ふるい分析の欠点とは？主な限界と代替法の説明

ふるい分析は粒度分布分析に広く使用されていますが、いくつかの顕著な欠点があります。例えば、粒度分画の数が少ないため分解能に限界があること（通常8ふるいまで）、湿潤または微細な粒子には効果がないこと（最小粒度限界50 µm）、時間のかかる手順であることなどが挙げられます。さらに、ふるいの網目のばらつきが再現性に影響することがあり、この方法は粒子が球形であることを前提としているため、細長い粒子や平らな粒子では信頼できない結果につながります。また、ふるいは適切にメンテナンスされないと詰まったり歪んだりすることがあり、この方法は50 µm以下の粒子には適していません。このような制限により、ふるい分析の汎用性と精度が低くなっています。

主なポイントの説明

粒度分布の分解能の限界:
- ふるい分析では通常最大8個のふるいを使用するため、測定できる粒度分画の数が制限されます。
- この制限により、粒度分布の分解能が低下し、詳細な分析の精度が低下します。
- 医薬品や先端材料など、高分解能データを必要とするアプリケーションでは、これは重大な欠点となり得ます。
湿潤粒子や微粒子に効果なし:
- ふるい分析は乾燥した粒子に対してのみ有効です。濡れた粒子はふるいを詰まらせたり、くっついたりすることがあり、不正確な結果につながります。
- このメソッドの最小測定限界は50 µmで、非常に微細な粒子の分析には適していません。
- 微粉末や懸濁液を扱う業界では、レーザー回折法や動的光散乱法などの代替法が適している場合があります。
時間のかかるプロセス:
- ふるい分け分析は、特に複数の試料を分析する必要がある場合、労力と時間がかかります。
- 特に複数のサンプルを分析する必要がある場合、手作業でのふるい振とうはもちろん、機械式のふるい振とう機を使用しても、正確な結果を得るまでにかなりの時間を要することがあります。
- これは、迅速な分析が要求されるハイスループット環境ではボトルネックとなり得ます。
ふるい目のばらつき:
- ふるいメッシュの織り方にばらつきがあると、試験結果の再現性に影響します。
- このようなばらつきは、データの表示や分析において考慮する必要があり、プロセスが複雑になります。
- このばらつきを最小化するためには、安定した高品質のふるいが不可欠であるが、コストがかかる。
球状粒子の仮定:
- ふるい分析は、すべての粒子が丸いか、ほぼ球形であることを前提としていますが、必ずしもそうとは限りません。
- 細長い粒子や平らな粒子は、期待通りにふるい目を通過しないことがあるため、信頼できない質量ベースの結果につながる可能性があります。
- この制限は、繊維やフレークの製造など、粒子の形状が重要な要素となる産業において、重要な意味を持つ場合があります。
ふるいの目詰まりや歪みの可能性:
- ふるいには粒子が詰まることがあり、特に原料に粘着性がある場合や粒子が非常に細かい場合は注意が必要です。
- ふるいの取り扱いやメンテナンスが適切でないと、メッシュに歪みが生じ、正確な結果が得られないことがあります。
- ふるいの寿命と精度を維持するためには、定期的なメンテナンスと慎重な取り扱いが必要です。
50µm以下の粒子には適しません。:
- 50µm以下の粒子は、正確に測定されずに最小のふるい目を通過してしまうため、ふるい分析は適していません。
- 微粉末やナノ粒子には、沈降法、レーザー回折法、電子顕微鏡法などの代替法が適しています。
- この制限により、微粒子分析が重要な分野でのふるい分析の適用が制限されます。

要約すると、ふるい分析は粒度分布のための簡単で広く使用されている方法ですが、分解能、微粒子または湿潤粒子への適合性、時間消費、粒子形状に関する仮定に制限があるため、特定の用途では汎用性が低くなります。これらの欠点を理解することは、特定のニーズに適した粒度分布測定法を選択する上で非常に重要です。

要約表

デメリット	説明
限られた分解能	最大8ふるいまでしか対応できないため、詳細分析の精度が落ちる。
湿った微粒子には不向き	最小粒径は50 µmで、湿った材料や非常に微細な材料には適さない。
時間のかかるプロセス	特に複数サンプルの場合、労働集約的で時間がかかる。
ふるい目のばらつき	再現性に影響。高品質のふるいが必要。
球状の粒子を想定	細長い粒子や平らな粒子では信頼できない結果
ふるいの目詰まりや歪みの可能性	不正確さを避けるため、適切なメンテナンスが必要
50 µm未満の粒子には不向き	微粒子にはレーザー回折法のような代替法が必要です。