近年、様々な産業の急速な発展に伴い、機械設備業界も大きく進歩しました。中でも、微粉の製造工程では、粒子径が製品の有効利用を左右する重要な要素であり、粉砕は非常に重要な工程となっています。気流式粉砕機は、粉砕温度が低く、生産サイクルが短く、粉末回収率が高く、均一で微細な粒子径分布を有するという特長を誇り、粉砕工程において強力なツールとなっています。では、気流式粉砕機の粉砕効果に影響を与える要因は何でしょうか？
エアフローミルとも呼ばれるエアフロー粉砕機は、 ジェットミルエネルギーフローミルは、高速気流（300～500 m/s）または過熱蒸気（300～400℃）のエネルギーを利用して固体材料を超微粉末に粉砕する機械装置です。一般的に使用されている超微粉砕装置の一つである気流粉砕機は、化学物質、医薬品、食品、金属粉末などの超硬質材料の超微粉砕・分散に広く応用されています。
エアフローミルは粉砕粒子径の選択肢が広く、操作も容易ですが、粉砕効果は工程中に変化することがよくあります。その原因は何でしょうか？技術者によると、エアフローミルの粉砕効果は主に多くの要因に左右されます。空気と固体の比率、原料粒子径、作動流体の温度と圧力、粉砕助剤などがその要因として挙げられます。
空気固体比
粉砕時の気固比は重要な技術パラメータであり、重要な性能指標です。気固比が低すぎると、気流の運動エネルギーが不足し、製品の微細化に影響を与えます。一方、気固比が高すぎると、エネルギーの無駄になるだけでなく、特定の顔料の分散性能も低下します。
技術者は、過熱蒸気を作動流体として使用する場合、焼成後の硬質材料を粉砕する際は、空気と固体の比を一般的に2～4:1に制御することを推奨しています。表面処理後の材料を粉砕する際は、空気と固体の比を一般的に1～2:1に制御する必要があります。
飼料粒子サイズ
硬質材料を粉砕する場合、原料の粒子径も特定の要件を満たす必要があります。チタン粉末の場合、焼成材料の粉砕は100～200メッシュに制御する必要がありますが、表面処理された材料の粉砕は通常40～70メッシュで行われ、粒子径は2～5メッシュを超えてはなりません。
作動流体の温度
技術者によると、作動流体の温度が高すぎると空気流量が増加するとのことです。例えば、作動流体として空気を使用する場合、室温での臨界速度は320 m/sです。温度が480℃に上昇すると、臨界速度は500 m/sに増加し、運動エネルギーは150%増加します。したがって、作動流体の温度を上げると、破砕効果が向上します。
さらに、チタン粉末を粉砕する際の過熱蒸気の温度は通常300～400℃程度です。技術者によると、材料を粉砕・焼成する際の温度は通常より高く、表面処理した材料を粉砕する際の温度は低くなります。「一部の表面処理剤、特に有機系表面処理剤は耐熱性がないため、元の蒸気温度より100℃高い過熱温度で十分です。」
作動流体圧力
作動流体圧力はジェット流を生成する上で重要なパラメータであることが理解されている。 速度 粉砕の細かさに直接影響を及ぼします。
一般的に、作動流体の圧力が高いほど、流速が速くなり、運動エネルギーも大きくなります。しかし、粉砕時の圧力はどの程度にすべきでしょうか？技術者によると、これは主に材料の粉砕性と細かさの要件によって決まります。例えば、過熱蒸気を用いてチタン粉末を粉砕する場合、蒸気圧力は通常0.8～1.7MPaです。焼成材料を粉砕する場合は通常、圧力は高くなりますが、表面処理された材料の場合は圧力を低くすることができます。
粉砕補助具
技術者は、気流式破砕機の粉砕工程中に適切な粉砕助剤を添加することで、粉砕効率が向上するだけでなく、媒体中での製品の分散性も向上できることに気づいています。では、粉砕助剤はどのように選択すればよいのでしょうか？
二酸化チタンを表面処理する際に添加される有機界面活性剤のほとんどは、粉砕助剤として作用することが知られています。無機粉砕助剤としては、ヘキサメタリン酸ナトリウムやピロリン酸ナトリウム（またはカリウム）が代表的です。
結論
要約すると、 気流粉砕機 気流粉砕機の性能は、気固比、原料粒子径、作動流体の温度と圧力、粉砕助剤の使用など、複数の要因によって左右されます。これらのパラメータを最適化することで、メーカーは粉砕効率を向上させ、より微細な粒子径を実現できます。これは最終製品の品質と性能にとって非常に重要です。これらの要因を理解し、制御することで、気流粉砕機を最高の状態で稼働させることができます。これにより、気流粉砕機は超微粉の製造において非常に貴重なツールとなります。
