In recent years, China’s rapid industrial development has created more opportunities for the mechanical equipment industry in deep processing. Particle size plays a crucial role in the bioavailability of certain medical products, making pulverization vital. The air pulverizer has become essential in pharmaceutical pulverization due to its low temperature, short production cycle, and high powder collection rate. It provides uniform, fine particle size distribution. The air pulverizer, also known as the air jet mill, jet mill, or energy flow mill, uses high-speed airflow (300-500 m/s) or superheated steam (300-400°C) to ultra-finely pulverize solid materials. As a widely used ultra-fine pulverization device, the air pulverizer is applied to superhard materials. The materials include chemicals, pharmaceuticals, foods, and metal powders. Some customers have mentioned that while the air pulverizer has a wide range of pulverization particle sizes, the pulverization effect varies. Why is this?
エアジェットミルの粉砕効果は、ガスと固体の比率、供給粒子のサイズ、作動流体の温度と圧力、粉砕助剤などの要因によって影響を受けます。
ガス固比
粉砕中のエアジェットミル内のガス・固体比は、重要な技術的パラメータおよび指標です。
気体と固体の比率が小さすぎると、気流の運動エネルギーが不足し、製品の微細化に悪影響を与えます。一方、気体と固体の比率が高すぎると、エネルギーが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、作動流体として過熱蒸気を使用する場合、焼成後の硬質材料を粉砕する場合はガスと固体の比率を一般に 2 ～ 4:1 に制御し、表面処理された材料を粉砕する場合は 1 ～ 2:1 に制御することを推奨しています。
飼料粒子サイズ
硬い材料を粉砕する場合、原料の粒子サイズも厳しい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メッシュの範囲である必要があり、2〜5メッシュを超えてはなりません。
作動流体の温度
技術者は、作動流体の温度が高すぎるとガスの流量が増加すると説明しています。
例えば、室温での空気の臨界速度は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。
チタン粉末を粉砕する際、過熱蒸気の温度は通常300～400℃程度です。技術者によると、粉砕および焼成中は通常温度が高く、表面処理された材料を粉砕する際は温度が低くなります。「一部の表面処理剤、特に有機系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
作動流体の圧力は、ジェット流速を生成するための重要なパラメータであり、粉砕の細かさに大きな影響を与えます。一般的に、作動流体の圧力が高いほど、粉砕速度が速くなり、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粉砕精度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、蒸気圧は通常0.8～1.7MPaです。焼成材料を粉砕する場合は通常より高い圧力が必要ですが、表面処理された材料を粉砕する場合はより低い圧力で済みます。
粉砕補助剤
技術者は、粉砕プロセス中に適切な粉砕助剤を添加すると、粉砕効率と媒体中の製品の分散性能の両方が向上することを指摘しています。
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場合、使用される有機界面活性剤のほとんどは粉砕助剤としても機能します。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（カリウム）などが代表的です。
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