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ラボ・測定

ヴィブレット(R) VBL-F ふるい分け装置

Fig. 1 ヴィブレット  VBL-F

Fig. 1 ヴィブレット VBL-F

概要

上下1mmの強振動とムラの無い散水によって、効率よくふるい分けが行えるJIS篩対応(Φ200mm、Φ75mm)のポータブルな試験室用湿式ふるい分け装置である。従来から行わる湿式でのふるい分け操作は、レーザ回折・散乱法を用いた粒子径測定機や乾式ふるい分けでは測定が困難な凝集性の強い粉体や微量の粗大粒子の測定に用いられてきた。主に品質管理に利用されるため、慎重な操作を求められるにもかかわらず、実作業は篩に水道水を散水しながら、筆などでサンプルを分散する、または篩枠をたたき、その衝撃によって分散するなど正確さに欠ける工程をとっている。また、この操作はかなりの手間を要する上、個人差が生じやすい問題を含む。

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原理・構造

散水用スプリンクラ部、篩分部、振動発生部で構成される。サンプル分散用の液体は、その液圧で回転する篩上部に設置したスプリンクラからサンプル全面に万遍なく噴霧されるため、場所によるバラツキなしにふるい分けできる。また、測定サンプルの凝集が解砕されにくい場合には、バルブを調整して液量(=液圧)を上げるが、その場合でもスプリンクラの回転数を一定に保ちたいとの要望があり、オプションで液量とスプリンクラの回転数を独立で制御できる機構も備える。
湿式ふるい分けでは、細かい目開きの篩を使う場合、篩目に液膜が生じて液体やサンプルが通過しにくくなって溢れ出たり、ふるい分け時間が長くなる問題を抱えるが、本装置では、電磁方式で篩面を直接、強力に振動させ、液膜の形成を防止すると共にサンプルの凝集塊を解砕し、サンプルと水が網面をスムーズに通過する効率的な湿式ふるい分けを実現した。オプション機能を付加したハイスペック型では、散水のON/OFFタイミング、散水量、スプリンクラ回転数、稼働時間、振動のON/OFFタイミングを任意に設定できる。

Fig. 2 φ75mm篩による結果例

特長

■本体に篩と枠を取り付け、被測定物を投入後、分散液量を調整して操作を開始する。シンプルな構成のため、操作が簡単でふるい分け中に人手を必要とせず、短時間でふるい分けができる。
■強振動と全面散水によって測定時間は従来機の1/3、使用する液量は1/6に削減した。また、目開き5μmの篩まで対応可能である。
■JISΦ75mm篩を使用でき、高価な粉体の測定や、乾燥時間の短縮による工数の軽減が図れる。
■スラリーの連続処理に対応できる。最大排出量10リットル/分までの多量のスラリーを連続的に供給し、スラリー中の微量な粗大粒子を除去する。(カーボンブラックの品質管理)
■凝集性の強い超微粉や、細かな目開きに対応する超音波振動機能を備える。
■特殊仕様では、溶剤にも対応できる。
■操作条件を任意に設定でき、最適なふるい分けが可能である。微粉のふるい分けにおいて、篩面への付着などによる目詰まりで篩い分けが行えない場合、振動を与えながら散水することでふるい分けを可能とするなど熟練者の経験によるノウハウを再現することができる。

Fig. 3 操作ボタン

Fig. 4 ヴィブレット構造図


Fig. 5 手ぶるいとの比較(ナノ粒子のふるい分け)

用途例

■微量な粗大粒子、篩上(オン品)の定量
ナノ粒子やサブミクロン粒子のスラリーやサスペンジョンには、しばしば微量の粗大粒子が混入している。
しかし量が非常に少ないため、粒子径分布測定器では、定量が非常に困難である。
このためスラリーやサスペンジョン中の粗粒子の定量には、重量で評価できるふるい分けが有効とされている。
一方、FPIAなどの画像解析装置を使うと、粒子の形状データ等を同時に入手できるという利点があるが、濃厚系には使いにくいこと、ふるい分けに比べると測定粒子数が非常に少ないことなどの理由によって、最近、ふるい分け法が注目されている。
例えばナノ粒子であるカーボンブラックブラックに混入している粗大粒子の定量には、ASTMによって湿式ふるい分けを使う方法が規定されている。
ところが近年の粒子の微細化に伴い、従来の湿式ふるい分けでは、以下の理由により、ふるい分けが事実上不可能になる事態が発生している。

1. ふるいの目開きが非常に小さい(10μm以下など)
→低粘度の液体やサスペンションですら篩過させにくい。高粘度になると篩過しない。
2. 粘度を下げるため希釈すると、粒子の凝集状態や性質が変化してしまうことがある。
3. サスペンションやスラリーの量が数百ml以上と多い。

上記を解決するためには、効率的なふるい面の振動+噴霧機構に加え、超音波振動を組み合わせることが必要である。
ビブレットでは超音波オプションを取り付けることにより、最少目開き 5μmの篩を使った、ナノ粒子のスラリーやサスペンションのふるい分けを実現し、篩上に残った粗大粒子(オン品)の定量を実現している。


Fig. 6 ナノ粒子(チタン酸バリウム)スラリーのふるい分け

■粉粒体中の微粉の除去
■製品の品質保証、品質管理、
物理的に目開き以上の粒子は通過しないため、唯一、製品保証を謳える評価方法である
■サンプル表面の洗浄
■篩通過微粉製品の取り出し
■溶剤を含むスラリーからの粉体の取り出し
■静電気による付着や凝集が強く、乾式ではふるい分けが難しいため、従来から湿式で測定される粉体の粒子径管理。カーボンブラック、石灰、黒鉛、シリカ、プラスチック、食品、砥粒、セラミックスの微粉など。

2種類の炭酸カルシウム(サンプル量100g)粉末を用いて、従来の手による篩い分けと本装置を用いた処理時間を比較すると、本装置を用いた場合、30秒程度でほぼふるい分けが完了するのに対し、従来の手によるふる分けでは2〜3分を要することがわかる。特に篩を通過する量が少ない場合には、篩上の粗粉が網目を塞ぎ、ふるい分けに時間がかかる。本装置では、操作時間を任意に設定でき、個人差のない一定したふるい分けができる。多数のサンプルを迅速かつ信頼性高くふるい分けたいとする需要を満たす湿式ふるい分け装置である。

Table 1 仕様

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