ボールミル(粉砕機)の基礎知識

ボールミルとは、粉体・粉末原料の粒子ををさらに細かく砕く（粉砕）際に使用する、従来からある最もベーシックな粉砕機です。

実際の粉砕方法としては、粉砕したい粉体・粉末原料を、セラミックや金属などの硬質ボールと一緒に、ポット（ドラム）と呼ばれる円筒型の粉砕容器内に投入し密閉します。

ポットは、ボールミルの上にある２軸ローラーの間に平行に寝かせる形でセットされ、ローラーの駆動により自転方向に回転します。

回転するポット内では、ボール同士がぶつかり合うことで少しずつ原料をすりつぶし、より微細に粉砕されていくという仕組みです。

この２本のローラーは、軸間のピッチ変えることで径大きさの異なるポットを使用することができます。

ボールミルは、構造がシンプルで扱いやすく、スケールアップがしやすいというメリットがあり、また生産機として大型化も可能であることから、幅広い用途で粉砕機として使用されています。

ポットが回転する際、ポット内ではボールと原料はある高さまで内壁について上昇してから崩れ落ちます。

この際にボールと原料がぶつかり合い、硬度の高いボールとボールの挟まれることで更に細かく粉砕されきす。

参考サイト　⇒　ボールミル＜ウィキペディア＞

ボールミルで使用するポット（粉砕容器）は、大きくわけるとセラミック系または金属系にわけることができます。

セラミックで一般的なのは、アルミナまたは磁性ポット、金属系だとステンレス （SUS304）かスチール製になります。

用途によっては、樹脂製でナイロン等で製作されたものを使用されるケースもあります。

生産用の大容量のドラムは、金属製になります。

原料によっては、金属のコンタミを嫌ったり、原料特性によって腐食などの影響がある場合には、接触面となるポットの内面に内張り（ライニング）加工が必要となる場合があります。

この素材には、アルミナレンガ、ゴム、ウレタン等が使用できます。

これらの機能の追加は、コスト面でかなり高額となったり、サイズによっては製造が困難な場合もあります。

ボールミルは構造のシンプルさにより、大容量にもスケールアップできる利点があります。

効率的な粉砕には、原料の増加に比例してボール数も増え、重量もかなり重くなります。

しかも、ポットの材質がセラミックの場合には、胴体強度から一定の肉厚が必要であるため、小容量の場合でも重くなってしまいます。

ポットの原料替え度の積み下ろし作業は重労働であることに加え、粉砕後の原料からのボールの取り除きも煩雑な作業です。

多くの場合、粉砕後の原料の取り出しは粉塵の発生する悪条件下での作業環境となります。

このようなハンドリングの面で、近年従来型のボールミルが懸念されることになっているのです。

ボールミルの粉砕には、メディアと呼ばれる硬質の粉砕用ボール（球石）が必要です。

メディアは、高アルミナを主成分とするアルミナボール、天然ケイ石、鉄芯入りナイロンボール、ジルコニアボールなどがよく使われており金属だとステンレスやスチールボールなどが一般的です。

ボールミルは、ボール（メディア）がポット（ドラム）の内面を削ったり、ボール同士がぶつかり合い磨耗することで、少なからずコンタミの発生は避けられません。

重いボールを使用したほうが粉砕力は高いですが、材質によっては金属でもやわらかく、磨耗が発生しやすいものもあるので、材質選定には注意が必要です。

基本的には、ポット材質と同じものを選定します。

ポットへの投入比率

ボールミルによる粉砕条件

（参考）容器の滑り

原材料＋ボールミルの重量が軽くなると容器と、ローラーとの摩擦係数が低減し空回りすることがあります。

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