フィラー分散器の分散方法は、フィラータイプ、分散尺度及びプロセスの需要に応じて、機械せん断、超音波キャビテーション、研磨微細化、電場/磁場補助或いは化学改質などの方式を選択し、或いは多方法併用により高効率分散を実現することができる。以下は具体的な方法と原理である:
一、機械分散法
高速ミキサー:高速回転するロータを通じて強烈なせん断力を発生し、充填剤粒子を材料中で激しい摩擦と衝突を受けさせ、それによって粒子間の凝集を破壊し、分散を実現する。この方法は低粘度から中粘度の材料に適しており、分散効果は良いが、高粘度材料には効果が限られている可能性がある。
ロール研磨法:ロール間のせん断力を利用してフィラーを分散する。原料はロール間で強い押出とせん断を受け、粒子を破砕して均一に分散させる。この方法はゴム、プラスチックなどの高粘度材料に適しており、分散効果は安定しているが、設備コストは高い。
砂研磨法:砂研磨機を用いて、ポンプ機を通じて材料を密閉された研磨キャビティ内に入力し、固体材料と高速回転する研磨媒体(例えば砂粒)に強い衝突、摩擦とせん断作用を発生させ、凝集体の分散を加速させる。この方法は、塗料、インクなどの高精度分散が必要な場合に適しています。
高圧均質分散法:高圧均質分散機を利用して、材料を高圧作用下で高圧均質弁を通過させて、乱流、正孔、せん断などの複合力の作用を受けて、それによって液状物質あるいは液体を担体とする固体粒子を超微細化させる。この方法は、ナノ材料、生物製剤などの超微細分散が必要な場合に適している。
二、超音波分散法
超音波分散法は超音波が液体中に発生するキャビテーション効果と機械的振動を利用して、フィラー粒子に強い衝撃とせん断を受けさせ、それによって粒子間の凝集を破壊し、分散を実現する。この方法は、カーボンナノチューブ、ナノシリカなどのナノスケール充填剤の分散に適している。超音波分散法は分散効果がよく、操作が簡便であるなどの利点があるが、設備に対する要求が高く、分散中に熱が発生する可能性があり、放熱に注意する必要がある。
三、研磨分散法
研磨分散法は研磨媒体(例えば研磨ボール、研磨棒など)を通じてフィラーを研磨し、せん断し、粒子を破砕し、均一に分散させる。この方法は、セラミックス、顔料などの高精度分散が必要な場合に適している。研磨分散法は分散効果がよく、粒度分布を制御できるなどの利点があるが、設備の摩耗が大きく、研磨過程で熱が発生する可能性があり、冷却に注意する必要がある。
四、電場又は磁場補助分散法
導電性または磁性を有するフィラーのいくつかについては、電界または磁界の作用を利用して分散を実現することができる。例えば、電場や磁場を印加することによって、フィラー粒子が電場や磁場中で力の作用を受けて方向移動や回転を起こし、粒子間の凝集を破壊し、分散を実現する。この方法は、導電性フィラー、磁性フィラーなどの特定のタイプのフィラーに適しています。
五、化学分散法
化学分散法は、分散剤や界面活性剤などの化学物質を添加することにより、フィラー粒子表面の性質を変え、基体中に分散しやすくする。分散剤または界面活性剤は、フィラー粒子表面に吸着し、粒子間の凝集を防止するための保護膜を形成することができる。同時に、それらは基体の粘度を下げ、フィラーの分散性を高めることもできる。この方法は様々なタイプのフィラーに適しているが、マトリックス性能に悪影響を与えないように分散剤または界面活性剤の選択と使用量に注意する必要がある。