金属アルコキシドの粉砕助剤・分散剤としての作用機構

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アルミニウムトリsec-ブトキシドのような金属アルコキシドの粉砕助剤効果と作用機構をより明確にするために遊星ミルを用いてタルクおよび鱗状黒鉛の乾式粉砕実験を行い,以下の成果を得た。類似の層状構造をもつタルクおよび鱗状黒鉛に対して,金属アルコキシド添加条件ではそれぞれの無添加条件の粉砕限界を越えて細粒化が進行し,かつ砕生物は分散状態であることが観察された。またいずれの粉砕物でも粒子が微細になるとともに薄く剥離される傾向が認められた。さらに助剤添加条件の砕生物の安息角は無添加の場合と比較して常に小さい傾向を示した。なお,タルク粉砕物の残留静電帯電の符号は無添加条件では負であるのに対して,助剤添加条件では吸着層形成により正に変化することが観察された。また黒鉛について,助剤作用が知られているアルコールはペンタノールに比べて酸性の大きいフルオロアルコールの方がより大きい助剤効果を示した。添加剤の粉砕促進作用は主として新表面を含む砕料表面への吸着層形成による表面エネルギーの低減に基因し,形成された粒子の低エネルギー表面がボールへの粉砕物の付着を抑制し,また粗粒上への微粉の付着によるクッション効果を抑制する分散作用として機能している。一方で,助剤分子の結合破断面へのアルコキシ化などの化学反応を伴う吸着がクラックを生じ易くし,そのクラック内表面への助剤の吸着がくさびの働きをして薄い層厚をもつ粒子の生成に寄与するのではないかと考えられる。つまり,金属アルコキシドの粉砕助剤効果は,粉砕の進行を阻害する過剰な水分を除去する作用とともに,吸着による表面エネルギーの低下および特に結合破断面に化学吸着する反応機構に起因すると推論される。