湿式ビーズミル内部流動改善による省エネ機種の試作開発

アシザワ・ファインテックは、サブミクロンからナノレベルまで微粉砕・分散する産業用機械「ビーズミル」を扱う機械メーカーで、製品原料の微粉砕・分散を得意分野とし、2013年度の売上高は17億4,381万円であった。ビーズミルは塗料、インキ、電子部品材料、医薬品などで使われ、材料の微細化へのニーズは年々高まっている。特に二次電池やスマートフォンなど今後成長が期待される市場でも使用されている。

小型試作機の検証結果を基に、10L機の大型試作機を設計・製作し、検証テストを行った。設計では従来の幾何学的相似則である形状相似を基本としつつ、形状相似では力学的作用が低下するため、機械内部流動に注力して力学的相似則も取り入れ、小型機同様の高いエネルギー効率の実現を図った。部品は協力業者の得意分野を考慮して選定し製作した。検証では水（低粘度）とグリセリン（高粘度）の2種類の流体で内部流動性とビーズ分離能力の小型機との相関性を確認し、炭酸カルシウムスラリーで粉砕性能とエネルギー効率の相関性を確認した。評価は炭酸カルシウム粉末（初期粒径d50=10μm）をd50=1.0μmまで粉砕した時点で、粉砕能力と動力原単位の2項目で行い、特に微小ビーズ（0.3mm、0.5mm）を用いた高濃度スラリー（75wt%）を重点的に評価した。

大型化した際も水とグリセリンでの内部流動やビーズ分離能力を維持でき、安定した運転が可能になった。炭酸カルシウムスラリーの粉砕テストでは、改良機は従来機に比べ粉砕能力が1.5倍となり、消費エネルギーは小型試作機と同様に25%削減された。大型生産機として概ね目標通りの結果を得た。

本事業の結果を基に更なる改良を進め、ビーズミルのサイズを0.4L機から25L機、60L機までラインナップを充実させる予定である。現在のステンレス製接液部材から需要の高いセラミックス化を進め、材質面でもバリエーションを揃える。展示会への出展準備や海外展開を見越した国際特許の出願など、本格的な製品販売の準備に取り組む。