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Feinstvermahlung Energiebündel: Schwingmühle erzeugt Nanopartikel

| Autor/ Redakteur: Dr. Tanja Butt* / Dr. Ilka Ottleben

Gilt es im Labor, Feststoffe schnell, einfach und ohne nennenswerte Wärmeentwicklung zu pulverisieren, kommen häufig Schwingmühlen zum Einsatz. Sie schrecken vor fast keiner Probe zurück, sind aber hinsichtlich der erreichbaren Partikelgrößen limitiert. Eine neu entwickelte Schwingmühle soll nun auch Feinstvermahlungen ermöglichen.

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Abb. 1: Die neue Schwingmühle MM 500 von Retsch
Abb. 1: Die neue Schwingmühle MM 500 von Retsch
(Bild: Retsch)

Ob Hundehaare, Gestein oder Holz - Laboranwendungen, die einer Zerkleinerung von Proben bedürfen, sind so vielseitig wie es unterschiedliche Materialien gibt. Denn will man z.B. ihre Inhaltsstoffe analysieren, ist der erste Schritt zur Probenvorbereitung i.d.R. die Zerkleinerung. Hochenergetische Langzeitvermahlungen über mehrere Stunden sollen Partikelgrößen <1 µm erzeugen oder chemische Reaktionen ermöglichen, wie beim mechanischen Legieren.

Dazu waren bislang Planeten-Kugelmühlen die erste Wahl. Trotz ihrer guten Eignung für solche Applikationen haben Planeten-Kugelmühlen den Nachteil, dass die Vermahlung i.d.R. für Kühlpausen unterbrochen werden muss; zudem sind sie nicht so einfach zu handhaben wie Schwingmühlen. Retsch hat jetzt die neue Schwingmühle MM 500 entwickelt, die mit einer Frequenz bis 35 Hz als erste Schwingmühle im Markt den nötigen Energieeintrag zur Erzeugung von Partikeln im Nanometerbereich generiert.

Zwei Mahlbecherpositionen, Mahlbechergrößen von 50 ml, 80 ml und 125 ml und die Möglichkeit, Mahlprozesse bis zu 99 Stunden durchzuführen, bieten eine echte Alternative zu Planeten-Kugelmühlen – mit allen Vorteilen einer Schwingmühle wie einfache Handhabung und sehr geringer Erwärmung der Probe.

Neue Schwingmühle ist sicher und einfach in der Bedienung

Bedienkomfort und Sicherheit der MM 500 sind hoch. Die Deckel werden einfach und sicher auf die Mahlbecher geschraubt und sind druckdicht bis 5 bar, was bei der Durchführung von Nassvermahlungen oder mechanochemischen Reaktionen unverzichtbar ist.

Das neue Design der Screw-Lock-Mahlbecher erlaubt die optimale Ausnutzung des Bechervolumens. Bei Mahlbechern klassischer Schwingmühlen befindet sich ein Teil des Mahlbechervolumens im Deckel. Eine Kugelfüllung von 60%, wie sie zur Nassvermahlung verwendet wird, lässt sich so nur schwer realisieren. Bei den Screw-Lock-Mahlbechern der MM 500 ist das Mahlbechervolumen hingegen nicht Teil des Deckels. Auch eine Befüllung des Mahlbechers mit faserigem Probenmaterial ist so wesentlich einfacher.

Die Mahlbecherverspannung der neuen MM 500 ist sehr bedienerfreundlich, besonders im Vergleich zum System der Planeten-Kugelmühlen. Die Mahlbecher werden einfach in die Mahlbecherhalterung eingesetzt und können sogar zur zwischenzeitlichen Probenahme oder Prüfung der Viskosität von Suspensionen in der Halterung verspannt bleiben.

Ein weiterer Vorteil der MM 500 ist das große 4,3-Zoll-Touchdisplay zur komfortablen Einstellung aller Mahlparameter. Mit der neuen Retsch-App lässt sich die Mühle über ein Smartphone oder Tablet ansteuern. Sie erlaubt dem Anwender, Mahlprotokolle zu erstellen und zu speichern. Darüber hinaus erhält er Zugriff auf weiteres Informationsmaterial wie Videos, Bedienungsanleitungen oder die Applikationsdatenbank des Unternehmens. Außerdem lässt sich über die App der direkte Kontakt zu dessen Service herstellen.

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Neben diesen Vorteilen in der Bedienung ist die neue MM 500 bestens für klassische Schwingmühlen-Anwendungen geeignet: Schnelle Pulverisierung harter, spröder Proben oder kryogene Vermahlung elastisch-zäher Proben. Darüber hinaus kann die neue Schneidmühle aber auch für Applikationen eingesetzt werden, die bislang mit Schwingmühlen nicht möglich waren, wie Feinstvermahlungen bis in den Nanometerbereich <100 nm oder mechanisches Legieren. Die MM 500 hat dabei den großen Vorteil, dass i.d.R. keine Kühlpausen nötig sind.

Die Applikationsbeispiele in diesem Artikel zeigen, dass die neue MM 500 mit ihren 35 Hz bessere Endfeinheiten als klassische Schwingmühlen (30 Hz oder weniger) erzeugt und sogar Planeten-Kugelmühlen in Bezug auf Partikelfeinheit und Prozesszeiten übertreffen kann.

Hoher Energieeintrag führt zu hohen Endfeinheiten

Abbildung 3 zeigt den Einfluss des höheren Energieeintrags bezüglich der Endfeinheit bei der Trockenvermahlung von Basalt. Der Effekt der zusätzlichen 5 Hz ist besonders in den ersten zwei Minuten eindrucksvoll, in denen mit 35 Hz um Faktor 2 feinere Partikel erzeugt werden. Zusätzlich verfügt die MM 500 über zwei Mahlbecherpositionen mit Mahlbechern bis zu 45 ml Nutzvolumen, welches im Vergleich zu klassischen Schwingmühlen mehr als verdoppelt ist, und somit den Bereich von Planeten-Kugelmühlen erreicht.

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