Was ist eine Perlmühle?
Eine Perlmühle ist eine Maschine zum Rühren und Mahlen von nassen Pulvern und anderen Medien mit Hilfe von Partikeln, die als Perlen bezeichnet werden, um eine sehr feine Vermahlung bis in den Nanobereich zu ermöglichen.
Die Geschichte der Perlmühlen geht auf die Nachkriegszeit in Japan zurück, als Igarashi Machinery Manufacturing (heute AIMEX) die erste Perlmühle Japans fertigstellte, die auf der Technologie von DuPont basierte und mit der eigenen Technologie verwoben war. Es folgte eine Expansionsphase, die mit dem raschen Wirtschaftswachstum Japans einherging, und eine Phase der Reife ab der Heisei-Ära, die in der heutigen hochmodernen Perlmühle gipfelte.
Anwendungen von Perlmühlen
Das Hauptbeispiel für die tatsächliche Verwendung von Perlmühlen auf dem Markt ist das Mahlen verschiedener Gegenstände, aber sie werden für eine Vielzahl von Gegenständen verwendet, darunter Lebensmittel, Metalloxide für Glasschichten auf der Oberfläche von Keramik, Eisenoxid für Magnetbänder, Bariumtitanat für Cerakon in Laminaten und viele andere Mahlanwendungen.
In jüngster Zeit steigt der Bedarf an Nanodispersionen, und Perlmühlen werden zur Dispersion von Partikeln eingesetzt, die kleiner als 100 mm sind, z. B. bei der Dispersion von organischen Pigmenten, die in Farbfiltern für LCDs verwendet werden, von Zirkoniumdioxid für harte Beschichtungen und von Titandioxid für kosmetische Anwendungen.
Funktionsweise von Perlmühlen
In einer Perlmühle wird ein Gefäß mit einer Aufschlämmung gefüllt, in der Perlen und Partikel dispergiert sind, und die Aufschlämmung wird von einem Rührrotor mit hoher Geschwindigkeit bewegt, wodurch die Partikel in der Aufschlämmung mit den Perlen zusammenstoßen, was zu einer Verfeinerung der Partikel führt. Perlmühlen ermöglichen es, die auf die Partikel einwirkende Energiemenge durch Variation der Größe der verwendeten Perlen einzustellen.
So erfordert beispielsweise die Zerkleinerung harter Partikel oder die Zerkleinerung auf kleinere Partikelgrößen eine hohe Energiezufuhr, was bedeutet, dass relativ große Perlen mit hoher Geschwindigkeit miteinander in Kontakt gebracht werden müssen. Andererseits ist bei kleineren Perlen die Kollisionsenergie geringer, aber die Verarbeitungsgeschwindigkeit kann erhöht werden, da die Anzahl der Kollisionen mit den Partikeln durch die Vergrößerung des Perlenvolumens steigt.
Kleinere Perlen eignen sich auch besser zum Dispergieren, da eine starke Vermahlung mit größeren Perlen dazu führt, dass die Partikel durch Übermahlung reagglomeriert werden. Die Energie des Mahlens und Dispergierens wirkt sich also auch auf die Größe und Härte der Partikel aus, die unterteilt werden können, und auf die Geschwindigkeit, mit der sie verarbeitet werden, sowie auf die Häufigkeit, mit der Perlen und Partikel miteinander kollidieren. Die Größe des Raums, in dem sich die Perlen bewegen, ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, der ebenfalls einen erheblichen Einfluss hat.
Auswahl einer Perlmühle
Die Funktionsweise bezieht sich auf den Einfluss von Perlengröße und Geschwindigkeit auf die Mahlleistung. Andererseits müssen die Perlen von den gemahlenen Partikeln getrennt werden, und auch bei diesem Verfahren ist die Leistung der Perlmühle wichtig. Es gibt drei Haupttrennmethoden: Schlitzen, Sieben und Zentrifugalabscheidung.
Bei der Spaltmethode wird der Schlamm durch einen engen Spalt geleitet. Dabei werden in der Regel Perlen von 0,3 mm oder größer verwendet, die auch bei zähflüssigen Schlämmen stabil eingesetzt werden können. Das Siebverfahren ähnelt dem Schlitzverfahren insofern, als es mit einem Spalt trennt und Perlen von 0,1 mm oder größer verwendet.
Die Zentrifugaltrennmethode nutzt die Zentrifugalkraft, um die Aufschlämmung von den Perlen zu trennen, und kann für Mikroperlen mit einer Größe von weniger als 0,1 mm angewendet werden. Wie oben erläutert, hat die Größe der Perlen einen erheblichen Einfluss auf die Mahlleistung. Spalt- und Siebverfahren werden häufig für die Zerkleinerung im Submikronbereich eingesetzt, während Zentrifugaltrennverfahren häufig für die Zerkleinerung und Dispersion im Nanobereich verwendet werden.