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もっと詳しく! 微粒子技術コラムビーズミルについて

ビーズミルの種類

「ビーズミル」は媒体撹拌ミルに属し、流通管型(その多くはディスク型)やアニュラー型(環状)などが用いられ、近年では大流量循環型やマイクロビーズ対応型なども存在する。
その機構は、円筒容器内(以下ベッセル)に媒体のビーズを充填し、砕料を供給しながら撹拌部材のアジテータを回転させるものだ。撹拌された砕料とビーズの間に衝突力やせん断力が生じてベッセル内で粉砕・分散されて砕製物となる。砕製物とビーズはベッセルの出口でセパレータにより分離され砕製物のみ吐出される。
この粉砕操作を気体中で行う場合を「乾式粉砕」、液体中で行う場合を「湿式粉砕」という。乾式ビーズミルでは砕料をフィーダでベッセルに定量供給し、湿式ビーズミルでは砕料と溶媒を混合したスラリーをポンプにより連続的にベッセルへ送液する。

媒体撹拌ミル

「媒体撹拌ミル」は、乾式にも湿式にも用いられている。その機構は媒体を充填した容器に砕料を投入し、撹拌装置を用いて一緒に撹拌することで粉砕や分散を行う。
具体的には、撹拌によって媒体に運動が与えられると、せん断作用や摩擦作用が生じて粉砕・分散が行われる。媒体には「ボール」「ぺブル」「ビーズ」など様々な種類が存在する。構造によってミルは「1.スクリュー型(塔式)」「2.撹拌槽型」「3.流通管型」「4.アニュラー(環状)型」の4つに大別され、主な特長を次のとおりだ 1)

1. スクリュー型(塔式)

円筒容器のミル本体にスクリューを垂直に差し込み撹拌する。スクリューの回転によってボールは大きく循環運動しながら粉砕を行う。湿式では、砕料と溶媒が混ざったスラリーとしてミル底部より送入される。乾式では、ホッパーを通じてミル底部付近に供給された砕料は粉砕された後、上部より分級機に送られて閉回路粉砕系を形成する。この型のミルは大容量の中砕から粉砕を目的として用いられる。

スクリュー型
スクリュー型

2. 撹拌槽型

浅い円筒容器のミル本体に撹拌バーまたはディスクを入れ、撹拌作用により粉砕・分散を行う。湿式ではバッチ式やスラリーを連続供給する「パス式」、スラリーを循環させる「循環式」で用いられる。乾式ではバッチ式で用いられる。

攪拌槽型
攪拌槽型

3. 流通管型

竪型と横型の2種類がある。ミル本体は比較的長い円筒状容器に撹拌装置を入れ、粉体やスラリーを流通させながら連続的に粉砕・分散を行う。撹拌装置にはディスクやピン、特殊な翼など存在する。

流通管型
流通管型

4.アニュラー(環状)型

二重円筒の間隙にビーズを詰め、内筒を回転させ、環状のビーズ層に強いせん断作用を与えることで粉砕・分散を行う。

アニュラー(環状)型
アニュラー(環状)型

引用文献

  1. 化学工学協会編:化学工学便覧改訂五版、丸善、p.834(1988)

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