ふるい分けによる粒度分布測定法とは？シンプルで信頼性の高い手法

ふるい分け法による粒度分布測定は、固体物質の粒度分布を測定するための伝統的で広く使用されている技術です。試料をメッシュサイズが徐々に小さくなる一連のふるいに通し、粒子を異なるサイズのフラクションに分離します。このプロセスには、サンプリング、適切なふるいの選択、ふるい分けパラメータの設定、分析の実行、サンプルの回収、データの評価、ふるいの洗浄が含まれます。この方法は、125mmから20μmまでの粒子に適しており、その簡便性、信頼性、費用対効果が評価されています。

ポイントを解説

ふるい分析の定義と目的:
- ふるい分析は、粒状物質の粒度分布を測定するために使用される方法です。125mmから20μmまでの固体粒子に特に有効です。
- 主な目的は、粒子をそのサイズに基づいて分類することです。これは、建設、医薬品、食品加工などの様々な産業において、品質管理、材料の特性評価、仕様への準拠を保証するために非常に重要です。
ふるい分析のステップ:
- サンプリング:正確な結果を得るために、代表的な試料を採取する。
- サンプル部門:必要に応じて試料を分割し、分析しやすい大きさにする。
- 試験ふるいの選択:ふるい分けは、試料の粒度範囲に応じて、適切なメッシュサイズのふるいを選びます。
- ふるい分けパラメータの設定:ふるい時間、ふるい振幅、ふるい方法（乾式または湿式）などのパラメータを決定し、プロセスを最適化します。
- 実際のふるい分析:試料は積み重ねられたふるいの一番上に置かれ、ふるいを振ったり振動させたりして、粒子がその大きさに応じてメッシュを通過するようにします。
- 試料の回収:ふるい分け後、各ふるい上に保持された物質を集め、重量を測定する。
- データ評価:各ふるいにかかった原料の重量から、各粒度画分に含まれる粒子の割合を計算し、粒度分布を求めます。
- 洗浄と乾燥:ふるいは洗浄・乾燥され、将来の使用に備えます。
ふるい分析の利点:
- シンプルさ:方法は簡単で、複雑な装置や大規模なトレーニングを必要としない。
- 費用対効果:ふるい分析は、他の粒度分析法に比べて比較的安価です。
- 信頼性:安定した再現性のある結果が得られるため、品質管理法として信頼されている。
- 幅広い適用範囲:粗いものから細かいものまで、幅広い粒度に適しています。
ふるい分析の限界:
- 下限サイズ:粒子が細かいとメッシュが目詰まりを起こしたり、効果的に通過できなかったりするため。
- 形状依存性:ふるい分析は、粒子が球形であることを前提としているため、不規則な形状の粒子に対しては正確でない場合があります。
- 時間がかかる:特に大きなサンプルや複数のふるいを使用する場合、手間がかかる。
- ヒューマンエラーの可能性:試料の手作業と計量は、注意深く行わないと誤差が生じる可能性があります。
他の粒度分布測定法との比較:
- 直接画像解析:粒子の形状とサイズに関する詳細な情報を提供するが、高度な装置とソフトウェアが必要。
- 静的光散乱 (SLS) / レーザー回折 (LD):迅速な分析が可能で、サイズ範囲も広いが、高価で複雑。
- 動的光散乱(DLS):非常に小さな粒子（ナノメートルからマイクロメートル）には適しているが、大きな粒子には効果が低く、液体媒体を必要とする。

要約すると、ふるい分析は粒子径測定の基本的かつ実用的な方法で、簡便性、費用対効果、信頼性のバランスがとれています。特に非常に微細な粒子に対してはいくつかの制限がありますが、品質管理と材料の特性評価において、多くの産業で依然として貴重なツールとなっています。

総括表

アスペクト	詳細
粒子径範囲	125 mm～20 μm
主なステップ	サンプリング、ふるい選択、ふるい分け、データ評価、洗浄
利点	シンプル、コスト効率、信頼性が高く、幅広いサイズに適用可能
制限事項	20μm未満の粒子には効果が少ない、時間がかかる、形状依存性
比較	直接画像分析、SLS/LD、DLSは、より微細な粒子のための代替法を提供します。