近年の技術革新で、より複雑・高度な領域へ進化を続けているビーズミル。高度化する粉砕処理技術に伴い、その取り扱いも複雑になっています。
こちらでは、ビーズミルにより粉砕・分散をおこなう際の留意点をご紹介します。
「粉砕・解砕・分散について」
- 粉砕：固体粒子にエネルギーを投入し、粒子の大きさを小さくして新しい面を生成すること。
- 解砕：凝集粒子に機械的エネルギーを投入し、粒子の結びつきをほぐすこと。
- 分散：固体粒子が微細化し、他の物質中に広がる事。
- 種類／無機物、有機物、有機金属化合物など
- 「粉」と「粒」の境界／粒子の自重と付着力のバランスが取れる付着平衝粒径（30～60um）
- ブランク粒径／大きいものはmax50μm、比重の小さいものはmax150μm
- 凝集する粉砕の形態
- 結晶子の集合体として一次粒子
- 一次粒子の集合体として結合の強い凝集粒子（アグリゲート）
- 結合の軟らかい凝集粒子（アグロメレート）
水などの無機化合物、炭化水素、アルコール、エーテル、アルデヒド・ケトン酸、誘導体などがあります。
これらは危険物、毒物、劇物で、腐食性、溶解性の強いものがあるので注意が必要です。
粒子分布における平均粒径や最大粒径等の粒径範囲について目標設定する必要があります。
粒度分布測定機は機種、メーカーごとに差異があるので、サンプル・スラリーで事前のチェックが必須です。
低濃度スラリーは液体のように理想状態に近い流動になりますが、粉体濃度が高いとダイラタント流体、ビンガム流体、非ビンガム流体などのいずれかになります。
懸濁液を撹拌すると液状になり、静置するとゲル化する現象をチクソトロピー（ギリシャ語で「触れれば変る」）と呼びます。スラリーの大部分がチクソトロピーです。
液中の粒子は、エネルギー障壁のある雰囲気で保てば再凝集しません。
液相中では電気的な反発力によってエネルギー障壁をつくり、再凝集を防止を防止できますが、粒子が小さくなると、このエネルギー障壁が粒径に比例して小さくなるため、最凝集します。この再凝集を防止するためには、分散剤が必要です。
粉砕室とビーズ材質は、処理物に対するコンタミネーションの許容値、あるいは砕料の粉砕強度などから選定します。ビーズ径は、砕料の粒子径によって決定します。
粒子を破壊できる最小のビーズ径を選定すると、処理時間がかかりますが、粒子を微細化できる可能性があります。
一般的に固い砕料は高周速、軟らかい砕料は低周速に設定します。
微粒子化したとき、再凝集しやすい処理物の場合は、低周速にするといい結果を得やすくなります。
ゆるい結合粒子の分離や粗大粒子のあらい破砕をおこないながら、砕料を十分に濡らして破砕強度を低下させる処理法をプレミキシングといいます。2種類以上の砕料を混合処理する場合は、粉が均一混合となるように十分に時間をかけます。
不均一混合では、粒子径が小さくても、後工程の品質に大きな影響が出ます。
分散相の粉体や溶媒の性質、性状（粒度、粘度）、混合化、分散系の流動性、目標とする粒子径分布などによって、必要なエネルギーや分散粉砕する方法が異なります。
ビーズミルの機種も、それらの条件を考え選定しなければなりません。
