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測定システム GrindControl

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グラインドコントロールは、ボールミルプロセスの圧力と温度の推移をモニターし、記録します。

「圧力」と「温度」という2つの状態変数をモニタリングすることで、粉砕ジャー内部で何が起きているのかについての貴重な情報を得ることができます。レッチェのグラインドコントロールは、温度に敏感な材料などの試料調製の改善、コロイドや長時間の粉砕プロセスの制御、メカニカルアロイングやメカノケミカルプロセスなどの材料合成を成功させるために使用されています。

グラインドコントロールシステムは、遊星ボールミルPM 100、PM 300、PM 400、ミキサーミルMM 500 nanoおよびコントロール、Emaxで使用可能です。このシステムは、圧力と温度を測定するハードウェアと分析ソフトウェアで構成されています。

グラインドコントロールの概要

  • 温度測定範囲:-25 ℃~90 ℃、分解能:最大0.2 ℃。
  • ジャー内の大気圧を0~5barの範囲で、最大50mbarの分解能で測定します。
  • ガスや雰囲気は、入口と出口のポートから導入することができます。
  • 測定値の継続的なモニタリング、記録、管理のためのソフトウェアです。

テクノロジーによるメリット

  • グラインドコントロールは本体の設定や仕様を変更することなく簡単に使用することができます。
  • ジャー蓋のモジュール設計により、異なる素材やサイズのジャーを容易に交換することができます。
  • 最大2台のグラインドコントロールモジュールの測定データを同時にモニタリング可能。
  • ワイヤレスデータ伝送距離は最大5m。
  • 標準的なバッテリー寿命は最大80時間です。
  • ハードウェアのメンテナンスに必要なクリーニングアクセサリが付属しています。

GrindControl 温度と圧力を測定することのメリット

粉砕ジャーの温度と圧力のモニタリングと記録は、研究だけでなく、品質管理においても重要です。

<使用用途>

品質管理: 温度と圧力は、ボールミルで製造される最終製品の品質に大きく影響します。この2つの変数を監視することで、完成品の品質を保証することができます。

効率性: 材料の特性によっては温度に依存するものがあるため、粉砕プロセスの温度変化は材料の粉砕結果に大きく影響する可能性があります。実際の温度をモニターすることで、試料が最適な条件で粉砕されていることを確認することができます。

安全性: ボールミル工程では、高温・高圧が発生し、潜在的に危険な状態になる可能性があります。温度と圧力をモニタリングすることで、ボールミル工程が指定された範囲内に収まっていることを確認することができます。

エラーの検出: ボールミル工程で温度や圧力が急激に変化した場合、粉砕工程が最適に行われていないことを示すことがあります。これらのパラメータを継続的に監視することで、異常を早期に発見し、潜在的な問題を迅速に特定し修正することができます。

In-situ monitoring of Mechanochemical Synthesis Reactions (MSR)

Monitoring the two variables "pressure" and "temperature" provides valuable information about what is happening inside the grinding jar. RETSCH’s GrindControl system is used to control colloidal or long-term grinding processes, or to successfully perform material syntheses such as mechanical alloying or other mechanochemical processes. The GrindControl system is available for the Planetary Ball Mills PM 100, PM 300 and PM 400, for the Mixer Mills MM 500 nano and MM 500 control and also for the High-Energy Ball Mill Emax. It comprises hardware for pressure and temperature measurement plus analysis software.

A mechanochemical synthesis was conducted in a Mixer Mill MM 500 nano, using a 125 ml stainless steel grinding jar, equipped with GrindControl for gas and pressure monitoring. The elemental precursors were introduced to the jar together with 32 x 10 mm stainless steel balls. The reaction was conducted under air atmosphere, at 20 Hz. The milling process was stopped when a sudden change in the temperature and pressure indicated the successful completion of the MSR.

The mechanically-induced self-propagating reaction event in the synthesis was monitored by using the GrindControl system. After 20 seconds of milling, an explosion took place, leading to a pressure increase from 0 to 730 mbars and to a rise in temperature. In this application, GrindControl allowed to precisely observe the ignition time during synthesis, the only parameter of interest for the reaction. [8]

温度に敏感な物質を分析用に調製する場合、粉砕時の加熱によって分析対象物質が変質しないようにすることが重要です。例えば、粉砕時に40℃以上になると、原薬やビタミン、揮発性成分などが変質する可能性があります。

湿式粉砕では、エネルギー投入量が多く、粉砕時間が長いため、ジャー内の温度が著しく上昇する。また、分散媒にアルコールを使用する場合などには、圧力が高くなることもあります。温度や圧力をモニタリングすることで、より安全な作業を実現し、工程管理を容易にします。

ボールミルを使って化学反応を行う場合、最終製品に望ましい特性を持たせるためには、特定の温度や圧力条件が必要となります。圧力や温度の測定は、特定の反応が起こる条件を調べるために使用することができます。

アプリケーション例:錠剤

温度制御による錠剤のサンプル調製

アプリケーション例:

湿式粉砕プロセスにおける温度と圧力のモニタリング

アプリケーション例: メカノケミカル反応における温度モニタリング

メカノケミカル反応における温度モニタリング

詳細なデータをご希望の方は、アプリケーションデータベースをご覧ください

機能

トランスミッターは蓋に内蔵され、圧力と温度センサーのデータをPCに接続されたレシーバーに信号を送ります。送信には、安全な業界標準プロトコルが使用されています。粉砕ジャー内の温度を検出するため、温度センサーは熱的に切り離されています。圧力センサーを汚染から保護するために、フィルターが使用されています。

グラインドコントロールソフトウェアは、直感的に理解できるプログラムで、測定された変数をリアルタイムで監視し、測定値を達成することが可能です。PCに転送された測定データは、測定プロトコルの形で連続測定リストに保存され、さらに処理するためにデータをエクスポートすることができます。

温度監視・制御

GrindControl 製品仕様

用途pressure and temperature measuring on PM 100, PM 300, PM 400, Emax, MM 500 nano/control
分野material synthesis/ agriculture, エンジニアリング / 電子工学, ガラス / セラミックス, バイオ, 化学/化成品, 地質学/ 冶金学、金属学, 建設材料, 環境/ リサイクリング, 薬 / 薬剤, 食品
投入試料の性質硬い、中硬い、柔らかい、脆い、弾力がある、繊維質
粉砕方法衝撃力, 摩擦力
内圧測定範囲gas pressure: 0 - 500 kPa (5 bar)
temperature: -25°C - +90 °C (accuracy 1% for 0 - 70 °C)
投入試料量*45 ml (MM); max. 220 ml (PM)
乾式粉砕あり
湿式粉砕あり
凍結粉砕yes min. -25 °C
粉砕ジャーの種類Screw-Lock (MM) and EasyFit jars (PM) with integrated safety closure devices
粉砕セットの材質hardened stainless steel, 酸化ジルコニウム
粉砕ジャーのサイズ125 ml (MM); 250 ml & 500 ml (PM)
Transmission frequency1 /s
シリアル・インターフェイスPC Software "GrindControl-Center" (Bluetooth connection up to 5 m)
電圧battery (up to 90 h operation time)
アクセサリー:grinding jar, opening aid, cleaning tools, o-ring, PC-software (PC not included), USB-Bluetooth dongle, filter
本体重量lid with sensor unit 1660 g (PM); 340 g (MM)
規格CE
Technical requirementsPC with min. Windows 10 and USB 2.0
Softwarelive monitoring of measurement data, full measurement protocol, storable templates, list of performed measurements, data export in .pdf and .csv
MM = Mixer Mill; PM = Planetary Ball Mill | The GrindControl for the planetary ball mills is only compatible with the EasyFit grinding jars. Grinding jars "comfort" have other dimensions and are not compatible.

本ページに記載の内容は予告なく変更・修正することがあります。

References

[8] Reaction scheme and performance of the experiments: Dr. Matej Balaz, Institute of Geotechnics, Slovak Academy of Sciences (SAS).