振動研削の利点

Rob Yake 氏、粉砕機製品マネージャー、SWECO | 2023 年 3 月 21 日

粒子サイズの縮小または粉砕は、有機および無機化学薬品、鉱物、セラミック、塗料、印刷インキ、医薬品など、多くの重要な産業の基本部分です。 これらの産業やその他の産業は、加工の基本ステップの 1 つとして研削に大きく依存しています。 粉砕は古い技術であり、数多くの粉砕方法と機械があります。粒子の粉砕は、材料の性質と機械の原理に応じて、湿式プロセスまたは乾式プロセスで行うことができます。 振動ミルは湿式粉砕にも乾式粉砕にも同様に適用できます。 ただし、両方の方法の機械化には、大幅に異なる設計が必要です。 従来の湿式粉砕は、直径と高さの比が 1 対 1 の振動ミルで行われます。 従来の乾式粉砕は、直径と高さの比率が 2 対 1 のミルで行われます。

従来の粉砕機の多くはマイナス 10 ミクロンまで粉砕できますが、狭い粒度分布でより低いミクロン範囲の製品を提供できないため、現代の多くの工業プロセスには不適切です。 振動粉砕機は、非常に狭い粒度分布で平均 1 ミクロン以下まで粉砕することができます。 さらに、他の従来のミルよりも少ないエネルギー入力を利用して、優れた速度と効率で粉砕および分散します。

振動粉砕機は、3 次元の動きを使用して、さまざまな材料を粉砕するのに必要な振動動作を生成します。 この高周波運動により、振動ミルは一貫した結果で粒子サイズを 0.5 ミクロン以下まで微粉砕することができます。

振動ミルが実行できる粉砕動作にはいくつかの形式がありますが、主なものは衝撃です。 衝撃とは、メディアが互いに衝突したときの粒子の破壊です。 このタイプのミルでは、材料が砕けやすいことが最適です。 したがって、衝撃によって破損する可能性のあるあらゆる材料を振動粉砕機で粉砕することができます。

乾式粉砕の場合、材料の通常の開始サイズは 1/4 インチ (6,350 ミクロン) です。 振動ミルは通常、材料のサイズを 30 ミクロン程度まで小さくすることができます。 30 ミクロン未満の粉末はメディアをコーティングし、チャンバーの底にケーキを形成し、カバーやチャンバーの壁に付着して粉砕プロセスを妨げる傾向があります。 このため、振動乾式粉砕は 30 ミクロンに制限する必要があります。 ただし、湿式粉砕の場合、固体粒子は溶液中にあるため、振動ミルで材料をより安定して均一に粉砕できます。 通常、材料は 300 ミクロンから始まり、0.2 ミクロンまで縮小することができます。

粉砕が乾式ミルで行われるか湿式ミルで行われるかに関係なく、サイズの縮小は、粉砕チャンバーの動きによって活性化される粉砕媒体の流動床に依存します。 実際にその仕事をしているのはメディアです。

作品を実行するのはメディアであるため、適切なメディアを選択することが非常に重要です。 メディアにはさまざまな形状、サイズ、素材があります。 振動ミルでのほとんどの粉砕用途に選択される媒体は、焼結アルミナ シリンダーの媒体です。 振動中、円筒形のメディアは、各メディアが隣り合った状態で層またはシート状に整列する傾向があります。 この媒体は粉砕チャンバー内に置かれ、いわゆる充填された円筒形ベッドを形成します。 メディアアクションは、面と面、線と線、点と点の接触を生み出します。 これにより、より大きな粒子が優先的に粉砕され、非常に狭い粒子分布が得られます。

研削中、円筒形メディアの個々の部分は、他の部分に対して独自の軸を中心にゆっくりと回転します。 これにより、凝集体の分散に効果的な少量のせん断力が提供され、湿潤剤が粒子と接触し、表面張力が破壊されます。 さらに、回転によりメディアの表面が均一に摩耗し、ファセットの形成が防止されます。

振動研削はすべての研削ソリューションに対する答えではありません。 ただし、プロセス要件に微細な粒子サイズ、狭い粒子サイズ分布、高速かつ効率的な粉砕、低エネルギー入力、簡単な設置とメンテナンスが含まれる場合は、振動粉砕が最良の選択肢となる可能性があります。

Rob Yake は、SWECO の粉砕機製品マネージャーです。 彼はバルク固体処理装置に関して 35 年以上の経験があります。

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