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ビーズミルとは(原理・構造)

ビーズミルとは、ビーズ(media)を使って粉体をナノ分散・微粉砕する湿式の媒体撹拌粉砕機です。

ビーズミルは粉砕室(ベッセル)の中に、粉体と液体の混合物であるスラリーとビーズを入れて撹拌します。撹拌機構(アジテータ)を高速回転させることで発生した遠心力によって、エネルギーを与えられたビーズは砕料粒子に作用して粉砕します。

ビーズミルの構造

弊社のビーズミルを例にご紹介します。弊社のビーズミルの撹拌機構はディスク型です。

ビーズミル構造図


ビーズミル内で起こっていること

ビーズミル内で起こっていること
処理物が「粉砕」または「解砕」されて、溶媒中に「分散」されます。

■粉砕

固体粒子にビーズによる粉砕エネルギーを投入し、粒子の大きさを減少させて新しい表面を作ること。

エネルギーを与えられたビーズが粗粒子に作用し、ずり応力、せん断応力、摩擦力、衝撃力によって粉砕されます。一般的に大きいビーズ(Φ0.5~2.0mm程度)を使用して、処理する場合が多いです。

■解砕

凝集粒子を機械的なエネルギーでほぐすこと。

粉体は小さくなればなるほど、凝集する傾向があります。小さいビーズ(Φ0.015~Φ0.5mm程度)を使った処理(ソフト分散)を行う必要があります。

■安定分散

粉砕、解砕した粒子を溶媒中にムラ無く均一に拡げ、安定化させること。

イメージとしては、お湯の中に抹茶の粉末を入れてかき混ぜるイメージです。長時間経過しても沈降しない、ナノ粒子のまま凝集しないスラリー生成にAIMEXの技術がお役に立ちます。

ビーズミルの対応粒子径


対応処理粒子径


湿式粉砕のビーズミルは処理前の粒子径D99=数百μmのものを、D50=数十nm台まで処理する装置です。
乾式はもっと大きいレンジで、ミリオーダーのものをミクロンサイズまで粉砕します。世間一般には乾式粉砕というのは「3μmの壁」があり、サブミクロン台まで粉砕するのが難しいとされています。あるいは1次粒子がナノ、サブミクロンまで粉砕できているかもしれませんが、乾式は粉が凝集しやすいため、凝集体として存在して結果3μm前後で停滞してしまうことが多いです。
乾式に比べると湿式粉砕のビーズミルは、ナノ領域~サブミクロン領域の分散・解砕に威力を発揮する装置ということになります。



ビーズミルとボールミルの違いについて

ビーズより大きい玉(ball)を使った媒体粉砕機はボールミルと呼ばれています。ボールミルの歴史は古く、日本では1935年頃に商品化されたようです。ボールミルは、回転している容器の中にボールとスラリーを入れて粉砕処理を行います。
原理は同じですが、ボールミルよりもビーズミルの方が100倍~500倍もの非常に強いエネルギーを持っているため、ビーズミルの方が粉砕効果は高くなります。


粉砕機種類 ビーズミル ボールミル
メディア粒径 φ0.015~2.0mm φ10.0mm~50mm
容器への充填率 70~85% 30~40%
メディア個数 100,000個 100個
メディア1個の質量比 1 1000
衝撃力 100~500G 0.5~1G
処理イメージ ビーズミルの処理イメージ  ボールミルの処理イメージ 



弊社湿式粉砕ビーズミルのご紹介

ビーズミルの処理実績

処理物 用途
酸化チタン  顔料、着色料、光触媒オフセット印刷化粧品
カーボンブラック  ゴム製品補強塗料磁器記録媒体への添加剤電池材料
チタン酸バリウム  セラミックコンデンサ、積層コンデンサ
アルミナ  セラミックス、研磨剤
 樹脂  電池材料

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