Planetaire Kogelmolens voldoen aan en overtreffen alle eisen voor snel en reproduceerbaar Slijpen tot analytische fijnheid.Ze worden gebruikt voor de meest veeleisende taken in het laboratorium, van routinematige monsterverwerking tot colloïdaal Slijpen en geavanceerde materiaalontwikkeling.
- Korrelgrootte materiaal*: 10 mm
- Eindfijnheid*: 1 µm, voor colloidale vermalingen 0.1 µm
- Snelheidsverhouding: 1 : -2
- Aantal maalstations: 1
Details over de toepassingsgebieden, werkingsmechanismen en materialen die worden gebruikt in planetaire Kogelmolens.
- Korrelgrootte materiaal*: 4 mm
- Eindfijnheid*: 1 µm, voor colloidale vermalingen 0.1 µm
- Aantal maalstations: 2
- Snelheidsverhouding: 1 : -2
- Korrelgrootte materiaal*: 10 mm
- Eindfijnheid*: 1 µm, voor colloidale vermalingen 0.1 µm
- Snelheidsverhouding: 1 : -2
- Aantal maalstations: 2
- Korrelgrootte materiaal*: = 8 mm
- Eindfijnheid*: ~ 5 µm
- Vibrational frequency: 3 - 30 Hz (180 - 1800 min-1)
- Meting van druk en temperatuur in de maalbeker
- Drukmeting 0-5 bar
- Temperatuursmeting: -25 °C - +90 °C
Planetaire Kogelmolens - functieprincipe
In een Planetaire kogelmolen vertegenwoordigt elke pot een “planeet”. Deze planeet bevindt zich op een cirkelvormig platform, het zogenaamde zonnewiel. Wanneer het zonnewiel draait, draait de pot om zijn eigen as, maar in de tegenovergestelde richting. Zo worden middelpuntvliedende en Coriolis-krachten geactiveerd, wat leidt tot een snelle versnelling van de Slijpende kogels. Het resultaat is een zeer hoge verpulveringsenergie die nodig is om zeer fijne deeltjes te produceren. De enorme versnelling van de Slijpende kogels van de ene wand van de pot naar de andere produceert een sterk effect op het monstermateriaal en leidt tot extra grootteverkleiningseffecten door wrijving.
Voor colloïdaal frezen en de meeste andere toepassingen is de verhouding tussen de snelheid van het zonnewiel en de snelheid van de Slijpende pot 1: -2. Dit betekent dat tijdens één rotatie van het zonnewiel de Slijpende pot tweemaal in de tegenovergestelde richting draait. Deze snelheidsverhouding is heel gebruikelijk voor Planetaire Kogelmolens in het algemeen. Planetaire Kogelmolens met een hogere energie-invoerverhouding en een snelheid van 1:-2,5 of zelfs-3 worden voornamelijk gebruikt voor mechanische toepassingen.
Planetaire Kogelmolens - Toepassingsgebieden
Planetaire kogelmolens worden gebruikt voor het verpulveren van zachte, harde, breekbaar en vezelige materialen in droge en natte modus. Extreem hoge centrifugaalkrachten resulteren in zeer hoge verpulveringsenergie en daardoor korte verwerkingstijden.
Planetaire kogelmolens zijn bij uitstek geschikt voor taken in onderzoek zoals mechanochemie (mechanosynthese, mechanische legering en mechanokatalyse), of ultrafijn colloïdaal Slijpen op nanometerschaal, evenals voor routinetaken zoals mengen en homogeniseren. Een ander toepassingsgebied is het screenen van co-kristallen, bijvoorbeeld in de farmaceutische industrie.
Een cruciaal voordeel van planetaire Kogelmolens is hun grote Veelzijdigheid. Ze zijn verkrijgbaar met verschillende aantallen Slijpen. Potten en kogels zijn verkrijgbaar in verschillende maten en materialen.
Planetaire Kogelmolens - Slijpende pot en kogelmaterialen
Hoe het meest geschikte materiaal te kiezen
Als bijvoorbeeld een monster wordt geanalyseerd op het gehalte aan zware metalen, kan het schuren van stalen Slijpende pot en kogels chroom in het monster brengen, wat zou leiden tot vervalste analyseresultaten.Daarom moet een metaalvrij materiaal zoals zirkoniumoxide worden gekozen. Een ander punt om rekening mee te houden is de invloed van het gereedschap op het Slijp rendement.Hierbij zijn twee aspecten van belang:
- Energie-input (gerelateerd aan de dichtheid van het materiaal)
- Hardheid van het materiaal
Energie-input
De energie-input groeit met de toenemende dichtheid van een materiaal. Als het materiaal van de Slijpende potten en ballen een hoge dichtheid heeft, zoals wolfraamcarbide, is de versnelling van de Slijpende ballen hoger bij een bepaalde snelheid in vergelijking met materialen met een lagere dichtheid. Dit betekent dat de energie-input hoger is wanneer de bal het monster raakt en bijgevolg het verpletterende effect hoger is bij dichte materialen. Dit effect is gunstig voor het verpulveren van hard breekbare monsters.
Voor zachte monstermaterialen kan een te grote energie-input daarentegen effectief verpulveren voorkomen. In dergelijke gevallen wordt het monster niet echt verpulverd tot een fijn poeder, maar vormt het een laag die aan de wanden van de pot blijft plakken en de Slijpende ballen bedekt. Homogeenisatie is op die manier niet mogelijk en monsterherstel is moeilijk. Voor zachte monstermaterialen zijn andere molentypen, bijvoorbeeld Rotormolens, beter geschikt.
Hardheid
Om een pot en balmateriaal met geschikte hardheid te vinden, is de overweging eenvoudig: het materiaal moet harder zijn dan het monster. Als het materiaal minder hard is, kunnen de Slijpende kogels worden vermalen door de deeltjes van het monstermateriaal.
Slijpen gereedschap van verschillende materialen
Het is niet aan te bevelen om gereedschap van verschillende materialen te gebruiken, bijvoorbeeld een pot van staal met kogels van zirkoniumoxide. Ten eerste zal slijtage van beide materialen het analyseresultaat beïnvloeden en ten tweede zal de slijtage van het gereedschap toenemen.
Planetaire Kogelmolens - aanbevolen potvullingen
Voor droog Slijpen
Voor nat Slijpen
Voor vezelmonsters
2. Een derde monster
3. Een derde Slijpen kogels
2. Twee derde Slijpen kogels
2. Één derde Slijpende ballen
Voor droog Slijpen worden de beste resultaten meestal verkregen met de zogenaamde een-derde-regel. Dit betekent dat ongeveer een derde van het potvolume moet worden gevuld met ballen. Volgens deze regel geldt dat hoe kleiner de ballen zijn, hoe meer er moet worden genomen om een derde van de pot te vullen. Nog een derde van het potvolume moet worden gevuld met monstermateriaal. Het resterende derde is vrije ruimte om de bal naar binnen te laten bewegen om de vereiste verpulveringsenergie te bereiken voor een snelle verpulvering van het monster.
Volgens deze regel wordt de benodigde verpulveringsenergie geleverd terwijl er tegelijkertijd voldoende monstermateriaal in de potten zit om slijtage te voorkomen.
Om deeltjesgroottes tot 100 nm of minder te produceren, is nat Slijpen en wrijving vereist in plaats van impact. Dit wordt bereikt door veel kleine kogels met een groot oppervlak en veel wrijvingspunten te gebruiken. Bijgevolg wordt het derde vulniveau, dat wordt aanbevolen voor droge freesprocessen, verwisseld door de 60 %-regel, wat betekent dat 60 % van de pot wordt gevuld met kleine kogels. De monsterhoeveelheid moet ongeveer 30 % zijn. Eerst worden de kleine kogels aan de potten toegevoegd (in gewicht!) en vervolgens wordt het materiaal toegevoegd en gemengd. Ten slotte wordt de dispergeervloeistof zorgvuldig gemengd.
Voor vezelige materialen, of materialen die hun volume drastisch verliezen bij verpulvering, is een hoger monstervulniveau aan te raden. Er moet voldoende materiaal in de pot zitten om slijtage te minimaliseren. Indien nodig is het mogelijk om na enkele minuten meer materiaal toe te voegen om het minimaal vereiste volume te behouden.
Hoe kies je de juiste Slijpende kogelgrootte
Een andere vuistregel is dat de Slijpende kogels minstens drie keer groter moeten zijn dan het grootste monsterstuk. Op deze manier wordt ervoor gezorgd dat de kogels het monster snel kunnen verpulveren.
Om de geschikte kogelgrootte voor de gewenste uiteindelijke fijnheid te vinden, kan meestal een factor van ongeveer 1000 worden toegepast. Als een maalgrootte van 30 μm (D90) het doel is, zou de meest geschikte kogelgrootte tussen 20 mm en 30 mm zijn. Als kleinere deeltjes nodig zijn, moeten de kogels worden verwijderd en vervangen door kleinere voor een tweede processtap.
Omdat grotere kogels kleinere kunnen verpulveren, is het niet raadzaam om verschillende kogelgroottes in één freesproces te combineren.
Nat en nanoschaal Slijpen in planetaire Kogelmolens
Nanotechnologie behandelt deeltjes in een bereik van 1 tot 100 nm. Deze deeltjes bezitten speciale eigenschappen vanwege hun grootte, omdat hun oppervlak sterk is vergroot in verhouding tot hun volume (zogenaamde “size-induced functionaliteiten”). Ultrafijne deeltjes zijn bijvoorbeeld harder en breukbestendiger dan grotere deeltjes.
Bij droog Slijpen kan de deeltjesgrootte van een monster slechts tot op zekere hoogte worden verkleind omdat kleine deeltjes de neiging hebben om op hun oppervlakken en agglomeraat geladen te raken. Daarom wordt vloeistof of dispergeermiddel gebruikt om de deeltjes gescheiden te houden. Zoutoplossingen worden gebruikt om de oppervlakteladingen te neutraliseren. Langeketenmoleculen in de vloeistof kunnen de deeltjes gescheiden houden dankzij sterische belemmering.
Vanwege hun aanzienlijk vergroot oppervlak in verhouding tot het volume worden kleine deeltjes naar elkaar toegetrokken door hun elektrostatische ladingen. Neutralisatie van oppervlakteladingen is alleen mogelijk door toevoeging van een buffer (elektrostatische stabilisatie, links) of door toevoeging van langgeketende moleculen (sterische stabilisatie, rechts).
Gebruik van planetaire Kogelmolens voor cokristalscreening
Co-kristallen zijn vaste materialen die bestaan uit twee of meer moleculaire componenten. Co-kristalscreening is het proces om geschikte co-vormers te identificeren die stabiele en wenselijke co-kristallen vormen met een doelmolecuul. Co-kristalscreening kan worden gebruikt om de fysisch-chemische eigenschappen van bijvoorbeeld geneesmiddelen of agrochemicaliën zoals oplosbaarheid of stabiliteit te verbeteren. Met een speciale adapter kan co-kristalscreening worden uitgevoerd in een Planetaire kogelmolen, met wegwerpflacons zoals 1,5 ml GC-glazen flacons. Typisch worden een paar 3 mm of 4 mm stalen kogels gebruikt om de stoffen met lage tot matige snelheid te mengen. Indien nodig worden een paar μl oplosmiddel toegevoegd. Het proces is meestal voltooid in 30-120 min.
De adapter beschikt over 24 posities gerangschikt in een buitenring met 16 posities en een binnenring met 8 posities. De buitenring accepteert maximaal 16 flacons, waardoor maximaal 64 monsters tegelijkertijd kunnen worden gescreend bij gebruik van de Planetaire kogelmolen PM 400. De 8 posities van de binnenring zijn geschikt om proeven met verschillende energie uit te voeren, bijvoorbeeld voor mechanosyntheseonderzoek.
Aangezien de flacons van de glazen snelheid van de molen zorgvuldig worden gemaakt, moeten we een maximum van 500 tpm en de snelheid van 300 pm in 550 pm per minuut aanbevelen. De maximale snelheid van 100 pm in 400 pm per minuut. De maximale energie-input van 400 /br
Voor het genereren van kritische resultaten van deze chemische stof met een hoge snelheid, wordt de optimale screening mogelijk niet verkregen door de hoge snelheid van de chemische stof te wijzigen.
Aeration lids from RETSCH
Aeration lids have been engineered to improve both the efficiency and safety of grinding processes in laboratory environments. They are especially beneficial when working with materials that require a controlled atmosphere—such as during wet grinding or when handling reactive substances. In such cases, the internal atmosphere, including oxygen, can be replaced by flushing the jar with an inert gas like nitrogen.
These lids also enable the introduction of gases directly into the grinding jar, which is essential for certain chemical reactions or for maintaining an inert environment. The jars can be pressurized up to 5 bar, which may help facilitate the incorporation of gas molecules into the reaction during milling.
Additionally, aeration lids allow the grinding jar to be connected directly to an analyzer—either after operation in a planetary ball mill (or in the Emax) or even during operation in the MM 500 nano or MM 500 control. This setup makes it easy to analyze gases released during grinding processes or generated by chemical reactions. The lids are equipped with inlays made from various materials—such as stainless steel, zirconium oxide, and tungsten carbide—allowing the same lid to be used with different jar types.
Planetaire Kogelmolens - FAQ
What is a planetary ball mill
Planetary ball mills are used for pulverizing solid sample materials by impact and friction. The extremely high centrifugal forces result in very high pulverization energy and therefore short grinding times. Planetary ball mills are available with one, two or four grinding stations.
Which applications require a planetary ball mill?
Planetary ball mills are used wherever highest demands are placed on speed, fineness, purity, and reproducibility. They pulverize and mix soft, medium-hard to extremely hard, brittle and fibrous materials and easily achieve grind sizes in the low micron or even in the nanometer range. They are perfectly suited for mechanochemical applications.
How does a planetary ball mill work?
In the planetary ball mill, every grinding jar represents a “planet”. This planet is located on a circular platform, the so-called sun wheel. When the sun wheel turns, every grinding jar rotates around its own axis, but in the opposite direction. Thus, centrifugal and Coriolis forces are activated, leading to a rapid acceleration of the grinding balls.