粉砕機・ボールミル

エイシンの粉砕機は

粉砕機について

粉砕機とは粒や粉の大きさや形状を揃えるために、硬質の素材と擦り合わせ圧力をかけ細かく砕く(粉砕する)機械のことです。
昔は石(うす)やすり鉢が身近な粉砕機でしたが、昨今では胡椒や岩塩を砕くミル付きのケースや、コーヒー豆を砕く臼式のコーヒ-ミルではないでしょうか。

エイシンの粉砕機の特長

エイシンの粉砕機は原料を硬質のボールとポットやドラムに投入し、可動することにより粉砕するボールミルです。
特に生産現場で運用する機種には自動排出を装備することで、作業効率の高い製品をご用意しております。

自動排出ボールミル

ボールミル型の粉砕機は、扱いやすく構造がシンプルです。
しかしながら、粉砕にはいくつかの工程を手順通りに実施する必要があります。
自動排出ボールミルでは、粉砕後の原料とボールの分離を自動で行うことができます。
さらに粉砕後の原料を受け容器に密閉した状態で移し替えますので、異物の混入防止や粉塵および原料の無駄を最小限に抑える事もできます。

ボールミル(粉砕機)とは

卓上ボールミル BM-10 ボールミルとは、粉体・粉末原料の粒子ををさらに細かく砕く(粉砕)際に使用する従来からある最もベーシックな粉砕機です。

粉砕方法は、粉砕したい粉体・粉末原料と一緒に、セラミック(アルミナ・ジルコニア)や金属(ステンレス)などの硬質ボールをポット(ドラム)と呼ばれる粉砕容器(円筒型)の投入します。このポットをボールミル本体のローラー上にセットし、自転方向に回転させます。
ポット(ドラム)内でボール同士の衝突や摩擦で少しずつ原料をすりつぶし、より微細に粉砕していくという仕組みです。

構造がシンプルで扱いやすく、卓上タイプの小型ボールミルはラボ用として開発や研究等に用いられています。 また、スケールアップがしやすいというメリットがあり、生産機として大型化も可能であることから幅広い用途で使用されています。

ボールミルの構造

卓上ボールミル BM-10 ボールミルの構造は非常にシンプルです。
ボールミル本体の動作は、原料と粉砕ボールを投入した円筒容器(ポット)を横に寝かせ、一方方向に回転させるのみです。
駆動は、ポットを受けて、回転させる2本のローラーだけですので、構造自体も非常にシンプルだということがおわかりいただけると思います。
ローラー軸は左右に2本あり、ポットを載せるローラーはウレタン製になっています。
ポット径によってローラー軸間のピッチを調整します。ローラー回転数もインバータ周波数にて変更可能です。

ボールミルポット内における原料の動き

ボールミルの内部 では、ポット内での原料の動きはどのようになっているのでしょうか?
ポット内における、原料とボールの動きは外から見えないため説明が難しいのですが、ポットが回転する際にボールはある高さまで原料ととも慣性の法則に従ってにポット内壁を上昇しますがやがて崩れ落ちます。
この際にボール同士がぶつかり合い、この隙間で原料が少しずつ細かく粉砕されていきます。

ボールミルのポット(ドラム)について

ボールミルで使用するポット(粉砕容器)は、大きくわけるとセラミック系または金属系にわけることができます。セラミック セラミックで一般的なのは、アルミナまたは磁性ポット、金属系だとステンレス (SUS304)かスチール製になります。
用途によっては、樹脂製でナイロン等で製作されたものを使用されるケースもあります。

生産用の大容量のドラムは、金属製になります。
その中で金属のコンタミを嫌ったり、腐食性などの原料特性によって原料の接触面つまりポットの内面に内張り(ライニング)加工が必要となる場合があります。

ステンレス アルミナレンガ、ゴム、ウレタン等が用いられます。
ただコスト的にはかなり高額となり、サイズにより対応の可否があります。

かなりの大容量にもスケールアップできるのはボールミルの利点といえます。
しかしポット材質がセラミックの場合は、胴体を肉厚で製作する必要があるため、小容量の場合でもかなり重量が重くなってしまうという欠点もあります。
しかもこれに原料とボール重量が加算されることになります。

原料替えの度にこの重いポットを積み下ろし中のボールと原料をわける作業、これはかなりの重労働であり粉塵の舞う悪環境下での作業となります。
このようなハンドリングの面で、近年従来型のボールミルが懸念されることになっているのです。

ボールミルで使用するメディア(ボール)

ボールミルの粉砕には、メディアと呼ばれる硬質の粉砕用ボール(球石)が必要です。

ボール

メディアは、高アルミナを主成分とするアルミナボール、天然ケイ石、鉄芯入りナイロンボール、ジルコニアボールなどがよく使われており金属だとステンレスやスチールボールなどが一般的です。

ボールミルは、ボール(メディア)がポット(ドラム)の内面を削ったり、ボール同士がぶつかり合い磨耗することで、少なからずコンタミの発生は避けられません。

重いボールを使用したほうが粉砕力は高いですが、材質によっては金属でもやわらかく、磨耗が発生しやすいものもあるので、材質選定には注意が必要です。
基本的には、ポット材質と同じものを選定します。

ボールミルに投入する原料とメディア量

ボールミルで粉砕処理を行う場合、ポットへ投入する原料とメディア量について説明します。
一般的には、ポット容量に対し、

 粉体原料: 約35%
    メディア: 約30%
    空 間: 約35%

という比率がよいとされています。
つまり目安としては、ポット容積に対し約1/3ずつということになります。

ただし実際には粉砕する原料によって条件は変わってきます。
粉砕時間を短縮するためにボール量を増やしたり、逆に1バッチあたりの処理量を増やすために、原料投入量を増やしたりすることもあります。

原料によって最適な条件をつかむ必要がありますので、この数値はあくまでも初期の一般的な目安としてお考えください。

ボールミルによる粉砕条件

    原料の仕込み量

   ボール(メディア)投入量

   粉砕時間

これを基準にして、粉砕しやすい原料であればさらに原料の投入量を増やすことも可能ですし、逆に粉砕しにくい原料(時間がかかりすぎるなど)であれば

原料の投入量を減らす

ボールの投入量を増やす

処理時間を長くする

などの条件変更を行ってみてください。

オプション仕様

♦ 防爆 自動排出ボールミル AXB-100-EX

50~300Lまで対応可能な耐圧防爆型の自動排出ボールミル

生産用の”耐圧防爆型”自動排出ボールミル です。
防爆エリア内でボールミルを使用する場合には、ある程度機能の制約が入りますが安全エリアへ制御盤を設置することにより、ドラム回転数・タイマー制御等も非防爆仕様と同様にご使用可能になります。

 

50~300Lまでいずれのドラム容量に対しても対応可能です。

♦ 加温/冷却ジャケット付きボールミル AXB-300J

50~300Lまで対応可能なドラムジャケット

ドラムジャケット

ドラムジャケット

メディア(粉砕ボール)同士の衝突によって原料を細かく粉砕するボールミルの特性上、発熱(粉砕熱)は避けられない問題です。


ドラム缶体をジャケット構造とし、水冷による冷却またはオイルによる加温循環機構を付帯することで、熱による原料への影響を防止することが可能になります。

♦ 安全柵(PET樹脂フェンス)

視認性のよい透明のPET樹脂カバー製の安全柵です。

前扉は片開きのインターロック付、制御盤は、別置きで安全柵側面への取付けも可能です。

柵の高さは基本的にポット回転部を囲うことを目的としていますが、下部まで延長することもできます。

 

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