この方法では、材料は 2 つの表面 (たとえば、ミルのツール) の間で圧縮され、破断します。例としては、ジョークラッシャーやローラークラッシャーなどがあります。
ここで粒子は固体表面に高速で衝突し、小さな破片に分解されます。これは、研削ツール自体またはミル壁によって行うことができます。代表的な例としては、振動ミル、遊星ミル、衝撃ミル、エアジェットミルなどがあります。
摩擦力は、物質と表面の間、または複数の表面の間に作用します。粉砕された材料は本質的に粉砕されたものである。例としては、ディスクミルやその他の磨耗ミルが挙げられます。
この方法では、2 つ以上の固体表面が互いに作用し、せん断効果を生み出します。通常、一方の表面は移動し、もう一方は静止したままになります。
例：ドラムミル、クロスビーターミル、超音波ミル
ここで、材料は 2 つ以上の鋭いエッジの表面の間で分離されます。少なくとも 1 つの表面には、材料を切断する切断刃があります。
例：シュレッダー、カッティングミル、ナイフミル
使用する粉砕機は、粉砕原理だけでなく、達成可能な粒子形状、最終的な粒度、そして処理能力も決定します。粉砕機を不適切に選択すると、過度の摩耗、発熱、あるいは不十分な均質化につながる可能性があります。振動式粉砕機は衝撃力と摩擦力を組み合わせたもので、少量のサンプルの粉砕や、乾式、湿式、あるいは極低温粉砕に適しています。極低温粉砕機では、材料は液体窒素で継続的に冷却されるため、脆くなり、揮発性成分が保持されます。カッティングミルは繊維質または弾性材料に最適で、規定の粒子サイズを実現します。一方、ジョークラッシャーや遠心粉砕機は、大きく硬い塊の予備粉砕に適しています。複数の粉砕機タイプを慎重に組み合わせることで、材料を効率的かつ優しく処理し、その後の分析や製造工程で信頼性の高い結果が得られます。
圧縮応力は、最も古い破砕原理の 1 つです。材料は、2 つの固定面または可動面の間で圧縮され、内部強度を超えて破砕されます。ジョークラッシャーやローラークラッシャーなどの一般的な機械は、この原理で動作します。サンプルは狭い隙間に送り込まれ、機械的な圧力によって破砕されます。この方法は、鉱石や岩石など、圧力がかかると比較的自然に破砕される硬くて脆いサンプルに特に効果的です。ジャイレトリークラッシャーなどの一次破砕機では、偏心して取り付けられた破砕コーンが均一な応力と高い処理能力を保証します。圧縮原理は、破砕されるよりも変形される傾向がある強靭で弾性のある材料にはあまり適していません。この方法を使用する場合は、ブリッジングや不均一な粒度分布を回避するために、材料が均一に送り込まれることを確認することが重要です。
衝撃粉砕では、サンプルは高速で固体表面に接触します。加速された粒子は衝突面または研削工具に衝突し、結果として生じる衝撃力によって粉砕されます。ボールミル、ハンマーミル、ジェットミルは、高速回転または気流によって多数の衝撃を発生させることでこの原理を利用しています。これは、衝突によってより細かい粒子に分解される硬質、脆性、結晶性の材料に特に適しており、振動ミルでは、この原理と摩擦を組み合わせることで小さなサンプルを効率的に均質化します。振動ミルは、乾式、湿式、極低温での粉砕にも適しています。最終的な粒度は、衝突速度、研削工具の形状、および粉砕プロセスによって異なります。衝撃粉砕は熱を発生する可能性があるため、温度に敏感なサンプルや揮発性成分を含む材料には十分な冷却が推奨されます。
摩擦粉砕は、粉砕ツールの表面がサンプルに対して相対的に動くことで、両者の間に摩擦力を発生させます。固体粒子は基本的に研磨され、圧縮力とせん断力が同時に作用します。ディスクミルや粉砕プレートは、この滑り摩擦を利用して、軟質から中硬質の材料を粉砕または均質化します。滑り運動中はエネルギーが継続的に熱に変換されるため、圧縮粉砕や切削粉砕よりも発熱量が多くなります。そのため、融点の低いサンプルや熱に弱い成分を含むサンプルは、ゆっくりと粉砕するか、予冷する必要があります。摩擦粉砕は、均一な粒度分布と非常に微細な最終粒子サイズが求められる場合、例えば分析測定用の粉末製造に適しています。多くの粉砕機では、より効果的な粉砕結果を得るために、摩擦を衝撃力やせん断力と組み合わせて使用します。
せん断は、2つの表面が互いに相対的に変位し、その間にある材料がせん断運動によって切断または粉砕されるときに発生します。この原理は、プラスチック、野菜、木材、紙など、圧縮力のみでは粉砕が難しい繊維質、強靭性、弾性のある材料に特に適しています。ローターインパクトミルとクロスインパクトミルは、サンプルをせん断する逆回転ツールを備えています。得られる粒子サイズは、ふるいと切断速度によって決定できます。主な利点は発熱量が少ないことで、熱に弱いサンプルを保護します。せん断により、比較的きれいな切断面と狭い粒子サイズ分布が得られます。大きなサンプルや繊維質の材料には、事前粉砕が効果的です。非常に弾性のある製品の場合は、せん断と切断の組み合わせがよく使用されます。
切断の原理では、鋭利な刃先がせん断または細断によってサンプル材料を分離します。カッティングミル、シュレッダー、ロータリーカッターには、回転運動によってサンプルを所定の粒子に切断するブレードまたはナイフがあります。この方法は、植物、織物、プラスチック、フィルムなどの柔らかく、弾性があり、繊維質で、強靭な材料に適しています。鋭い切断により摩擦が最小限に抑えられ、熱もほとんど発生しないため、サンプルの変色や熱による変化を防ぎます。SMシリーズなどの最新のカッティングミルでは、可変の切断速度とスクリーンインサートが可能で、目的の粒子サイズを再現性のある方法で設定できます。純粋な圧縮または衝撃プロセスとは対照的に、ここでの粒子形状は多くの場合、細長い形状または鱗片状のままです。切断は非常に硬くて脆い材料には適していません。これらの材料には、圧縮または衝撃ベースのミルが推奨されます。
