粒子径の異なるアルミナ粉末の充填容積・タップ密度測定

概要
分析・試験装置
分析・試験方法

概要

タップ密度とは、粉末を容器に充填し、タッピングした後の体積あたりの質量（密度）です。粒子同士の間隙や、粒子と容器の間の空隙を含めて評価されます。
本測定では、サンプルチャンバーの回転により試料を撹拌し、均一なタップ密度測定を行いました。
タップ密度は、フィラー粒子、セラミックス、カーボン粉末、医薬品粉末などの粉体試料において、充填性や造粒性、圧縮成形性に関わる特性値として用いられます。
本事例では、粒子径の異なる2種類のアルミナ粉末を用いた、充填容積およびタップ密度の測定例をご紹介します。

分析・試験装置

チャンバー
サンプルに適したチャンバーを使用します

内径　12.7 mm,19.1 mm,25.4 mm,38.1 mm,50.8 mm

測定装置	かさ/タップ密度測定装置マルバーン・パナリティカル（旧マイクロメリティクス）社製
圧縮力範囲	5N～170N

かさ/タップ密度測定装置

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]

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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