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今駒博信* presents
ようこそ「乾燥パラダイス」へ
since 2008
New! 2013年9月改訂
*神戸大学大学院 工学研究科 応用化学専攻
先端膜工学センター／塗布技術研究会／化学工学会 所属
連絡先 imakoma＠kobe-u.ac.jp
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「乾燥パラダイス」は「乾燥固化装置設計に関する独自要素技術集成」の愛称です．
「乾燥パラダイス」では，液・ペースト状材料の乾燥固化過程を
① 測定し
② モデル化し
③ シミュレーションする
他所にはない様々な独自要素技術がご利用できます。
（使用上の注意）
●乾燥パラダイスは約1世紀にわたる乾燥工学研究の成果をまとめた場所ではありません．
●その成果である乾燥速度測定法や乾燥モデルや乾燥特性曲線や乾燥装置・操作モデルなどでは力不足だった諸問題を解決する目的で，私たちが独自に開発した要素技術を紹介する場所です．
●乾燥工学の技術者や研究者の皆さんが対象ですので，初学者の方々は書籍などでまず乾燥工学の基礎を身に付けて下さい．
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New! 「乾燥パラダイス」夢の本
タイトル「塗膜乾燥の理論とモデルとその応用」
私（今駒）が夢想する理想の書籍です。
もちろん、この世には存在しません！
⇒ 書籍の概要
目 次
(0) はじめに
塗膜乾燥の基礎
モデルと技法
(1) 理 論
Maxwell-Stefan (MS)式 参考論文
乾燥応力による物質移動促進
エネルギー・物質収支
(2) 予測技法
Fick型溶液塗膜乾燥 参考論文
ゲル塗膜乾燥
非Fick型溶液塗膜乾燥
多孔膜中ポリマーの乾燥偏析 参考論文
スラリー塗膜乾燥 参考論文
(3) 相関技法
材料温度変化法（熱風乾燥） 参考論文
材料温度変化法（赤外線乾燥）
異種基材間の乾燥速度相関法 参考論文
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「乾燥パラダイス」のコンセプト
独自技術と独自テーマの開発です。
ナンバーワンではなくオンリーワン(one and only)を目指します。
物質移動が律速の塗膜乾燥と熱移動が律速のマイクロ波乾燥を主な研究対象とします。
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「乾燥パラダイス」のご案内
乾燥研究の対象が，水で湿った材料の乾燥から液・ペースト状材料の乾燥固化へシフトしつつある最近の傾向を受け，乾燥パラダイスでは，研究目的を従来の乾燥所要時間から構造（機能）の発現や多成分系へとシフトするために必要な独自要素技術を，パラダイスには不可欠のアトラクションと名付けて興味のある皆さま方に紹介します。
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形のない液体から，形のある固体へ変化する，液・ペースト状材料の乾燥固化では，乾き材料の形状による分類が大切です。現在のパラダイスで利用できるのは，残念ながら平板に関するアトラクションが主です。しかし，球や円柱に関するアトラクションも完成間近？です。
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「乾燥パラダイス」のご利用対象
乾燥研究は
湿り材料内の熱と物質の移動
乾燥装置内の熱と物質の移動
（材料と装置間の熱と物質の移動）
に分類できます。
「乾燥パラダイス」は、上記のそれぞれに対して
測定し
モデル化し
シミュレーションする
ために開発された道具です。
「乾燥パラダイス」の主なご利用対象は
塗膜乾燥固化
マイクロ波（高周波・赤外線）乾燥固化
（噴霧・ドラム・真空乾燥固化）
などですが、他の場合に対しても
良い仕事をしてくれるでしょう！
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「乾燥パラダイス」のアトラクション
アトラクションは、化学エンジニア初級・中級向けの「応用アトラクション」と上級・中級向けの「要素アトラクション」とアトラクションのヒントを生み出す「アトラクションパーツ」で構成されています。
(注)各アトラクションのプログラムは、エクセルまたはエクセルVBAで作成しています。
応用アトラクション
A１ 神戸スタンダード
♪塗膜乾燥装置設計システム♪
A２ 神戸魔術
♪スラリー塗膜中バインダーの乾燥偏析推定システム♪
要素アトラクション
E１ 材料温度変化法(塗膜)
E２ 乾燥特性モデル（乾燥全般）
E３ ハイブリッド乾燥特性曲線（塗膜）
E４ 槽マトリックスモデル（乾燥全般）
E５ 乾燥装置シミュレータ（乾燥全般）
E６ バインダー偏析モデル（乾燥全般）
アトラクションパーツ
P１ 塗膜乾燥固化
P２ マイクロ波乾燥固化
P３ 熱風乾燥固化
New! 秘密のオモローテーマ
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応用アトラクションA１ 神戸スタンダード
塗膜乾燥固化に限定して、要素アトラクションE１材料温度変化法，E２乾燥特性モデル，E３ハイブリッド乾燥特性曲線，E５乾燥装置シミュレータを組み合わせた複合技術である「塗膜乾燥装置設計システム」の愛称です。
研究論文A１ (since 2008)
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応用アトラクションA２ 神戸魔術
スラリー塗膜乾燥固化に限定して、要素アトラクションE１材料温度変化法，E６バインダー偏析モデルを組み合わせた複合技術である「スラリー塗膜中バインダーの乾燥偏析推定システム」の愛称です。材料温度データから乾燥速度が推定できたり、乾燥速度データからバインダー偏析が推定できたりするなど、測定の簡単なデータから測定の難しい他のデータが推定できることから「魔術」と名付けました。一見無関係の両アトラクションが共に「相関モデル*」という一つの枠組み内に分類できたことも自慢です。
*相関モデルの相関とは、統計的・経験的処理に基づかない物理化学的相互関係で物質・エネルギー収支から得られます。一般的な予測モデルと相関モデルの長所と短所を以下に示します。
予測モデル
長所＝任意の条件下での乾燥過程を、乾燥実験を行わずに予測できる。
短所＝計算で必要な移動物性値の決定が困難である。新規材料を扱う場合は致命的欠点となる。
相関モデル
短所＝生産条件下での乾燥実験が必要である。
長所＝移動物性値の一部または全部、または移動メカニズムが不要である。これは収支を行う領域に依存する。研究成果の迅速なフィードバックが期待できる。
研究論文A２ (since 2012)
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要素アトラクションE１ 材料温度変化法（塗膜）
平板材料の乾燥速度測定法です。とくに塗膜乾燥には最適です。従来の質量変化法などに比べて格段のパフォーマンスが特徴です。もちろん私たちの独自技術です。この方法の適用範囲の拡大を目指して目下奮闘中です。
研究論文E１ (since 2007)
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要素アトラクションE２ 乾燥特性モデル（乾燥全般）
乾燥特性モデルは、半世紀にわたって産業界で利用されている乾燥特性曲線に代わる次世代の汎用乾燥モデルとして、私たちが最近提案したモデルです。乾燥特性モデルを利用する手順は以下のとおりです。なお、乾燥モデルの進化*の過程の概略を下記に示しました。
(1)湿り材料内を、例えば乾き部分と湿り部分，固化部分と未固化部分などの様に、定性的に分類可能な単純な領域に分割する。
(2)それらの領域が自立的に生滅する条件式と簡単な移動モデルを用いて各領域に対する物質およびエネルギー収支式を導出する。
(3)収支式に特性パラメータ（移動パラメータ）値を与えて数値計算することで乾燥過程を相関する。
乾燥特性モデルの特徴は以下のとおりです。
(特徴1)拡散移動以外の効果を容易に加味できる。
(特徴2)領域分割に際してモデル作成者の自由度が大きいため、同じ材料に対するモデルが作成者により異なる可能性を生じることから、作成者の知識と経験の量と質が反映される。
平板材料に限定されたこの方法の適用範囲の拡大を目指して目下奮闘中です。
研究論文E２ (since 2005)
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要素アトラクションE３ ハイブリッド乾燥特性曲線（塗膜）
容易に測定できる赤外線＋低温低湿熱風を用いた塗膜の赤外線＋片面熱風乾燥速度から、実装置内での赤外線＋高温高湿両面熱風乾燥速度を推定するモデルです。もちろん赤外線のない場合も利用できます。塗膜内の移動現象に関知する必要の無い、有名な乾燥特性曲線の塗膜万能版だといえます。私たちの最新独自技術です。
研究論文E３ (since 2009)
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要素アトラクションE４ 槽マトリックスモデル（乾燥全般）
以前は完全混合流れや押し出し流れでモデル化され、現在では槽間混合流れを考慮した槽列が用いられる乾燥装置モデルを、槽列を発展させた槽マトリックスで表現しようとする試みです。私たちの最新独自技術です。
研究論文E４（準備中）
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要素アトラクションE５ 乾燥装置シミュレータ（乾燥全般）
これまでの連続式乾燥装置の定常操作のシミュレータにスタートアップとシャットダウン時の非定常操作を加味したシミュレータです。もちろん私たちの独自技術です。
乾燥装置モデルとしては槽列モデルのみが対象ですが、槽間混合流れを考慮した槽列モデルや、槽列を発展させた槽マトリックスモデルでの利用も検討中です。
E２乾燥特性モデルを組み込むこともできますし、乾燥特性曲線やE３ハイブリッド乾燥特性曲線を組み込むこともできます。
研究論文E５ (since 2007)
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要素アトラクションE６ バインダー偏析モデル
バインダー溶液で湿った粒子層やスラリー・ペーストの乾燥固化によるバインダー分布の推定モデルの提案が目標です。乾燥速度や材料温度の変化の推定が目的ではなく、乾き材料内のバインダー分布の予測にのみ特化した簡便なモデルの提案を目標としています。平板材料だけではなく球状や円柱状材料に対しても利用できます。
研究論文E６ (since 2003)
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アトラクションパーツP１ 塗膜乾燥固化
塗膜乾燥固化に関連する様々な現象の調査が目的です。断片的研究が多いので、すぐに利用できる独自技術が売り物の乾燥パラダイスには少し不似合いなアトラクションですが、最近の研究の流れから見れば、こちらの方が主流なのかもしれません。
研究論文P１ (since 2003)
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アトラクションパーツP２ マイクロ波乾燥固化
バインダー溶液で湿った粒子層のマイクロ波乾燥固化が対象です。乾燥速度や材料温度の変化、固化材料の機械的強度やバインダー分布の予測を目標としています。複雑な物質移動が特徴の塗膜に対して複雑な熱移動が特徴です。現在は平板材料に限定されていますが，球状や円柱状材料に対する利用も間もなくです。
研究論文P２ (since 2003)
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アトラクションパーツP３ 熱風乾燥固化
バインダー溶液で湿った粒子層の熱風乾燥固化が対象です。乾燥速度や材料温度の変化、固化材料の機械的強度やバインダー分布の予測を目標としています。伝統的な乾燥工学研究と一番近い分野ですが、水分の移動とともにバインダーの移動を考慮している点が独自です。現在は平板材料に限定されていますが，球状や円柱状材料に対する利用も間もなくです。
研究論文P３ (since 2002)
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秘密のオモローテーマ
独自技術と独自テーマの開発をコンセプトとした「乾燥パラダイス」の「ゆりかご」です。パラダイス関係者以外には、その詳細は残念ながら秘密です。
でも秘密を少し・・・
New! 2013年度の重点研究テーマ
異種基材上塗膜の熱風乾燥速度の相関
塗膜乾燥に及ぼすマイクロ波の作用
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New! 芽生え研究テーマ
3成分系Maxwell-Stefan(MS)式を用いた塗膜乾燥予測モデルの開発
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「乾燥パラダイス」誕生までの軌跡
「乾燥パラダイス」の誕生までには様々な試行錯誤がありました。最近の研究成果の中にその一端をご覧下さい。また、オモローテーマの秘密が隠れているかもしれません。
その他の研究論文 (since 2004)
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以上です。今駒博信でした。
大いに参考にして下さい。