ボールミルとビーズミルの粉砕力比較
粉砕媒体の単位体積当たりの表面積
１辺が20mmの立方体容器中に存在する球状粉砕媒体の直径が20mmφ、10mmφ、2.0mmφ、1.0mmφ、0.5mmφ、0.3mmφ、の数と全表面積は以下に示す通りです。粉砕媒体の径が小さくなると媒体の数は飛躍的に増加します。
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| 媒体の直径 〔mmφ〕 |
媒体の数 〔個〕 |
媒体１個の 表面積〔cm2〕 |
容器内の媒体 全表面積〔cm2〕 |
全表面積の比率 |
|---|---|---|---|---|
| 20.0 | 1 | 12.56 | 12.56 | 1.0 |
| 10.0 | 8 | 3.14 | 25.12 | 2.0 |
| 2.0 | 1,000 | 125.60×10-3 | 125.60 | 10.0 |
| 1.0 | 8,000 | 31.40×10-3 | 251.20 | 20.0 |
| 0.5 | 64,000 | 7.85×10-3 | 502.40 | 40.0 |
| 0.3 | 296,296 | 2.83×10-3 | 837.30 | 66.6 |
ボールミルの媒体ボール径は、原料と製品の粒径で決定されますが、おおむね直径は20mmφ前後です。
ビーズミルに用いられるビーズ径は、原料の粒径が200μm以下であることから、最大径3.0mmφです。
処理製品粒子径がサブミクロンでは0.5mmφ前後が多く、ナノ粒子生成には0.2mmφ以下です。
ボールミルとビーズミルの粉砕力の違い
ボールミルの粉砕力は、ボールの自然落下であることからおおむね重力の1Gです。これに対するビーズミルは、撹拌装置で強制的に撹拌することによって発生する遠心力でビーズにエネルギーを付与します。撹拌装置の先端周速は機種と砕料によって異なりますが、粉砕室容量が2L程度の小型機では5～15m/sec、250L程度では8～20m/secあります。粉砕機の大小で粉砕エネルギーに差がありますが、ビーズミルはボールミルの1Gに対して、粉砕室容量が2L程度で50～500G、250L程度で40～250Gになります。この粉砕力の違いが粉砕速度の差となる反面、粉砕媒体の摩耗の差となります。
ビーズミルとボールミルによる処理粒子と後工程は密接な関係があり、電子部品のセラミックスなどは生産条件や特性に違いがあると言われます。既存の生産設備でボールミルからビーズミルに変更する検討の中で、コンタミネーション以外にも、既存の生産設備では生産条件と特性の違いが必ずクローズアップされるでしょう。
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中山勉：「超微粒子・ナノ粒子をつくる ビーズミル」,工業調査会
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