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ダイヤモンド微粉末の需要が高まり続け、その応用分野はさまざまな産業に広がっています。研磨剤から切削工具、電子機器から医療に至るまで、ダイヤモンド微粉末は多くのハイテク分野で重要な役割を果たしています。しかし、品質要求の高まりに対応するために、製造過程で重要な工程の1つが粒度分級です。

ボールミル、破砕、成形加工、および粗精製を経た後でも、ダイヤモンド微粉末は重要な処理工程が残っています。それが粒度分級であり、この工程の目的は粒度分布をできるだけ均一にし、超大粒子を完全に除去することです。

ダイヤモンド微粉末は非常に細かいため、従来のふるい分け方法では精度の高い分級が実現できません。そのため、科学的で効率的、かつ精密な分級技術を採用することが特に重要です。ダイヤモンド微粉末の応用分野が拡大し、品質要求が高まる中で、現在、ダイヤモンド微粉末の製造業者が一般的に使用している分級方法は、自然沈降法、遠心法、溢流法、水力旋流法などです。

自然沈降分級

自然沈降法は、同じ比重のダイヤモンド粒子が液体中で異なる速度で沈降するという原理に基づいています。この方法では、粒子の沈降高さと時間を制御することにより粒度を分級します。

粒子は液体中で3つの力、すなわち粒子自身の重力、液体の浮力、および介質が粒子に与える抵抗力の影響を受けます。粒子の沈降速度は、粒子と介質との接触面積、液体の粘度、および粒子が介質中で受ける摩擦抵抗などの要因に依存します。

遠心分級

遠心分級は、自然沈降分級と同じ原理で動作しますが、遠心力を利用してダイヤモンド微粉末を分級する点が異なります。粗い粒子は質量が大きいため沈降時間が短く、自然沈降法を用いると粒径が似ている粒子同士がより長い距離を沈降するため、精細な分級が可能です。しかし、細かい粒子は重力の影響が小さいため、自由沈降速度が非常に遅く、自然沈降法を使用すると生産サイクルが大幅に延び、多くの分級容器と広いスペースを占有します。超微細な粒子はブラウン運動や粒子間の干渉沈降作用により、効果的な分級ができないこともあります。

一方、遠心力場では、遠心加速度が重力加速度を大きく上回るため、微粉粒子の運動速度が大幅に向上し、分級速度が速くなります。これにより、細かい粒子の分級効率が大幅に向上し、生産性と品質が向上します。そのため、多くのダイヤモンド微粉末製造業者は、自然沈降法と遠心法を組み合わせて、細粒から粗粒までの全規格の微粉を製造しています。このハイブリッド方式は、生産効率が高く、品質も優れています。

溢流分級

溢流分級は、逆の沈降分級方法として理解できます。溢流分級容器内では、水が下部の円錐部分から供給され、分級容器の断面積が広がるにつれて、水流速度が徐々に遅くなり、最終的には上部の柱状筒内で安定します。

ダイヤモンド粒子は上昇する水流に逆らって沈降し、水流が安定した状態で、一定の粒度の粒子は重力と水流の逆向きの押し上げ力が作用して、沈降も浮上もしない状態で懸濁します。細かい粒子は水流に沿って容器から溢れ出し、粗い粒子は下部の円錐部分で流速が大きくなるため、粒度に応じて異なる高さで浮遊します。流量を調整することにより、特定の粒度の製品を得ることができます。

溢流分級は、相対的に生産サイクルが長く、水の消費量が多いものの、他の分級方法と比較して分級精度が高く、人工的な作業が少ないという特徴があります。この技術の重要な要素は、粒子の形状と流量のコントロールです。不規則な粒子形状は、粒子が流体内で不規則に動くため、製品の粒度指標に影響を与えます。また、溢流分級は動的平衡の体系内で行われるため、流量制御が不安定であると、粗粒と細粒が混ざり合い、正確な分級ができなくなります。

水力旋流法分級

水力旋流法は、遠心沈降原理を利用して、物料が水力旋流器内で高速回転することで、粗い粒子と細かい粒子を分離します。この工法は、さまざまな分野で粗分級や製品の脱水に広く使用されています。主な特徴は、高速、操作の簡便さ、繰り返し可能性、連続的な供給が可能であることです。2ミクロン以下の非常に細かい粒子を除いて、ダイヤモンド微粉末の全規格に対して有効ですが、分級精度が低いという欠点もあります。

適切な分級方法の選択

各分級方法にはそれぞれ固有の利点と欠点があります。実際の生産では、製造者は自社の特定の要求に応じて最適な方法を選択することができます。単一の分級方法を選択することもあれば、複数の方法を組み合わせて最適な結果を得ることもあります。分級方法を慎重に選択し組み合わせることで、ダイヤモンド微粉末製品が最高の品質基準を満たすことができます。

ダイヤモンド微粉末市場が進化し続ける中で、高精度かつ効率的な製品をさまざまな産業に提供するために、先進的な分級技術の開発がますます重要になっています。