ふるい分析の限界とは？粒度測定に関する主な課題

ふるい分析は粒度分布測定に広く使用されていますが、その精度、効率、適用性に影響するいくつかの固有の限界があります。これらの限界には、粒度分画の数が限られているため分解能が制限されること、湿潤粒子や微細粒子には効果がないこと、時間がかかること、非球状粒子に課題があることなどがあります。さらに、ふるいの目詰まり、メッシュのばらつき、慎重な取り扱いが必要であることが、その使用をさらに複雑にしています。これらの制限を理解することは、特定の粒子分析ニーズに適した方法を選択する上で非常に重要です。

キーポイントの説明

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するため、詳細な分析には適しません。
- 高解像度のデータを必要とするアプリケーションには、レーザー回折や動的画像解析のような代替法が適しているかもしれません。
湿潤粒子や微粒子には効果がない:
- ふるい分析は乾燥した粒子に対してのみ有効です。湿った粒子はふるい目を詰まらせ、不正確な結果につながります。
- この方法の最小測定限界は50 µmで、非常に微細な粒子の分析には適していません。特別な技術でこの限界を5 µmまで広げることができるが、標準的ではなく、面倒な場合もある。
時間のかかるプロセス:
- ふるい分け工程は時間がかかることがあり、特にサンプルサイズが大きい場合や、長時間の振とうが必要な微粒子を扱う場合は、その時間が長くなります。
- これは、時間効率が重要な産業環境では大きな欠点となります。
非球状粒子の課題:
- 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、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。
- 球状でない粒子は、ふるい目を期待通りに通過しないことがあり、粒度分布測定の不正確さにつながります。
ふるいの目詰まりと歪み:
- 孔径が非常に細かい（20 µm未満）ふるいを使用すると、ある種の固体粒子による目詰まりや閉塞を引き起こす可能性があります。
- 不適切な取り扱いやメンテナンスは、ふるいの目詰まりや歪みを引き起こし、結果の精度にさらに影響を与えることがあります。
メッシュの織り方の違い:
- 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。これらのばらつきは、データの表示と分析において考慮する必要があります。
- 一貫性のある正確な結果を得るには、高品質のふるいと、これらのばらつきを最小限に抑えるための定期的な校正が必要です。
粒子径減少の可能性:
- ふるい分けによる機械的作用は、特に脆い材料の場合、粒子径をさらに減少させる可能性があります。このため、測定した粒度分布に誤差が生じることがあります。
- ふるい分け工程での粒子の破損を最小限に抑えるように注意する必要があります。

これらの限界を理解することは、特定の用途に適した粒度分析法を選択するために不可欠です。ふるい分析は簡単で費用対効果の高い方法ですが、その限界により、特定の種類の粒子や精度の要求に対しては、より高度な技術の使用が必要になる場合があります。

総括表

制限事項	説明
限られた分解能	最大8ふるいのみで、詳細分析の精度が落ちる。
湿った微粒子には不向き	湿った粒子や50 µm以下の粒子には適さない。
時間のかかるプロセス	大きなサンプルや微細なサンプルの場合、振とう時間が長くなる。
非球状粒子の課題	球状を仮定しているため、細長い粒子や平らな粒子では不正確となる。
ふるいの目詰まりと歪み	細かい孔径（<20 µm）は目詰まりを起こす可能性があり、不適切な取り扱いは結果を歪める。
メッシュの織り方のばらつき	メッシュの不揃いは再現性に影響する。
粒子径の減少	機械的な作用で脆い粒子を破壊し、結果を歪める可能性があります。