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やさしい微粉砕・分散技術粉砕機の種類と特長について

砕料サイズ別の粉砕装置の分類

数百ミリメートル以上の砕料を、数十ミリメートル程度まで粉砕する装置を「粗砕機」、数十ミリメートルオーダーを数ミリメートルから数百マイクロメートル程度に粉砕する装置を「中砕機」という。
「粉砕機」は、数十ミリメートル以下の砕料を数百マイクロメートル以下にまで粉砕する装置で、数マイクロメートルオーダーまで微細化することを目的とする装置を「微粉砕機」、数マイクロメートル以下の微粉生成を目的とする装置を「超微粉砕機」という1~3)。 表に粉砕機の分類を示す。

粉砕機の分類

粗砕機の種類について

粗砕機の代表的機種には、次の3つがある。

1.ジョークラッシャー

垂直に固定された固定ジョーと、一端を固定されながら前後に揺動するスウィングジョーの間で破砕物を圧縮粉砕する。

2.ジャイレトリークラッシャー

固定したコンケーブの内部にコーンヘッドマントルを備え、底部の傘歯車による偏心軸受の回転につれて上部懸垂部を支点とした偏心旋回運動により、破砕物をコンケーブとマントル間に噛込んで圧縮粉砕する。

3.インパクトクラッシャー

高速で回転する円筒形のロータに衝撃板を取付け、落下する鉱石を衝撃力で破砕すると共に、さらにこれを固定された反発板に投げつけて粉砕する。

中砕機の種類について

中砕機の代表的機種には、次の9つがある。

1.コーンクラッシャー

ジャイレトリークラッシャーを中砕・細砕用に改良したもので、ジャイレトリークラッシャーと比べて振幅や回転数が大きくなっている。内部の円錐体の頂点がきわめて大きく、外側のケーシングもそれに併せて上部は開いた倒立円錐内壁であるが、下部は内部円錐に併せて末広がりに下に向いた曲面からなっている。 主に圧縮力、一部はせん断力によって粉砕する。

2.ロールクラッシャー

2個のロールを互いにかみ合うように回転させ、その間で鉱石などを主に圧縮力、一部はせん断力によって粉砕する。

3.カッターミル

せん断力あるいは切断力によって破砕、粉砕を行う。鋭いカッターなどを取り付けたロータを高速回転させる構造になっている。

4.自生粉砕機

短胴の大口円筒からなり、供給砕料が長い落下距離をもつ。回転するドラム内で、砕料どうしの衝突や擦り合わせによって、微細化が行われる。細かくなった砕製物は、通常、エアスウェプト方式により、気流によって機外に排出される。

5.スタンプミル

臼状の衝撃棒を落下させその衝撃で砕料を破砕・粉砕する。構造が簡単である割に強い力が得られ、また砕料のほうの撹拌、混合作用も行うことができ、かつ回分にも連続にも使える特長がある。

6.石臼型

上下2枚の砥石の間隙を通過するときに発生する、せん断力によって砕料を粉砕する。

7.乳鉢

すりつぶしたり、二種類以上の固形物を均一に混合するために使用する。

8.らいかい機

原理的には乳鉢と同じく、摩砕と一部圧縮を加えた機構で粉砕と混合あるいは混練を行う。

9.リングミル

リング状の粉砕室を回転体がまわり、圧縮力とせん断力によって粉砕する。回転体は、ローラー、球または錐体が使われ、圧力を発生させるのに自重や遠心力、バネなどが利用されている。

粉砕機の種類について

微粉砕機

微粉砕機の代表的機種には、次の7つがある。

1.ローラーミル

数個のローラーが重力や遠心力、ばねの力などによって回転するテーブルまたは鉢形の粉砕容器に対して押しつけられるような構造になっており,両者の間に挟まれた砕料を圧縮粉砕する。粉砕され,細かくなった粒子は気流によって排出される。

2.ジェットミル

数気圧以上の圧搾空気、または高圧蒸気、高圧ガスを噴射ノズルより噴出させ、このジェット気流によって原料粒子を加速し、加速された粒子どうしの衝突または加速された粒子との衝突作用や衝撃作用、および摩砕によって粉砕する。

3.高速回転粉砕機(ハンマーミル)

高速回転するハンマーによって供給粒子に衝撃を加え粉砕する。ハンマーはスウィングハンマータイプである。また出口側に多孔板やスクリーン、グリットなどをおいて、いわゆるスクリーンミルとして粉砕製品の粒度のコントロールを行う。

4.高速回転粉砕機(ピンミル)

向かい合った2枚の円板の表面に数十本ないしそれ以上のピンを互いにかみ合うように植え、片方の円板あるいは両方の円板を高速で回転させて砕料を円板中心に供給し、遠心力で円周方向に移動する間にピンによる衝撃力、せん断力によって粉砕を行う。

5.容器駆動型ミル(回転ミル)

水平軸を中心として回転円筒の中に、その容積の1/3を満たす量の粉砕媒体(ボール、ロッドなど)を充填し、これを回転させることによって砕料を粉砕する。

6.容器駆動型ミル(振動ミル)

円筒状ないしトラフ状のミル内にボールその他の粉砕媒体を充填し、このミルに振動を加え、媒体に運動を与えて粉砕する。

7.容器駆動型ミル(遊星ミル)

砕料とともにボールを充填した容器が自転しながら公転する機構によって、媒体同士および、媒体-容器内壁間の衝突力により粉砕する。

超微粉砕機

超微粉砕機の代表的機種には、次の2つがある。

1.媒体撹拌ミル(アトライター)

通常3~10mm程度のボールを使用し、棒状の撹拌アームで円筒形の固定容器の中で砕料を粉砕する。撹拌状態ではアームの運動エネルギーはボールに伝達され、ボールはあたかも流動層のように粉体とともに浮遊状態となり、見掛けの体積が膨張してボール間に粉体を巻き込み、衝撃力とせん断力によって粉砕する。

2.媒体撹拌ミル(ビーズミル)

容器の中にビーズ(媒体)を充填し、アジテータを回転させて、原料をビーズの衝突、せん断力で粉砕する。

引用文献

  1. 化学工学協会編:“改訂5版化学工学便覧、p.826、丸善(1988)
  2. 日本粉体工業技術協会編:“粉体工学概論”、p.52、粉体工学情報センター(1995)
  3. 日本粉体工業技術協会編:“先端粉砕技術と応用”、p.111、NGT(2005)

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