Kugelmühlen

Kugelmühlen sind zylindrische Schleifmaschinen, in denen feste Stoffe durch Aufprall und Reibung mit Schleifkugeln zerkleinert werden. Sie dienen der Feinstzerkleinerung, Mischung und Homogenisierung in der Mineralogie, Keramikherstellung, Chemie und Materialwissenschaft.

Sie bestehen aus einem hohlen, rotierenden Behälter, der mit Schleifkugeln unterschiedlicher Größe aus Stahl, Keramik oder Glas gefüllt ist. Der Behälter rotiert, wodurch die Kugeln gegen das zu verarbeitende Material schlagen und es zerkleinern. Planetarische Kugelmühlen setzen zusätzlich einen zweiten Rotationssinn in jedem Spind, was zu hohen Energien führt und besonders feine Partikel ermöglicht.

Neben der klassischen Trommelkugelmühle gibt es Varianten wie planetare Kugelmühlen, Mehrfachkugelmühlen, Mischer-Kugelmühlen (Mixer Mills) und Hochenergie-Kugelmühlen. Inertgas- oder Vakuumumgebungen verhindern Oxidation oder Kontamination; Kryomahlung wird bei hitzeempfindlichen Stoffen genutzt.

Mahlparameter umfassen Mahlzeit, Drehzahl, Kugelgröße, Verhältnis von Kugeln zu Material, Mahlzeitmenge, Atmosphäre und Temperatur. Diese bestimmen Teilchengröße, Verteilung, Form und mögliche Kontamination durch Schleifkörper.

Anwendungen reichen von der Herstellung feiner Pulver für Keramik, Pigmente oder Katalysatoren bis zur Mechanischen Legierung (mechanical alloying) und der Probenvorbereitung in der Materialanalyse. Kugelmühlen ermöglichen eine breite Palette an Materialien und Reaktionswegen, erfordern aber sorgfältige Betriebskontrollen.

Zu den Vorteilen gehören Vielseitigkeit, Robustheit und gute Reproduzierbarkeit; Nachteile sind Energieaufwand, Wärmeentwicklung, Kontamination durch Verschleiß und Einschränkungen bei sehr weichen oder hitzeempfindlichen Stoffen.