(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空を持つ複数の筒を、中空の断面積が段階的に大きくなる順につないでその中に風を通し、風力の作用を利用して筒内に粒子を流して、各筒に蓄積させた粒子の外面の表面の比表面積を、粒子が球状をしている場合において風速から計算する方法を伴った、球状をしている粒子の外面の表面の比表面積の決定法
【請求項２】
中空の断面積の２乗が等差級数的に大きくなる順に筒をつなぐことからなる請求項１の方法
【請求項３】
中空の断面積の２乗の逆数が等差級数的に小さくなる順に筒をつなぐことからなる請求項１の方法
【請求項４】
中空の断面積の２乗の逆数が等差級数的に小さくなる順につないだ一連の筒のあとに、中空の断面積の２乗が等差級数的に大きくなる順に筒をつなぐことからなる請求項１の方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、孔を持ち、孔の壁面と外面の表面を有する、球状の粒子の、外面の表面の比表面積を決定する方法の発明である。
【背景技術】
【０００２】  多孔性粒子の比表面積を決定する方法としては、低分子気体の吸着量から計算する方法が知られている（非特許文献１参照。）。【０００３】
【非特許文献１】Ｓａｍｕｅｌ  Ｇｌａｓｓｔｏｎｅ著、「Ｔｅｘｔｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ−２ｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ」、Ｄ．Ｖａｎ  Ｎｏｓｔｒａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｉｎｃ．、１９４６年、ｐ１１９４−１２１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記の公知の方法で決めることが出来る比表面積は、孔の壁面の比表面積と、外面の表面の比表面積の合計であり、壁面の比表面積或いは外面の表面の比表面積を単独に決めることは出来ない。【０００５】  本発明は、多孔性粒子の比表面積の決定に関するこの問題を解決することを目的とするものである。【０００６】  この発明は、球状の粒子の外面の表面の比表面積を単独で決定する方法の発明であり、同時に、粒子の粒径と重さを決定し、これらが分かった粒子を集合物として収得する方法の発明である。【０００７】  また、その結果により、孔の壁面の比表面積と孔径、孔の延べ長さ、粒子の表面に開いた孔の開口面積の決定を可能にする方法の発明である。
【問題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、上記の目的を達成するために、断面積が段階的に大きくなる一連の中空の筒に空気を流して粒子を通し、風速の低下に伴い各筒に蓄積する粒子の外面の表面の比表面積を、筒ごとに計算して決定する方法である。
【０００９】  この方法において、断面積の２乗値を等差級数的に大きくするように構成すれば、外面の表面の比表面積が最大の粒子と、最小の粒子の比表面積の間隔が、各筒とも同じ集合物を得ることが出来る。
【００１０】  またこの方法において、筒の断面積の２乗値の逆数を等差級数的に小さくするように構成すれば、粒径が最大の粒子と、最小の粒子の粒径の間隔が、各筒とも同じ集合物を得ることが出来る。
【００１１】  さらにこの方法において、風速が大きい上流では筒の断面積の２乗値の逆数を等差級数的に小さくし、風速が小さい下流では筒の断面積の２乗値を等差級数的に大きくするように構成して、外面の表面の比表面積の間隔と粒径の間隔が伴って小さい集合物を、すべての筒から得ることが出来る。
【００１２】  上記が達成される理由を説明するために粒子の特性の記号を以下のように定める。
【００１３】  粒径を２Ｒ（ｍ）、外面の表面の比表面積をＳｏ（ｍ２／ｇ）、孔がない部分の粒子の密度をρ（ｇ／ｍ３）、孔の体積比、孔の開口面積比を夫々ｎ、ｆとする。
【００１４】  また孔の壁面の比表面積をＳｗ（ｍ２／ｇ）、孔径を２ｒ（ｍ）とし、粒子内の孔の延べ長さをＬ（ｍ）とする。
【００１５】  密度は（１−ｎ）ρであり、ρは２．２５×１０６に近い（非特許文献２参照。）。
【００１６】  上記の球状の粒子が、粒径２Ｒ０、密度ρの孔がない球状の粒子から生じたとする考えにより数１、数２、数３が導かれ、これと孔の開口面積が空間であり表面ではないことから導かれる数４から数５が導かれ、数６と数７から数８が導かれる。
【００１７】
【数１】
ｎ＝１−（Ｒ０／Ｒ）３
【数２】
ｆ＝１−（Ｒ０／Ｒ）２
【数３】
（１−ｎ）２＝（１−ｆ）３
【数４】
Ｓｏ＝４πＲ２（１−ｆ）／｛４πＲ３・（１−ｎ）ρ／３｝
【数５】
Ｓｏ・（１−ｎ）１／３Ｒ・ρ＝３
【数６】
Ｓｗ＝２πｒＬ／｛４πＲ３・（１−ｎ）ρ／３｝
【数７】
ｎ＝πｒ２Ｌ／（４πＲ３／３）
【数８】
Ｓｗ・｛（１／ｎ）−１｝ｒ・ρ＝２
【００１８】  数５は、粒子の外面の表面の比表面積と粒径の関係に対しては、孔の壁面の比表面積と孔径が影響を持たないという事実を示し、数８は、それとは逆の事実を示す。
【００１９】  数９は、抵抗係数が１．０７である円板が、風速ｖ（ｍ／ｓ）の風から受ける風圧ｗ（Ｎ／ｍ２）の式である（非特許文献３参照。）。
【００２０】  数１０は、抵抗係数が０．３の球（非特許文献３参照。）が、風速ｖ（ｍ／ｓ）の風から受ける風圧の式である。
【００２１】  数１１は、粒径２Ｒの粒子が風速ｖの筒内で受ける風圧と粒子の重量を等値した式であり、この式から数１２、数５と数１２から数１３が導かれる。
【００２２】  数１４は、粒子の密度ρｏから粒子中の孔の体積比を計算する式である。
【００２３】
【数９】
ｗ＝０．１×ｖ２
【数１０】
ｗ＝０．０２８×ｖ２
【数１１】
（４πＲ３／３）・（１−ｎ）ρ＝２８×πＲ２×ｖ２
【数１２】
Ｒ＝２１×ｖ２／｛（１−ｎ）ρ｝
【数１３】
Ｓｏ＝（１／７）×（１−ｎ）２／３×（１／ｖ２）
【数１４】
ｎ＝（ρ−ρｏ）／ρ
【００２４】  数１２と数１４から、各筒に蓄積する粒子の粒径、数１３と数１４から、各筒に蓄積する粒子の外面の表面の比表面積を計算することが出来る。
【００２５】  その計算例を表１、表２に挙げた。
【００２６】  表１、表２の作成では、粒子を密度が２．１０×１０６（ｇ／ｍ３）のカ−ボンブラック（非特許文献２参照。）として、筒数を１９とし、風速が最大となる最上流の筒の風速を０．１３ｍ／ｓとして、粒径の単位をオングストロ−ム（Å）として計算した。
【００２７】  計算に当たっては筒の構成を、断面積と風量については断面積に比例させて風量を変えれば同じ風速となるために断面積と風量を指定する意味はないので外し、単に風速を指定することにより構成した。
【００２８】  表１は、中空の断面積の２乗を等差級数的に上げる筒の構成であり、表２は、中空の断面積の２乗の逆数を等差級数的に下げる筒の構成であり、いづれも風速を段階的に下げる筒の構成の一例である。
【００２９】  表１の構成では、粒子の外面の表面の比表面積の間隔がどの筒の蓄積物でも同じくなる反面、粒径の間隔が著しく大きく変わるが、表２の構成では、粒径の間隔が、どの筒の蓄積物でも同じくなる反面、外面の表面の比表面積の間隔が著しく大きく変わる。
【００３０】  Ａ筒からＫ筒までを表２の構成とし、Ｋ筒を表１の構成のＧ筒につなぎ、以下の筒を表１の構成として、比表面積の間隔をどの筒でも１．３５（ｍ２／ｇ）以下、粒径の間隔をどの筒でも１５４（Å）以下に抑えることが出来る。
【００３１】  筒数を増やして、蓄積物内の比表面積等の間隔をもっと小さくすることが出来る。
【００３２】
【非特許文献２】「大日本百科事典ジャポニカ１１巻  炭素の項」、株式会社小学館出版、１９６９年発行、ｐ．７２５−７２６
【非特許文献３】「大日本百科事典ジャポニカ１５巻  風圧の項」、株式会社小学館出版、１９７０年発行、ｐ．４１３
【００３３】
【表１】
0004644767.tif 000002
【００３４】
【表２】
0004644767.tif 000003
【発明の効果】
【００３５】  上述したように本発明は、球状の粒子の集合物から、外面の比表面積が同等な粒子或いは、粒径が同等な粒子の集合物を収得する方法を提供する。
【００３６】  同時に本発明は、本発明の方法により収得した球状の粒子の外面の表面の比表面積を決定する方法、粒径を決定する方法、粒子の重さを決定する方法、及びこれらの決定精度を調節する方法を提供する。
【００３７】  さらに本発明の方法は、多孔性粒子の外面の表面と孔の壁面の比表面積の合計を決める公知の方法と組合わせて、球状の多孔性粒子の壁面の比表面積と、孔径、孔の開口面積、孔の延べ長さの決定を可能にする方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】  一連の垂直に立てた中空の筒を並べて置き、一つ上段の筒の頂部と次の筒の底部を穴の開いた細管でつないで、上段から下段の筒に空気が流れるように構成する。【００３９】  最上段の筒の底に試料容器を接続し、試料容器から筒に空気が流れる構成にする。【００４０】  最下段の塔の頂部と試料容器を穴の開いた細管でつなぎ、あいだにポンプを設置して、風量を調節して空気を循環させることが出来る構成にする。【００４１】  カ−ボンブラックで実施する場合は、粒子の大きさが１０〜５０００（Å）である（非特許文献４参照。）から、最上段の筒の風速を０．１００〜０．２００（ｍ／ｓ）の範囲とし、風速の設定精度を±０．００１（ｍ／ｓ）とする。【００４２】  外面の比表面積等の決定のみが目的ならば小型の筒、大量の蓄積物の収得も目的とするならば大型の筒で構成する。【００４３】
【非特許文献４】「大日本百科事典ジャポニカ４巻  カ−ボンブラックの項」、株式会社小学館出版、１９６９年発行、ｐ．６５１
【産業上の利用可能性】
【００４４】  この方法は、球状の粒子の外面の表面の比表面積等の特性値を決める方法でありまた、特性値が揃った粒子の集合物を収得する方法であるから、カ−ボンブラックなどの多孔性粒子を製造する産業や、多孔性粒子を充填材として使用するタイヤ製造業やプラスチックの成形加工業など広範囲な産業において、特性が揃った充填材を確保するためのプロセス、また充填材の特性を測る分析法として使用される。【００４５】  またこの方法は、公知の方法と組合わせれば、球状の粒子の壁面の比表面積、孔径その他の特性が分かる方法であるから、多孔性粒子の研究や、工学、農学、薬学、生物学などの分野での多孔性粒子を利用する研究、技術開発、生産活動のための分析法として広範囲に使用される。