ふるい分析の限界とは？粒度分布測定における主な課題

ふるい分析は、粒度分布を測定するために広く使用されている方法ですが、いくつかの制限があります。例えば、粒度分画の数に制限があり、通常8ふるいまでしか使用できないため、粒度分布の分解能が制限されます。また、乾燥した粒子にのみ有効で、最小測定限界は50 µmです。さらに、このプロセスには時間がかかり、再現性に影響するメッシュ材料の織り目に関する問題があります。また、ふるい分析は粒子が球状であることを前提としていますが、必ずしもそうとは限らず、100メッシュより細かい試料では精度が落ちることがあります。特に非常に細かい孔径のふるいでは、目詰まりや歪みも懸念されます。

キーポイントの説明

サイズ分数の数には限りがある:
- 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。この制限により、試料中に存在する粒子径の全範囲を測定できない場合があり、詳細なデータが得られません。
乾燥粒子に対する有効性:
- 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。この制限により、この方法は、自然に湿っている材料や湿式処理を必要とする材料には適さない。
最小測定限界:
- ふるい分析の最小測定限界は50 µmです。これより小さい粒子は標準的なふるいでは正確に測定できないため、微粒子を含む試料では大きな制約となります。
時間のかかるプロセス:
- ふるい分析は、特に大量の試料を扱う場合や複数のふるいを使用する場合、時間のかかる作業となります。これは、迅速な結果が必要な状況では欠点となります。
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にばらつきがあると、試験結果の再現性に影響を及ぼすことがある。このようなばらつきは、データの表示と分析において考慮する必要があり、プロセスが複雑になる。
球状粒子の仮定:
- ふるい分析では、すべての粒子が円形またはほぼ球形であると仮定します。この仮定は常に正しいとは限らず、特に細長い粒子や平らな粒子の場合、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。
ふるいの目詰まりと歪み:
- 孔径が非常に細かい（20μm以下）ふるいを使用すると、ある種の固体粒子によってふるい穴が詰まったり、閉塞したりすることがある。また、ふるいの取り扱いやメンテナンスが適切でないと、ふるいに歪みが生じ、分析結果の精度に影響を及ぼすことがあります。
微細な試料に対する精度の低下:
- ふるい分析は、100メッシュより細かい試料では精度が落ちます。この限界は、微粒子の精密測定が必要な産業にとって重要です。
ふるい分け技術:
- 標準的なふるい分析には限界がありますが、特殊な技術を用いれば5μmまでの「マイクロ」ふるい分けを行うことができます。ただし、このような技術には追加の装置と専門知識が必要になる場合があります。
使いやすさと最小限の投資コスト:
- ふるい分析には限界がありますが、使いやすさや最小限の投資コストなどの利点があります。比較的短時間で正確で再現性のある結果が得られるため、多くの用途でよく利用されています。

要約すると、ふるい分析は粒度分布を測定するための貴重なツールですが、考慮すべきいくつかの制限があります。これには、分級数の制限、乾燥粒子に対する有効性、最小測定限界、ふるいの目詰まりや歪みに関する潜在的な問題などがあります。これらの制限を理解することは、粒子径分析に適切な方法を選択し、結果を正確に解釈するために極めて重要です。

要約表

制限事項	説明
限られた粒度分布	最大8つのふるいにより、粒度分布の分解能が制限されます。
乾燥粒子への効果	湿った粒子はふるいを詰まらせる可能性があります。
最小測定限界	50 µm以下の粒子は測定できません。
時間のかかるプロセス	特に大きなサンプルの場合、かなりの時間を要する。
メッシュの織り方のばらつき	メッシュの織り方の不一致は再現性に影響する。
球状粒子の仮定	粒子が球形であると仮定しているため、不規則な形状では不正確になる。
ふるいの目詰まりと歪み	微細な孔径（<20μm）は目詰まりや歪みの原因となります。
微細な材料に対する精度が低い	100メッシュより細かい材料では信頼性が低い
マイクロふるい分けの特殊技術	5μmまでのふるい分けには追加装置が必要です。
使いやすさと最小限のコスト	制限はありますが、使いやすく費用対効果に優れています。