Krossningsprinciper

Vilken kvarn som används bestämmer inte bara sönderdelningsprincipen utan även den uppnåeliga partikelformen, slutliga finheten och genomströmningen. Dåligt val av kvarn kan leda till överdrivet slitage, värmeutveckling eller otillräcklig homogenisering. Vibrationskvarnar kombinerar slag- och friktionskrafter och är lämpliga för små prover såväl som för torr-, våt- eller kryogenmalning. I en kryogen kvarn kyls materialet kontinuerligt med flytande kväve, vilket gör det sprött och bevarar flyktiga komponenter. Skärkvarnar är idealiska för fiber- eller elastiska material och levererar definierade partikelstorlekar, medan käftkrossar eller centrifugalkrossar är lämpliga för förkrossning av stora, hårda klumpar. En väl genomtänkt kombination av flera kvarntyper säkerställer att materialet bearbetas effektivt och skonsamt, och att efterföljande analys- eller produktionssteg ger tillförlitliga resultat.

Tryckspänning är en av de äldsta krossningsprinciperna. Materialet komprimeras mellan två fasta eller rörliga ytor tills det övervinner sin inre hållfasthet och går sönder. Typiska maskiner som käftkrossar eller valskrossar fungerar enligt denna princip: Proverna matas in i en smal spalt och krossas med mekaniskt tryck. Denna metod är särskilt effektiv för hårda och spröda prover som malmer eller bergarter, som går sönder relativt spontant under tryck. I primärkrossar som gyratoriska krossar säkerställer en excentriskt monterad krosskon jämn spänning och hög genomströmning. Tryckprincipen är mindre lämplig för sega-elastiska material, eftersom de tenderar att deformeras snarare än krossas. När man använder denna metod är det viktigt att säkerställa att materialet matas in jämnt för att undvika bryggbildning och ojämn partikelstorleksfördelning.

Vid slagfräsning bringas provet i kontakt med en fast yta med hög hastighet. De accelererade partiklarna träffar slagytor eller slipverktyg och splittras på grund av de resulterande slagkrafterna. Kulkvarnar, hammarkvarnar och strålkvarnar använder denna princip genom att generera ett flertal slag genom snabba rotationer eller luftflöden. Den är särskilt lämplig för hårda, spröda och kristallina material, som bryts ner till finare partiklar vid slag. I vibrationskvarnar kombineras denna princip med friktion för att effektivt homogenisera små prover; de är till och med lämpliga för torr-, våt- och kryogenmalning. Den slutliga finheten beror på slaghastigheten, slipverktygens geometri och malningsprocessen. Slagfräsning kan generera värme; därför är tillräcklig kylning lämplig för temperaturkänsliga prover eller material som innehåller flyktiga komponenter.

Friktionsslipning är beroende av att slipverktygets yta rör sig i förhållande till provet, vilket genererar friktionskrafter mellan de två. De fasta partiklarna slipas i huvudsak; tryck- och skjuvkrafter verkar samtidigt. Skivkvarnar och slipplattor använder denna glidfriktion för att mala eller homogenisera mjuka till medelhårda material. Värmeutvecklingen är vanligtvis högre än vid tryck- eller skärslipning eftersom energi kontinuerligt omvandlas till värme under glidrörelsen. Därför bör prover med låga smältpunkter eller värmekänsliga komponenter antingen malas långsamt eller förkylas. Friktionsslipning är väl lämpad när en jämn partikelstorleksfördelning och en mycket fin slutlig partikelstorlek krävs, till exempel vid produktion av pulver för analytiska bestämningar. I många kvarnar används friktion i samband med slag- eller skjuvkrafter för att uppnå ett mer effektivt sönderdelningsresultat.

Skjuvning sker när två ytor förskjuts i förhållande till varandra, och materialet mellan dem skärs eller slipas med en skärande rörelse. Denna princip är särskilt lämplig för fiberhaltiga, sega och elastiska material som plast, grönsaker, trä eller papper, vilka är svåra att mala med endast tryckkrafter. Rotorslagkvarnar och korslagkvarnar har motroterande verktyg som skär provet; den resulterande partikelstorleken kan definieras med hjälp av siktar och skärhastighet. En viktig fördel är den låga värmeutvecklingen, vilket skyddar värmekänsliga prover. Skärning ger relativt rena snittkanter och en smal partikelstorleksfördelning. Förslipning kan vara fördelaktigt för större prover eller fiberhaltiga material. För extremt elastiska produkter används ofta en kombination av klippning och skärning.

Enligt skärprincipen separerar vassa skäreggar provmaterialet genom klippning eller hackning. Skärkvarnar, strimlar och roterande skärare har blad eller knivar som skär provet i definierade partiklar genom en roterande rörelse. Denna metod är lämplig för mjuka, elastiska, fibrösa och sega material, såsom växter, textilier, plast eller filmer. Det skarpa snittet genererar endast minimal friktion och därför lite värme, vilket förhindrar missfärgning eller termisk förändring av provet. Moderna skärkvarnar, som SM-serien, möjliggör variabla skärhastigheter och siktinsatser, vilket möjliggör reproducerbar inställning av önskade partikelstorlekar. Till skillnad från rena kompressions- eller slagprocesser förblir partikelformen här ofta avlång eller fjällig. Skärning är olämpligt för mycket hårda och spröda material; kompressions- eller slagbaserade kvarnar rekommenderas för dessa material.