ふるい分け法とは？粒度分析技術ガイド

ふるい分け法は粒度分析に広く使用されている技術であり、簡便性、費用対効果、様々な材料に対する汎用性を提供します。しかし、微細な粒子や凝集性の高い粒子には効果が低く、オペレーターによるミスが起こりやすく、正確な結果を得るには多大な時間を要するなどの限界もあります。この方法の有効性は、粒子形状、粒度分布、ふるい分け時間などの要因に左右されます。多くの用途に適していますが、より精密で専門的な分析には、レーザー回折法や沈降法などの代替法が必要になる場合があります。

主なポイントの説明

ふるい分け法の利点:
- シンプルさと使いやすさ:ふるい分けは簡単で、複雑な装置や高度な訓練を必要としません。そのため、建設、製薬、食品加工など、日常的な品質管理に利用できます。
- 費用対効果:ふるい分けに必要な装置は、レーザー回折や動的光散乱のような高度な粒子分析法に比べて比較的安価です。
- 汎用性:ふるい分けは、粉体、顆粒、凝集体などさまざまな材料に使用でき、粒度分布分析の汎用ツールです。
- スケーラビリティ:ふるい分けは、小規模な実験室での使用にも、大規模な工業用途にも適応できます。
- 直接測定:間接的な方法とは異なり、ふるい分けでは使用するふるいのメッシュサイズに基づいて粒子径を直接測定できます。
ふるい分け法の欠点:
- 微粒子に対する分解能の限界:50ミクロンより小さい粒子は、ふるい分けが効果的ではありません。細かい粒子は、ふるい目を詰まらせたり、静電気や水分によって大きな粒子に付着したりすることがあるからです。
- オペレーター依存性:使用する試料の量、振とうの強さ、ふるい分け時間など、オペレーターの技術によって結果が異なる場合があります。
- 時間がかかる:正確な結果を得るには、特に粒径の異なる原料の場合、ふるい分けに長時間を要することがよくあります。
- 粒子形状と凝集:ふるい分けは粒子が球状であることを前提としていますが、すべての材料に当てはまるとは限りません。不規則な形状の粒子や凝集体は、不正確な粒度分布測定につながります。
- ふるいの摩耗と損傷:時間の経過とともに、ふるいは磨耗したり損傷したりして、結果にばらつきが生じることがあります。精度を確保するためには、定期的な校正とメンテナンスが必要です。
ふるい精度を左右する要因:
- 粒度分布:粒度範囲が狭い原料は正確な分析が容易ですが、粒度分布が広い原料は、ふるい分けに時間がかかったり、複数のふるい分けが必要になる場合があります。
- 含水率:水分が多いと粒子同士がくっつき、正確な結果が得られないことがあります。サンプルの予備乾燥が必要な場合があります。
- ふるい時間:一般的にふるい分け時間が長いほど精度は向上しますが、高スループットのアプリケーションでは実用的でない場合があります。
- サンプルサイズ:試料の量が多すぎても少なすぎても、結果に影響を与えることがあります。信頼できるデータを得るためには、適切なサンプル調製が重要です。
代替法との比較:
- レーザー回折:微粒子の分解能が高く、分析時間が短いが、高価な装置と専門知識が必要。
- 沈降:微粒子に適しており、詳細な粒度分布データが得られますが、時間がかかり、粒子密度の変動に敏感です。
- 動的画像分析:粒子の形状や大きさに関する詳細な情報を提供するが、複雑でコストがかかる。
ふるいの用途:
- 建設業界:コンクリートやアスファルト製造用の骨材の分析に使用。
- 医薬品:医薬品製剤の均一性を確保します。
- 食品加工:小麦粉、砂糖、その他の原料の粒子径を測定します。
- 環境試験:土壌や堆積物のサンプルを分析する。

結論として、ふるい分け法は、特に粗い材料や日常的な用途において、実用的で費用対効果の高い粒度分析ツールである。しかし、微粒子の取り扱い、オペレーターへの依存性、所要時間には限界があるため、高精度の分析や特殊な分析には適していません。これらのトレードオフを理解することは、特定のニーズに適した方法を選択するために不可欠である。