ふるい分けによる粒度分布測定の限界とは？主な課題を解説

ふるい分けによる粒度分布測定は広く用いられている方法ですが、いくつかの限界があります。再現性に影響するふるい目のばらつき、細かいふるいの目詰まり、細長い粒子に対する課題、粒度分布の分解能の制限などです。さらに、ふるい分けは乾燥した粒子にのみ有効で、最小測定限界があり、時間がかかります。これらの限界を理解することは、正確なデータ解釈と粒度分析に適切な方法を選択するために非常に重要です。

キーポイントの説明

ふるいメッシュの織り方の違い:
- 説明:ふるいメッシュの織り方にばらつきがあると、開口部の大きさにばらつきが生じます。こ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り、同じ条件下で使用した場合でも、ふるいによって結果がわずかに異なる場合があります。
- 影響:正確で信頼性の高い結果を得るためには、データの表示と分析においてこれらのばらつきを考慮する必要がある。
細かいふるいの目詰まり:
- 説明:孔径が非常に細かい（20μm以下）ふるいは、特にある種の固体粒子を扱う場合に、目詰まりや閉塞を起こしやすい。このような目詰まりは、ふるい分け作業を妨げ、不正確な結果につながります。
- 解決方法:マイクロ'ふるい分けなどの特別な技術を用いれば、5μmまでふるい分けることができますが、このような方法にはさらに専門的な知識と設備が必要です。
細長い粒子や針状粒子の課題:
- 説明:細長い粒子や針状の粒子を含む材料は、これらの粒子が適切に配向してふるい目を通過できるように、試験間隔を長くする必要があります。しかし、ふるい布の開口部の大きさに幅がある場合は、複合誤差が生じる可能性があります。
- 影響:長時間のふるい分けが必要で、誤差が大きくなる可能性があるため、このような材料ではこの方法は効率が悪く、信頼性が低い。
サイズ分画の数が限られている:
- 説明:ふるい分析では通常、最大8個のふるいを使用するため、得られ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ます。
- インパクト:分解能が限られているため、分析や品質管理に詳細な粒度分布データが必要な場合には、大きな欠点となります。
乾燥粒子でのみ有効:
- 説明:ふるい分けは乾燥した粒子に対してのみ有効です。濡れた粒子や湿った粒子は、互いにくっついたり、ふるい目を詰まらせたりして、正確な結果が得られません。
- 衝撃:この制限により、ふるい分け前に試料を乾燥させる必要があり、時間がかかり、粒子の特性が変化する可能性がある。
最小測定限界:
- 説明:ふるい分析の最小測定限界は50 µmです。この限界より小さい粒子は、標準的なふるい分け方法では正確に測定できません。
- 影響:50 µm以下の微粒子の割合が大きい材料の場合、レーザー回折や沈降分析などの代替法が必要になることがあります。
時間のかかるプロセス:
- 説明:ふるい分け分析は、特にサンプルサイズが大きい場合や、ふるい分けに長時間を要する材料を扱う場合には、時間のかかるプロセスです。
- インパクト:ふるい分けに要する時間は、迅速な結果が求められるペースの速い産業環境では大きな欠点となり得ます。

これらの限界を理解することは、粒子径測定に適切な方法を選択し、正確で信頼性の高い結果を得るために不可欠です。ふるい分けは簡単で広く使用されている技法であるが、特に微粒子、細長い粒子、または湿った粒子を扱う場合は、その限界を注意深く考慮しなければならない。

総括表：

制限事項	説明	影響・解決策
ふるい目のばらつき	ふるい目のばらつきは再現性に影響します。	正確な結果を得るために、データ分析ではばらつきを考慮してください。
細かいふるいの目詰まり	目の細かいふるい（20μm以下）は目詰まりしやすい。	5μm以下の粒子には「マイクロ」ふるい分け技術を使用します。
細長い粒子の課題	細長い粒子の場合、ふるい分け時間が長くなり、誤差が生じる可能性があります。	ふるい分け時間が長く、複合エラーの可能性。
分級数の制限	最大8つのふるいで粒度分布の分解能が制限されます。	詳細な粒度分析の分解能が低下。
乾燥粒子にのみ有効	ふるい分けは乾燥した粒子にのみ有効で、湿った粒子はふるいを詰まらせる。	ふるい分けをする前に試料を乾燥させる。
最小測定限界	ふるい分けでは50 µm以下の粒子は測定できません。	微粒子にはレーザー回折法のような代替法を使用します。
時間のかかるプロセス	特に大きなサンプルや細長い粒子の場合、ふるい分けに時間がかかることがあります。	迅速な結果が求められるテンポの速い産業環境には不向きです。