ふるい振とう法の欠点とは？粒度分析における主な限界

ふるい振とう機法は粒度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。これには、微細な材料（特に100メッシュより微細な材料）に対する精度の低下、細長い粒子や平らな粒子には当てはまらない可能性のある粒子形状の仮定、50 µmより小さい粒子を取り扱う際の制限などがあります。さらに、この方法は時間がかかり、振とう中の粒子径減少による誤差が生じやすく、適切に維持されないとふるいの目詰まりや歪みの影響を受けやすい。また、粒度分画の数が限られているため（通常、最大8ふるい）、粒度分布の分解能が制限され、この方法は乾燥した粒子に対してのみ有効である。メッシュの織り方のばらつきはさらに再現性に影響するため、慎重なデータ分析が必要です。

キーポイントの説明

ファインマテリアルの精度低下:
- ふるい振とう法は、100メッシュ（約150 µm）より細かい試料では精度が落ちます。これは、より細かい粒子が凝集したり、ふるい表面に付着する傾向があるためで、不正確な粒度分布結果につながります。
- 50µmより小さい粒子では、ふるいはそのような微粒子を効果的に分離できないため、この方法は不適当です。
粒子形状の仮定:
- この方法は、すべての粒子が円形またはほぼ球形であると仮定している。しかし、細長い粒子や平らな粒子など、多くの材料はこの仮定に適合しません。これは、非球状粒子が球状粒子とは異なるふるいを通過する可能性があるため、信頼性の低い質量ベースの結果につながります。
50μm以下の粒子には適さない。:
- ふるい振とう機では、50 µm以下の粒子を正確に測定することはできません。この制限のため、より微細な物質の測定にはレーザー回折法や沈降法などの代替法が必要となる。
粒子径減少の可能性:
- 特に壊れやすい試料や脆い試料では、振とう中に粒子がさらに破壊されることがあります。このような意図しない粒度減少は、最終的な粒度分布が元の試料を反映していない可能性があるため、分析に誤差をもたらす可能性があります。
ふるいの目詰まりと歪み:
- ふるいの不適切な取り扱いやメンテナンスは、目詰まりやメッシュの歪みの原因となります。目詰まりしたふるいは粒子分離の効率を低下させ、歪んだメッシュは有効開口サイズを変化させ、精度を損ないます。
分級数の制限:
- ふるい分析では通常、最大8個のふるいを使用するため、粒度分布の分解能が制限されます。この粗い分解能は、詳細な粒度分布を必要とする用途には十分でない場合があります。
乾燥粒子の制限:
- この方法は乾燥した粒子に対してのみ有効である。湿った材料はふるいを詰まらせたり、表面に付着したりするため、事前に乾燥させないと正確な分析が難しくなります。
時間のかかるプロセス:
- ふるい分析は、特に試料サイズが大きい場合や、長時間の振とうが必要な微細な試料を扱う場合、労力と時間がかかることがあります。
メッシュの織り方のバリエーション:
- メッシュ素材の織り方のばらつきは、試験結果の再現性に影響を与える可能性がある。一貫性を確保するためには、データの表示と解析の際にこれらのばらつきを考慮する必要があります。
再現性の課題:
- メッシュのばらつき、粒子形状の仮定、ふるいの目詰まりの可能性などの要因により、再現性のある結果を得ることは困難な場合があります。そのため、手順と装置の保守を慎重に標準化する必要があります。

要約すると、ふるい振とう法は粒度分析に簡単で広く使用されている手法ですが、精度、微粒子または非球状粒子への適合性、ふるいの目詰まりや歪みによる誤差の可能性において限界があり、特定の用途には理想的ではありません。より微細な分解能や複雑な粒子形状には、別の方法が必要になる場合があります。

要約表

デメリット	説明
微粒子に対する精度の低下	100メッシュより細かい粒子では精度が低く、50μm未満の粒子には適さない。
粒子形状の仮定	細長い粒子や平らな粒子の場合は信頼できない。
加振中の粒子径減少	壊れやすい粒子が破損し、粒度分布精度が変化する可能性があります。
ふるいの目詰まりと歪み	メンテナンスが悪いと目詰まりやメッシュの歪みが生じ、精度に影響します。
分級数に制限がある	通常最大8ふるい、粒度分布の分解能が制限される。
乾燥粒子の制限	乾燥した粒子にのみ有効。湿った材料はふるいを詰まらせる。
時間のかかるプロセス	特に細かい素材や大きなサンプルの場合、労力と時間がかかる。
メッシュの織り方のばらつき	再現性に影響；慎重なデータ分析が必要。
再現性の課題	メッシュのばらつきや粒子形状の仮定が一貫した結果を難しくしています。