Načela drobljenja

Uporabljeni mlin ne določa le principa mletja, temveč tudi dosegljivo obliko delcev, končno finost in prepustnost. Slaba izbira mlina lahko povzroči prekomerno obrabo, nastajanje toplote ali nezadostno homogenizacijo. Vibracijski mlini združujejo udarne in trelne sile ter so primerni za majhne vzorce, pa tudi za suho, mokro ali kriogeno mletje. V kriogenem mlinu se material nenehno hladi s tekočim dušikom, zaradi česar postane krhek in ohrani hlapne sestavine. Rezalni mlini so idealni za vlaknate ali elastične materiale in zagotavljajo določene velikosti delcev, medtem ko so čeljustni drobilniki ali centrifugalni drobilniki primerni za predhodno drobljenje velikih, trdih grudic. Dobro premišljena kombinacija več vrst mlinov zagotavlja učinkovito in nežno obdelavo materiala ter zanesljive rezultate pri nadaljnjih analizah ali proizvodnih korakih.

Tlačna napetost je eno najstarejših načel drobljenja. Material se stisne med dvema fiksnima ali gibljivima površinama, dokler ne premaga svoje notranje trdnosti in se zlomi. Tipični stroji, kot so čeljustni drobilniki ali valjčni drobilniki, delujejo po tem načelu: vzorci se dovajajo v ozko režo in se zdrobijo z mehanskim pritiskom. Ta metoda je še posebej učinkovita za trde in krhke vzorce, kot so rude ali kamnine, ki se pod pritiskom relativno spontano zlomijo. V primarnih drobilnikih, kot so žiroskopski drobilniki, ekscentrično nameščen drobilni stožec zagotavlja enakomerno napetost in visok pretok. Tlačno načelo je manj primerno za žilavo elastične materiale, saj se ti nagibajo k deformaciji in neenakomerni porazdelitvi velikosti delcev. Pri uporabi te metode je pomembno zagotoviti, da se material dovaja enakomerno, da se prepreči premoščanje in neenakomerna porazdelitev velikosti delcev.

Pri udarnem mletju vzorec pride v stik s trdno površino z veliko hitrostjo. Pospešeni delci udarijo ob udarne površine ali brusilna orodja in se zaradi nastalih udarnih sil razdrobijo. Kroglični mlini, kladivni mlini in curki uporabljajo to načelo tako, da s hitrim vrtenjem ali pretokom zraka ustvarjajo številne udarce. Še posebej je primeren za trde, krhke in kristalne materiale, ki se ob udarcu razgradijo na drobnejše delce. V vibracijskih mlinih se to načelo kombinira s trenjem za učinkovito homogenizacijo majhnih vzorcev; primerni so celo za suho, mokro in kriogeno mletje. Končna finost je odvisna od hitrosti udarca, geometrije brusilnih orodij in postopka mletja. Udarno mletje lahko ustvari toploto, zato je za temperaturno občutljive vzorce ali materiale, ki vsebujejo hlapne sestavine, priporočljivo ustrezno hlajenje.

Torno mletje temelji na gibanju površine brusilnega orodja glede na vzorec, kar ustvarja sile trenja med obema. Trdni delci se v bistvu abradirajo; tlačne in strižne sile delujejo hkrati. Diskni mlini in brusilne plošče izkoriščajo to drsno trenje za mletje ali homogenizacijo mehkih do srednje trdih materialov. Proizvajanje toplote je običajno večje kot pri tlačnem ali rezalnem brušenju, ker se energija med drsnim gibanjem nenehno pretvarja v toploto. Zato je treba vzorce z nizkimi tališčami ali toplotno občutljivimi komponentami mleti počasi ali predhodno ohladiti. Torno mletje je zelo primerno, kadar je potrebna enakomerna porazdelitev velikosti delcev in zelo fina končna velikost delcev, na primer pri proizvodnji praškov za analitske določitve. V mnogih mlinih se trenje uporablja v povezavi z udarnimi ali strižnimi silami za doseganje učinkovitejšega rezultata drobljenja.

Do striženja pride, ko se dve površini premakneta druga glede na drugo, material med njima pa se s strižnim gibanjem reže ali melje. To načelo je še posebej primerno za vlaknate, žilave in elastične materiale, kot so plastika, zelenjava, les ali papir, ki jih je težko zmleti samo s tlačnimi silami. Rotorski udarni mlini in križni udarni mlini imajo orodja, ki se vrtijo v nasprotnih smereh in strižejo vzorec; nastalo velikost delcev je mogoče določiti s siti in hitrostjo rezanja. Ključna prednost je nizko sproščanje toplote, ki ščiti vzorce, občutljive na toploto. Striženje zagotavlja relativno čiste rezane robove in ozko porazdelitev velikosti delcev. Predhodno mletje je lahko koristno za večje vzorce ali vlaknaste materiale. Za izjemno elastične izdelke se pogosto uporablja kombinacija striženja in rezanja.

Pri principu rezanja ostri rezalni robovi ločujejo vzorčni material s striženjem ali sekljanjem. Rezalni mlini, drobilniki in rotacijski rezalniki imajo rezila ali nože, ki vzorec z vrtenjem režejo na definirane delce. Ta metoda je primerna za mehke, elastične, vlaknate in trde materiale, kot so rastline, tekstil, plastika ali filmi. Ostro rezanje ustvarja le minimalno trenje in zato malo toplote, kar preprečuje razbarvanje ali toplotno spremembo vzorca. Sodobni rezalni mlini, kot je serija SM, omogočajo spremenljive hitrosti rezanja in sitaste vložke, kar omogoča ponovljivo nastavitev želenih velikosti delcev. V nasprotju s čistimi postopki stiskanja ali udarjanja oblika delcev tukaj pogosto ostane podolgovata ali luskasta. Rezanje ni primerno za zelo trde in krhke materiale; za te materiale so priporočljivi stiskalni ali udarni mlini.