Schnell und schonend zerkleinern

Der Autor: Dr. Gerhard Beckers Anwendungstechnik Retsch

Mit der Ultra-Zentrifugalmühle ZM 200 bietet Retsch eine Rotormühle an, die nicht nur schnell, sondern auch äußerst materialschonend zerkleinert und, dank einer umfangreichen Zubehörpalette, universell einsetzbar ist. Mit ihrem kraftvollen Powerdrive-Antrieb vermahlt diese Mühle weiche bis mittelharte und faserige Materialien extrem schnell auf Endfeinheiten bis unter 100 µm und steigert so den Probendurchsatz im Labor.

Die Zerkleinerung erfolgt durch Prall- und Scherwirkung zwischen Rotor und feststehendem Ringsieb. Das Aufgabegut gelangt durch den Trichter mit Rückspritzschutz auf den Rotor. Durch die Zentrifugalbeschleunigung wird es nach außen geschleudert und beim Auftreffen auf die mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden, keilförmigen Rotorzähne vorzerkleinert. Feinzerkleinert wird das Gut zwischen Rotor und Sieb.

Diese zweistufige Zerkleinerung bewirkt die besonders schonende und schnelle Aufbereitung. Das Aufgabegut verweilt nur kurz im Mahlraum. Dadurch werden die zu bestimmenden Eigenschaftsmerkmale der Probe nicht verändert. Das zerkleinerte Mahlgut wird in dem den Mahlraum umschließenden Auffanggefäß bzw. nachgeschalteten Zyklon oder Papierfilterbeutel gesammelt. Die Ultra-Zentrifugalmühle verfügt über ein innovatives Bedienkonzept, das das Handling für den Anwender komfortabel und sicher macht. Über ein Grafikdisplay mit ergonomischer Ein-Knopf-Bedienung können alle relevanten Daten eingegeben bzw. abgerufen werden. Die Drehzahlen lassen sich im Bereich von 6000 bis 18 000 min-1 vorwählen. Durch den großen Drehzahlbereich ist eine optimale Anpassung der Zerkleinerungsbeanspruchung an das jeweilige Mahlgut gewährleistet.

Die Antriebsauslastung der Mühle wird im Display grafisch dargestellt. In Verbindung mit der hohen Durchzugskraft des Motors ergibt sich damit für den Bediener eine schnelle Dosierung des Mahlgutes ohne die Gefahr von Motorblockaden.

Die Materialaufgabe erfolgt bei der ZM 200 manuell oder durch das optionale, lastabhängig geregelte Zuteilgerät DR 100, das über eine Schnittstelle mit der Mühle verbunden wird. Die automatische, gleichförmige Materialzufuhr erhöht den Durchsatz ohne das Risiko einer Überlastung und gewährleistet gleichmäßige Mahlergebnisse. Die vermahlene Probe wird im Auffangboden der Kassette gesammelt. Bei der Entnahme des Mahlguts wird zwangsläufig mit der Kassette auch das Ringsieb entnommen. Das patentierte Kassettenprinzip ermöglicht die verlustfreie Rückgewinnung der Probe und erleichtert die Vermeidung von Cross-Kontaminationen.

Das Handling der Rotormühle ist einfach und sicher. Das Gerät ist mit einem Rückspritzschutz ausgestattet, sodass eine sichere Vermahlung auch von hart-spröden Produkten gewährleistet ist. Die Mühle verfügt über ein Sicherheitskunststoffgehäuse mit automatischer Deckelzuziehung, d. h. die Mahlraumhaube schließt sich selbsttätig und entriegelt sich nach erfolgtem Mahlvorgang auch wieder automatisch.

Oftmals werden nur geringe Probenmengen zerkleinert. Mit der ZM 200 wird eine Minikassette für Kleinstmengen bis 20 ml angeboten. In Kombination mit einem 8-Zahn-Minirotor kann so die Vermahlung optimal durchgeführt werden. Alle Bestandteile einschließlich der Kassette und des Ringsiebes sind aus korrosionsbeständigem Stahl 1.4404 gefertigt.

Für Vermahlungen größerer Mengen steht ein Zyklon zur Verfügung, durch den die Probe direkt in Auffangbehälter mit 3000 oder 5000 ml Volumen gelangt. Das Material wird durch den Luftstrom des Rotors schneller ausgetragen, wobei gleichzeitig die bei der Vermahlung entstandene Wärme abtransportiert und das Mahlgut gekühlt wird. Wenn der Zyklon für große Probenmengen eingesetzt wird, sollte die Materialaufgabe über das lastabhängig geregelte Zuteilgerät DR 100 erfolgen.

Wenn temperaturempfindliche Materialien zerkleinert werden sollen, die zudem spezifische Produkteigenschaften aufweisen, die durch die bei der Vermahlung entstehende Reibungswärme nicht verändert werden dürfen, kommen die Distanzsiebe zum Einsatz. Der Abstand zwischen Rotor und Siebblech ist beim Distanzsieb größer als beim Standardsieb. Dadurch kommt es bei der Zerkleinerung zu einer geringeren Temperaturentwicklung am Gerät und an den Mahlwerkzeugen und das Erwärmen des Mahlgutes am Ringsieb wird vermieden. Besonders bei wärmeempfindlichen Produkten, die z. B. auf ihren Feuchtegehalt analysiert werden sollen, wird die quantitative Rückgewinnung der Mahlprobe wesentlich erleichtert.

Herstellungsbedingt liegen Pulverlacke nach der Extrusion und dem Abkühlprozess zunächst als etwa 1 bis 2 mm dicke Splitter mit einer Kantenlänge von ca. 5 bis 10 mm vor. Für die Herstellung des Pulvers werden industriell Rotor-Sichter-Mühlen eingesetzt, um in der Regel eine Partikelgröße zwischen 10 und 90 µm zu erzeugen. Natürlich müssen neu entwickelte Pulverlacke sowie Produktionschargen im Rahmen der Qualitätskontrolle auf ihre Beschichtungsqualität hin überprüft werden.

Dazu wird eine größere Pulvermenge benötigt, die sich problemlos in der ZM 200 herstellen lässt. Unter Verwendung eines 12-Zahn-Rotors, Distanzsieben unterschiedlicher Lochweite (je nach Materialeigenschaften 0,08/0,12/ 0,2 und 0,25 mm) und des Zyklonabscheiders können unter Zuhilfenahme des Zuteilgerätes DR 100 mehrere Kilogramm Pulverlack mit Partikelgrößen , 63 µm in einem Arbeitsschritt hergestellt werden.

Immer dann, wenn das Probenmaterial eine höhere Härte aufweist, empfiehlt sich die Verwendung der Ringsiebe mit verstärktem Rand. Hierdurch wird die Lebensdauer des Siebes erhöht bzw. die Vermahlung härterer Probenmaterialien ermöglicht.

Für die schwermetallfreie Zerkleinerung von nicht abrasiven Stoffen stehen Rotoren und Ringsiebe aus Titan sowie Kassetten (Auffanggefäß und Kassettendeckel) mit Titan-Niob-Beschichtung zur Verfügung.

Kommt es zur Vermahlung von abrasiven Materialien, können Mahlwerkzeuge aus Stahl oder Titan schnell verschleißen bzw. der Mahlwerkzeugabrieb kann die Analysenergebnisse verfälschen. In solchen Fällen sollten Mahlwerkzeuge mit verschleißfester Beschichtung benutzt werden. Die spezielle Beschichtung aus Wolframcarbid auf Rotor und Ringsieben verringert den Abrieb bei Vermahlung abrasiver Materialien deutlich.

Elastische und temperaturempfindliche Materialien sind generell schwierig zu zerkleinern. Nach Versprödung in flüssigem Stickstoff oder unter Zugabe von Trockeneis lassen sich aber auch diese Materialien sehr fein vermahlen.

Online-Info: www.cav.de/0511450