超微粉末粉体とは、粒子径が極めて小さい粉末を指します。そのサイズは数ナノメートルから数十マイクロメートルの範囲です。厳密な定義はありませんが、この用語は様々な業界で広く使用されています。用途や製造方法によって分類されることが多く、一般的な分類は以下の通りです。
微粉末：粒子径10～45μm。
ミクロンパウダー：粒子サイズは1～10μm。
サブミクロン粉末：粒子サイズは0.1～1μm。
ナノパウダー: 粒子サイズは 0.001 ～ 0.1 μm、つまり 1 ～ 100 nm。
粒子サイズが小さくなるにつれて、超微粉体の特性は大きく変化します。粒子スケールがサブミクロンまたはナノメートルレベルに達すると、表面の原子配列と結晶構造が大きく変化します。これらの変化は、表面効果、サイズ効果、量子効果、量子トンネル効果をもたらします。そのため、超微粉体は特殊な用途において、独特の物理的、化学的、および界面特性を示します。
しかし、超微粉にも課題があります。表面積が大きく表面エネルギーが高いため、不安定になりやすく、表面エネルギーを低下させるために凝集する傾向があります。この凝集は粒子の粗大化を引き起こし、性能を低下させるだけでなく、さらなる粉砕を困難にします。
機械 インパクトウルトラファインミル
原理と種類
機械衝撃式超微粉砕機は、高速で移動する衝撃要素を用いて材料に強力な力を加えます。粉砕プロセスは、粒子同士の衝突、および粒子と粉砕部品との衝突によって行われます。
主な動作メカニズムは、複数の衝撃によって発生するエネルギーです。このエネルギーは、粉砕に必要な実際のエネルギーよりもはるかに高くなります。衝突速度が速く、接触時間が短いほど、単位時間あたりに適用されるエネルギーが増加します。これにより、材料は粉砕されやすくなります。
ステーターとローターの間の隙間で、材料はせん断力を受けます。その後、材料はチャンバー内に戻り、高速で移動する他の粒子と衝突します。これにより、粉砕プロセスが継続されます。
ステーターライニングとローターの衝突要素の間には、強力な高速乱流場が形成されます。この乱流場における圧力変化によって交番応力が生じ、材料が粉砕されます。したがって、研削効果はローターの回転速度、ステーターとローターの隙間、および材料特性に依存します。
Jの技術的利点ミルズ
ジェットミリングの基本原理
ジェットミルは、高速ガス流または過熱蒸気を用いて強力な乱流場を作り出します。粉砕は、粒子同士の衝突、気流による衝撃とせん断、そしてチャンバー壁との摩擦によって行われます。
ジェットミルは産業界で広く使用されています。平板型、循環管型、対向ジェット型、衝撃ジェット型など、様々な種類があります。粉砕は主にノズル付近で起こります。粒子同士の衝突頻度は、粒子と壁面の衝突頻度よりもはるかに高いため、粉砕プロセスでは粒子間の衝突が支配的となります。
フラットタイプ ジェットミル
高圧ガスは、粉砕室につながる空気分配室に流入します。ノズルを通過するガスの速度は、数百メートルから数千メートル/秒に達します。ガス入口とジェット管は特定の角度で交差し、回転渦を形成します。これにより、粒子の衝突、摩擦、せん断が促進されます。遠心力によって、粒子の正確な分級が可能になります。
対向ジェットと流動床設計
対向ジェットミル（カウンタージェットミルとも呼ばれる）は、2つの対向するガス流を使用します。粒子は最初から正面衝突します。この設計により、壁面の摩耗と汚染が低減されます。硬質材料や超微粉の製造に適しています。ただし、構造が複雑で、エネルギー消費量が多くなります。
流動床対向ジェットミルは、対向ジェット原理と流動床膨張流を組み合わせ、効率的な気固粉砕システムを形成します。EPIC Powder MOQシリーズ流動床ジェットミルはその代表例です。動作プロセスは以下のとおりです。原料はバルブを介して供給ホッパーに入り、スクリューフィーダーまたは重力によって粉砕室に搬送されます。対向ノズルから高圧空気が噴射され、粒子は流動化し、高エネルギーで衝突することで超微粉砕を実現します。
結論
特定の粒度範囲で定義される超微粉体は、強い表面効果と粒度効果を示します。現代産業において大きな可能性を秘めていますが、その不安定性と凝集性が課題となっています。
フラット型、対向ジェット型、流動層型などの機械式衝撃粉砕機とジェット粉砕機は、これらの問題の解決に役立ちます。これらの粉砕機は、高速衝撃、粒子衝突、そして強力な乱流を利用して、効率的かつ精密な粉砕と分級を実現します。
将来の粉体技術は、安定した分散、低エネルギーでの超微粉砕、そして環境保護に重点を置くでしょう。これらの進歩は、超微粉の独自の特性をさらに高め、先端材料とハイテク産業の進歩を支えるでしょう。
