粒子径の異なるアルミナ粉末の充填容積およびタップ密度測定

概要
分析・試験装置
分析・試験方法
分析・試験事例

概要

タップ密度とは、粉末を容器に充填した際の粒子同士の間隙や粒子と容器の間隙を含めた体積あたりの重さ(密度)です。
本測定ではサンプルチャンバーの回転によりサンプルが撹拌され、均一なタップ密度測定が可能です。
フィラー粒子、セラミックス、カーボン粉末、医薬品粉末など粉体試料の充填性、造粒・圧縮成形に関係する特性値としてタップ密度が使用されます。
今回、粒子径の異なる2種類のアルミナ粉末を用いたタップ密度測定について紹介します。

分析・試験装置

※サンプルに適したチャンバーを使用します

マイクロメリティックス社製かさ／タップ密度測定装置

GeoPyc 1365

[圧縮力範囲]
5N～170N
[チャンバー内径]
●　12.7mm
●　19.1mm
●　25.4mm
●　38.1mm
●　50.8mm

分析・試験方法

サンプルチャンバーへサンプルを投入し、ピストンを用いてサンプルへ横から一定の力を加えます。このときのピストンの移動距離を測定し、タップ密度(サンプル質量を充填容積で割った値)を求めます。圧縮力を段階的に変えたときの密度変化の測定も可能です。

充填容積　　V =πr ²h/ 1000
タップ密度　ρ =m/V

　V : 充填容積[cm³]　　　　　　　ρ : タップ密度[g/cm³]

　r :チャンバー内径(半径)[mm]　　m :サンプル質量[g]

　h :ピストン移動距離[mm]

分析・試験事例

アルミナ粉末(粒子径2水準)のタップ密度測定

粒子径の異なるアルミナ粉末のタップ密度を測定し、圧縮力と密度の関係を確認しました。

アルミナ1　　　　　　　　　　　アルミナ2
粒子のSEM画像

[測定条件]
●　試料質量　　：　1.52g
●　チャンバー内径：　12.7mm
●　圧縮力　　：　5N、70N、90N、150N　

[測定結果]
真密度が等しいアルミナ1、2は各圧縮力において、粒子径の大きなアルミナ2の方が粒子径の小さなアルミナ1よりも充填容積が小さく、タップ密度は高い結果となりました。
また、アルミナ2の方がアルミナ1よりも圧縮力の増加による体積の変化が小さく、低い圧縮力でも充填されやすいことが確認できました。

試料名	真密度 [g/cm³]	中位径 [μm]	充填容積[cm³]				タップ密度 [g/cm³]
試料名	真密度 [g/cm³]	中位径 [μm]	5N	70N	90N	150N	5N	70N	90N	150N
アルミナ1	3.9～4.0	1.5～2.5	1.04	0.96	0.94	0.94	1.47	1.59	1.62	1.62
アルミナ2	3.9～4.0	13.0～15.0	0.79	0.77	0.76	0.77	1.92	1.96	2.00	1.98

圧縮力を変化させたタップ密度の測定により、圧縮力と密度の関係を確認することが可能です。

2023.10.17　369

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