布測定装置。
（１２）凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させた、一次粒子化されたエアロゾル粒子を特定の電気移動度を有する粒子のみに分級し、その後続けて、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法により粒子を計数し、電気移動度法により粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする（７）、（８）、（９）又は（１０）記載の粉体の粒径分布測定装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の内容について、図面を用いて説明する。図１及び２は、本発明の装置を示す系統図である。
本発明の凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態のエアロゾル粒子の粒径分布の測定を行うための装置が図１である。
また、前記の方法において、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体をエアロゾル粒子として発生分散及び貯蔵し、取り出してエアロゾル粒子の粒径分布の測定を行うための装置が図２である。
【０００８】
図１の装置は、以下のように構成されている。
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて超臨界懸濁流体を形成するための超臨界懸濁流体形成槽１及びこれに接続するエアロゾル粒子を得るエアロゾル粒子発生分散手段８、及びエアロゾル粒子の粒径分布測定を行うための粒径分布測定手段１４から構成される。
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて超臨界懸濁流体を形成するため、超臨界懸濁流体形成槽１は、超臨界流体を、流量調整手段５を経て供給する供給手段４、凝集性粉体を供給する供給手段３及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段６を有する。
また、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界流体を気化させた気体中で超臨界懸濁流体からエアロゾル粒子を形成することによりエアロゾル粒子を得るエアロゾル粒子発生分散手段８は、超臨界懸濁流体形成槽１から排出された超臨界懸濁流体が流量調整手段７を介して供給され、発生分散手段８から超臨界流体は気化される環境条件下に放出され、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態でエアロゾル粒子を発生させる。
また、発生分散手段８において、例えば、噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段を備えた装置構成にしてもよい。噴霧ノズルは、超臨界懸濁流体を微霧として噴霧し、さらにインパクターは、噴霧ノズルを介した流体を平板にぶつけ、流れの方向を曲げることによって、十分な慣性を有する解砕や一次粒子化せずに残った凝集体を取り除くものであり、その結果、エアロゾル粒子の良好な発生分散ができる。
また、発生分散手段８において、例えば、得られるエアロゾル粒子濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈ガスを供給することができる。発生分散手段８に希釈用ガス供給手段を備えた２流体ノズルを用い、希釈用ガス供給手段によって、ガスフィルターで不純物が除去された希釈用ガスが、流量調整手段で制御された流量で２流体ノズルに供給され、従って発生分散するエアロゾル粒子が、供給された希釈用ガスの量に応じて希釈され、その結果、濃度が制御されたエアロゾル粒子を得ることができる。
そして、凝集性粉体を発生分散させた状態のエアロゾル粒子は、超臨界流体を気化させた気体ともに試料気体として粒径分布測定手段１４に流入させ、粒径分布測定を行う。
【０００９】
図２の装置は、以下のように構成されている。
前記図１の場合と同じである超臨界懸濁流体形成槽１、これに接続するエアロゾル粒子を発生させるエアロゾル粒子発生分散槽９及びエアロゾル粒子を取り出すエアロゾル粒子供給手段１３から構成される。
エアロゾル粒子発生分散槽９では、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて得られる超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中でエアロゾル粒子を形成する。
エアロゾル粒子発生分散槽９は、形成される超臨界懸濁流体を供給し、エアロゾル粒子を発生分散させる発生分散手段８及びエアロゾル粒子を排出する排出手段１１を有する。
エアロゾル粒子を取り出すエアロゾル粒子供給手段１３には、前記エアロゾル粒子を排出する排出手段１１に続き流量調節手段１２を介してエアロゾル粒子が供給され、取り出される。
また、発生分散手段８において、例えば、噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段を備えた装置構成にしてもよい。噴霧ノズルは、超臨界懸濁流体を微霧として噴霧し、さらにインパクターは、噴霧ノズルを介した流体を平板にぶつけ、流れの方向を曲げることによって、十分な慣性を有する解砕や一次粒子化せずに残った凝集体を取り除くものであり、その結果、エアロゾル粒子の良好な発生分散ができる。
また、エアロゾル粒子発生分散槽９において、例えば、得られるエアロゾル粒子濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈ガスを供給することができる。エアロゾル粒子発生分散槽９に、希釈用ガス供給手段によって、ガスフィルターで不純物が除去された希釈用ガスが、流量調整手段で制御された流量でエアロゾル粒子発生分散槽９に供給され、従って発生分散するエアロゾル粒子が、供給された希釈用ガスの量に応じて希釈され、その結果、濃度が制御されたエアロゾル粒子を得ることができる。また、発生分散手段８に希釈用ガス供給手段を備えた２流体ノズルを用いても同様にエアロゾル粒子の発生濃度を制御することができる。
そして、凝集性粉体を発生分散させた状態のエアロゾル粒子は、超臨界流体を気化させた気体ともに試料気体として粒径分布測定手段１４に流入させ、粒径分布測定を行う。
【００１０】
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて超臨界懸濁流体を形成するため、超臨界懸濁流体形成槽１については、以下の通りである。
超臨界流体には、適宜選択して用いることができる。具体的には、二酸化炭素、亜酸化窒素、エタン、プロパン、エチレン、代替フロン、水などを挙げることができる。
フィルタを介して清浄化された二酸化炭素、エタン、エチレン、代替フロンなどを臨界状態に加熱加圧し、超臨界流体として、超臨界流体供給手段４により、流量調整手段５を介して、超臨界流体懸濁形成槽１に供給される。
また、超臨界懸濁流体形成槽１内には、例えば、攪拌羽根や攪拌子を用いる高速ミキサーや、超音波発生装置を設置して用いることによって攪拌混合された懸濁流体を得ることもできる。
この懸濁による超臨界流体との接触によって、粉体に凝集力を与えている原因が除去され、或いは凝集性の程度が大幅に緩和されて凝集性粉体が解砕を起こす。
【００１１】
粒径分布測定の対象となる凝集性粉体は、凝集性粉体供給手段３により、超臨界懸濁流体形成槽１に供給される。凝集性粉体としては、スチレン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、その他のビニルモノマーから得られる重合体または共重合体、並びにエポキシ樹脂、フエノール樹脂、メラニン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂などの種々の重合体または共重合体の粒子などの有機物質、更には各種金属、非金属、セラミックスの粒子などの無機物質をあげることが出来る。この凝集性粉体は、構成原料、形状などによる特定の制約や限定はなく、種々な物質を用いることができる。
【００１２】
超臨界流体供給手段４は、流量調節手段５が設けられている。また、超臨界懸濁流体形成槽１は、その周囲に調温ジャケット２を有し、超臨界流体を超臨界状態又は亜超臨界状態に保たれるようにする。
超臨界流体は、超臨界流体とは超臨界状態の流体を意味し、また、超臨界状態とは臨界温度、臨界圧力を超えた、いわゆる超臨界状態のほか、そのような臨界温度、臨界圧力をわずかに下回るような状態であるが、状態変化が極めて短時間に起こるため、上記の超臨界流体とほぼ同様の取り扱いができるような亜臨界状態も含み、超臨界流体には亜臨界状態の亜臨界流体も含むものとする。
超臨界流体として二酸化炭素を用いる場合には、温度が３０〜８０℃、好ましくは、３０〜５０℃、圧力が４０〜４００ａｔｍ、好ましくは１００〜３００ａｔｍに維持されることが必要である。
【００１３】
凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界流体を気化させた気体中でエアロゾル粒子を発生分散させる。
前記の工程で得られる超臨界懸濁流体は、超臨界懸濁流体排出手段６を経て排出され、流量供給手段７により流量調節が行われ、ノズルにより形成されるエアロゾル粒子発生分散手段８において、エアロゾル粒子を発生分散させ、エアロゾル粒子発生分散槽９に供給される。ノズルについては、超臨界懸濁流体を噴霧する単管により形成されるノズル、または、超臨界懸濁流体の他に、得られるエアロゾル粒子の濃度を調節する必要がある場合には、必要に応じて希釈用ガスを供給することができる２重管により形成される２流体ノズルを用いることができる。
この放出により、超臨界流体中に懸濁した凝集性粉体は、粒子間の間隙などに入り込んだ超臨界流体が急激に体積膨張することにより、凝集性粉体の解砕、一次粒子化が起こり、超臨界流体の気化気体中にエアロゾル粒子を発生させることができ、エアロゾル粒子として分散することができる。
エアロゾル粒子発生分散槽９の周囲には、調温ジャケット１０を有する。調温ジャケット１０は、温度変化を補償できる調温機能を有するものであればよく、その作用に見合う材料及び形状のものを選択して利用する。
【００１４】
前工程のエアロゾル粒子発生分散槽９で発生させたエアロゾル粒子を取り出し、エアロゾル粒子を供給する方法及びエアロゾル粒子供給手段１３は、以下の通りである。
生成したエアロゾル粒子発生分散槽９で発生するエアロゾル粒子は、必要に応じて取り出して利用される。エアロゾル粒子放出手段１１を経て排出され、流量調整手段１２により流量調節が行われ、エアロゾル粒子供給手段１３から、エアロゾル粒子は取り出され、利用される。
【００１５】
本発明で得られる、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出する結果、超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体の解砕、一次粒子化が起こり、エアロゾル粒子を得ることができる。
得られたエアロゾル粒子は、超臨界流体の気化気体とともに試料気体として粒径分布測定手段１４に流入させ、その粒径分布を測定する。
粒径分布測定手段１４は、（１）光散乱式粒子計数器による光散乱法による粒径分布測定法や（２）ＤＭＡ／ＣＮＣ組合せによる電気移動度法による粒径分布の測定方法などの粒径分布の測定方法が採用される。
【００１６】
光散乱式粒子計数器による光散乱法は、エアロゾル粒子に光を照射して、その散乱光の分布状態から、その粒径分布を測定するものである。エアロゾル粒子を含む試料気体を吸引し、安定化された光源による照射領域を通過させる。このとき個々のエアロゾル粒子によって前方又は側方に散乱される光を光電子増倍管など光電素子に集光し、パルス状電気信号に変換する。パルス信号の波高値は散乱光量に比例し、また、散乱光量とエアロゾル粒子の粒径とが一定の関係にあることを利用して、パルス波高値の分析によって粒径を選別し、且つ、選別したパルスの個数を計数することによってエアロゾル粒子の粒径分布を測定することができる。
【００１７】
DMA/CNC組合せによる電気移動度法は、分級装置であるDMAにより、特定の狭い範囲の電気移動度を有するエアロゾル粒子のみを選別し、続けて、計数装置であるCNCにより、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法によりエアロゾル粒子を計数し、その粒径分布を測定するものである。エアロゾル粒子を含む試料気体を放射線等によるイオン発生場を通過させることによって粒子に電荷を与える。この帯電粒子を分級装置であるDMAの２重円筒電極で形成した電場内に外円筒沿いに導入する。一方、粒子を含まない清浄ガスが整流状態で円筒電極間を流れている。正、負に帯電した粒子または無帯電粒子はそれぞれの移動速度をもって電界方向に移動するが、同時に円筒電極間の清浄ガスの流れの方向である軸方向にも移動する。内円筒電極の任意の位置にスリットを設け、そこに到達する粒子のみを外部に取り出せば、それらの粒子は電気移動度が一定の粒子のみ、すなわち粒径の揃った粒子であることになる。分級後の粒子の粒径は、円筒電極への印加電圧を調節することで変化できる。分級された粒子は、計数装置であるCNCの管内のアルコール等の過飽和蒸気中を通過させ、粒子を核として蒸気を凝縮させて粒径を増大させ、成長した粒子に光を照射して、その散乱光から粒子を計数する。エアロゾル粒子は、DMAで分級し、CNCで計数することで、その粒径分布を測定することができる。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例により、より詳細に本発明の内容について説明する。
実施例１
超臨界懸濁流体形成槽１に凝集性粉体供給手段３から、１０ｍｇの一次粒子が数μｍの平均粒径を有するガラス粒子を投入し、超臨界流体供給手段４から温度が４０℃、圧力が１００ａｔｍの超臨界二酸化炭素を流入して懸濁させた。供給時点のガラス粒子は、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体である。
この懸濁液を超臨界懸濁流体排出手段６から流量調整手段７を介して、０．１３ｍｍの相当オリフィス径を有する噴霧ノズルで構成されるエアロゾル粒子発生分散手段８から放出し、エアロゾル粒子を発生分散させた。光散乱式粒子計数器により、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体であったガラス粒子は、高濃度の一次粒子にまで分散したエアロゾル粒子として発生し、数μｍの平均粒径を有していることを確認した。さらに、エアロゾル粒子として発生分散したガラス粒子をスライドガラス上に沈着させ、光学顕微鏡により観察し、一次粒子にまで分散したことを確認した。図３（a）には、光学顕微鏡により観察した供給時点のガラス粒子の凝集体の様子を、図３（ｂ）には、本実施例により発生分散されたガラス粒子の様子を示す。
【００１９】
実施例２
実施例１と同様にして、超臨界懸濁流体形成槽１に凝集性粉体供給手段３から１０ｍｇの一次粒子が約１μｍの平均粒径を有するポリメチルメタクリレート粒子を投入し、超臨界流体供給手段４から温度が４０℃、圧力が１００ａｔｍの超臨界二酸化炭素を流入して懸濁させた。供給時点のポリメチルメタクリレート粒子は、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体である。
この懸濁液を超臨界懸濁流体排出手段６から流量調整手段７を介して、０．１３ｍｍの相当オリフィス径を有する噴霧ノズルで構成されるエアロゾル粒子発生分散手段８から放出し、エアロゾル粒子を発生分散させた。光散乱式粒子計数器により、数十から数百μｍの大きさの高次の凝集体であったポリメチルメタクリレート粒子は、高濃度の一次粒子にまで分散したエアロゾル粒子として発生し、約１μｍの平均粒径を有していることを確認した。さらに、エアロゾル粒子として発生分散したポリメチルメタクリレート粒子をスライドガラス上に沈着させ、光学顕微鏡により観察し、一次粒子にまで分散したことを確認した。図４（ａ）には、光学顕微鏡により観察した供給時点のポリメチルメタクリレート粒子の凝集体の様子を、図４（ｂ）には、本実施例により発生分散されたポリメチルメタクリレート粒子の様子を示す。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、凝集性粉体を気相中に解砕、分散させた状態のエアロゾル粒子として、エアロゾルの分野で用いられている粒径分布測定法によって、高精度な粉体の粒径分布の測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 粉体の粒径分布測定装置の概略図
【図２】 粉体の粒径分布測定装置の概略図
【図３】 光学顕微鏡により観察したガラス粒子の様子
（ａ）供給時点の凝集体
（ｂ）発生分散後の一次粒子
【図４】 光学顕微鏡により観察したポリメチルメタクリレート粒子の様子
（ａ）供給時点の凝集体
（ｂ）発生分散後の一次粒子
【符号の説明】
1 超臨界懸濁流体形成槽
2 調温ジャケット
3 凝集性粉体供給手段
4 超臨界流体供給手段
5 流量調整手段
6 超臨界懸濁流体排出手段
7 流量調整手段
8 エアロゾル粒子発生分散手段
9 エアロゾル粒子発生分散槽
10 調温ジャケット
11 エアロゾル粒子放出手段
12 流量調整手段
13 エアロゾル粒子供給手段
14 粒径分布測定手段
Claims (12)
- 凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体が発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする粉体の粒径分布測定方法。
- 超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散及び貯蔵し、取り出してエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする請求項１記載の粉体の粒径分布測定方法。
- 一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生分散を噴霧又はインパクター処理により行うことを特徴とする請求項１又は２記載の粉体の粒径分布測定方法。
- エアロゾル粒子に希釈用ガスを供給し、得られる、一次粒子化されたエアロゾル粒子濃度を制御し、粒径分布を測定することを特徴とする請求項１、２又は３記載の粉体の粒径分布測定方法。
- 凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子に光を照射し、得られる散乱光から、光散乱法により粒径分布を測定することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の粉体の粒径分布測定方法。
- 凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させて形成される超臨界懸濁流体を、超臨界流体を気化させる環境条件下に放出し、超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散された状態の、一次粒子化されたエアロゾル粒子を特定の電気移動度を有する粒子のみに分級し、その後続けて、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法により粒子を計数し、電気移動度法により粒径分布を測定することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の粉体の粒径分布測定方法。
- 超臨界流体を供給する供給手段、凝集性粉体を供給する供給手段及び形成される超臨界懸濁流体を排出する排出手段を有する、凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させたエアロゾル粒子の粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする粉体の粒径分布測定装置。
- 超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散及び貯蔵するエアロゾル粒子発生分散槽及び、これに続いて、エアロゾル粒子取り出し手段を設けたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする請求項７記載の粉体の粒径分布測定装置。
- 一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生分散を行うための噴霧ノズル又はインパクターなどの発生分散手段が設けられているエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする請求項７又は８記載の粉体の粒径分布測定装置。
- 一次粒子化されたエアロゾル粒子の発生濃度を制御するための希釈用ガス供給手段が設けられている、一次粒子化されたエアロゾル粒子の粒径分布を測定することを特徴とする請求項７、８又は９記載の粉体の粒径分布測定装置。
- 凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させた、一次粒子化されたエアロゾル粒子に光を照射し、得られる散乱光から光散乱法により粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする請求項７、８、９又は１０記載の粉体の粒径分布測定装置。
- 凝集性粉体を超臨界流体中に懸濁させる超臨界懸濁流体形成槽と、超臨界懸濁流体形成槽から排出された超臨界懸濁流体を、超臨界流体が気化させる環境条件下に放出させ、気化された超臨界流体中に凝集性粉体が分散された状態で、一次粒子化されたエアロゾル粒子を発生分散させるエアロゾル粒子発生分散手段、及び超臨界懸濁流体から超臨界流体を気化させた気体中で凝集性粉体を発生分散させた、一次粒子化されたエアロゾル粒子を特定の電気移動度を有する粒子のみに分級し、その後続けて、分級後の粒子を核としてアルコールなどの蒸気を凝縮させ、光学的手法により粒子を計数し、電気移動度法により粒径分布を測定する手段からなることを特徴とする請求項７、８、９又は１０記載の粉体の粒径分布測定装置。
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