ふるい分析（ふるい分け分析または試験ふるいとしても知られる）は、さまざまなバルク材料の粒度分布を測定するために使用されます。その取り扱いと評価は、さまざまな国際規格に記載されています。また、今日に至るまで重要かつ不可欠な品質保証手順とされています。ふるい分析は乾式ふるい分けと湿式ふるい分けに分けられます。ふるい動作には、投ふるい、平面ふるい、タッピングふるい、エアジェットシーブ、超音波ふるいなどの原理があります。手作業によるふるい分けは、作業者の個人差（体力、スピード、筋力）が影響するため、再現性が容易ではありません。
さまざまな形状やサイズのバルク品を特性評価するためには、その粒度分布の知識が不可欠です。粒度分布、すなわち異なるサイズの粒子の数は、溶解性、流動性、表面反応などの重要な物理的・化学的特性に影響を与えます。
食品、製薬、化学などの多くの業界では、粉体や顆粒の製造や品質管理のために、従来のふるい分け分析が標準となっています。ふるい分析の利点は、取り扱いが容易であること、投資コストが低いこと、比較的短時間で正確かつ再現性の高い結果が得られること、粒子径画分を分離できることなどが挙げられます。そのため、この方法はレーザー光や画像処理を用いた分析方法の代替として受け入れられています。
高度な再現性と信頼性を保証するために、ふるい振とう機とその付属品は、国内および国際的な規格の要件を満たさなければなりません。つまり、試験ふるい、ふるい振とう機、その他の測定機器（スケールなど）は、品質管理システムの一環として校正され、テストエージェントによるモニタリングを受けなければなりません。それ以外にも、サンプルの準備を細心の注意を払って行うことが絶対に必要です。そうすることで初めて、製品の信頼できる特性評価を可能にするふるい分け結果を得ることができるのです。
タップ式ふるい振とう機では、ふるい分けの際に試料に垂直方向の動き（振動ふるい分け）と水平方向の動き（水平ふるい分け）を与えます。タップ式ふるい振とう機では、この2つの動きが重なっています。このプロセスでは、粒子はすべてのふるいの開口部と比較されます。粒子がふるいを通過する確率は、粒子径とふるいの目開きの比率、粒子の向き、粒子と目開きの接触回数によって決まります。適切なふるい分け方法は、試料の細かさの度合いによって異なります（図1）。40 µmから125 mmまでのサイズ範囲では、乾式ふるい分けが好ましい方法です。しかし、測定範囲は、凝集傾向、密度、静電気などの試料の特性によって制限されます。
試料はふるい底の振動によって上方に投げ出され、重力によって下方に落下します。
この複合的な運動により、試料はふるい領域全体に均一に広がります。粒子は垂直方向に加速され、自由に回転し、統計的な方向に落下します。レッチェのふるい振とう機では、電磁駆動装置によってスプリングと質量システムを動かし、その振動をふるいスタックに伝えます。振幅は数ミリまで連続的に調整できます。
水平式ふるい振とう機では、ふるいは平面上で水平方向に円を描くように動きます。水平式ふるい振とう機は、針状、平たい、長い、繊維状の試料に適しています。水平方向の動きのため、ふるいの上で向きを変える粒子はほとんどありません。
タップ式ふるい振とう機では、水平方向の円運動と、タッピングインパルスによる垂直方向の運動が重なります。
タップ式ふるい振とう機は、振動式ふるい振とう機に比べ、粒子とふるい目の比較回数が大幅に少ないため（2.5秒-1、～50秒-1）、ふるい分け時間が長くなります。一方、タップ式ふるい振とう機は粒子に大きな衝撃を与えるため、粉砕剤などでは微粒子の割合が高くなります。しかし、タルカムや小麦粉のような軽い材料では、微粒子の割合は低くなります。
エアジェットシーブは、ふるい分けを1回で行うふるい機です。
ふるい上の原料は、回転するジェット気流によって移動します：ふるい機に接続されたバキュームクリーナーがふるい室内を真空にし、回転するスリットノズルから新鮮な空気を吸い込みます。ノズルの狭いスリットを通過する際、空気流は加速され、ふるいメッシュに吹き付けられ、粒子を分散させます。メッシュの上では、エアジェットがふるい面全体に分散され、ふるいメッシュを通して低速で吸い込まれます。こうして、より細かい粒子はメッシュの開口部を通って真空掃除機、またはオプションでサイクロンに運ばれます。
エアジェットシーブでは、一度に使用するふるい は1枚のみで、ふるい分け工程中にふるい を動かすことはありません。ふるい下部の回転ノズルからふるい試料に噴射される空気により粒子が凝集し、ふるいから吸引されます。エアジェットシーブは、10 µmから4 mmまでの粒度に適しています。
乾式ふるい分けは、振動ふるい分け、水平ふるい分け、タップふるい分けなど、再現性の高いふるい分け分析の最も一般的な方法です。エアジェットシーブも乾式ふるい分け法と考えられていますが、特殊なプロセスです（下記参照）。必要であれば、試料が固まらないようにあらかじめ乾燥させます。
ふるい分けは、ふるい上に残った試料の割合、または選択したメッシュサイズより小さい試料の割合を測定するために行われます。
ただし、結果の再現性を確保するため、装置は完全にデジタル化する必要があります。さらに、試験中の意図しない変化や逸脱を避けるため、統合制御ユニットを常時監視する必要があります。
湿式ふるい分けは、湿った試料、油分の多い試料、油性の試料の粒子径を測定するために使用します。
試料を懸濁し、乾式ふるい分けと同様、最上部のふるいにかけてから、振動を加えながら、ふるいの下から出てくる液体が濁らなくなるまで水ですすぎます。湿式ふるい分けは20 µm～20mmの範囲で行われます。
混合物中の個々の粒子の正式なサイズは「粒度」と呼ばれ、粒度分析はこのサイズを決定するために使用されます。
粒度分布は、科学的にも技術的にも、材料の特性に大きな影響を与えます。
粒度分析は、多くの相違点および異なる決定方法さえもあるため、粒度分析とは独立した学問分野と考えられています。
粒度を分析し、決定するための異なる方法がありますが、等価直径は常にすべてのバリエーションで決定されます。
40mm程度の大きな粒子は通常、手作業または写真に基づいて測定されますが、10μm以下の非常に小さな粒子の粒度分析にはふるい分けがよく使用されます。ふるい分けでは、まずサイズの異なるふるいを重ねてふるい分け機にクランプする。
試料の粒子は、ふるいにかけられた大きさによって分けられます。その後、穴の大きさが異なるふるい上に残った個々の画分の割合が測定されます。個々の画分の質量百分率はp3と呼ばれます。累積分布曲線Q3は、個々のフラクションの付加質量に関する情報を提供します。90％、50％、10％より小さい試料のサイズに関する情報を提供するのが一般的です。
粒度分析は、光学測定技術を使用して実施することもできる。測定のバリエーションによっては、粒子形状に関する記述も可能です。測定範囲は、システムによって0.3nmから30mmです。粒子の特性評価は、懸濁液、エマルション、コロイド系、粉末、顆粒、バルク材料で実施できます。
当社の姉妹会社であるMICROTRACは、広範なグローバルネットワークと粒子特性評価における比類のないサービスを提供するテクノロジーリーダーです。
品質」という言葉は誰もが知っている。特に価値の高い製品を表す言葉として広く使われている。しかし、品質の正確な定義は以下の通りである：品質とは、定義された特性が、試験を実施することによって決定される製品の検出された特性に適合していることである。試験測定により、望ましい特性が所定の許容範囲内にあることが確認された場合、製品は高品質と言える。測定値が大きく逸脱している場合、品質は低くなる。天然であれ人工であれ、多くの材料は分散した形で存在する（一貫した単一体を形成せず、互いに分離可能な要素に分割された材料、例えば砂の山）。粒子の大きさと、物質量内でのその分布、つまり異なる大きさの粒子の割合が、物理的・化学的特性に決定的な影響を与える。
粒度分布の影響を受ける特性の例をいくつか挙げてみましょう。
これらの例は、特に生産工程におけるバルク品の品質保証の観点から、粒度分布を知ることがいかに重要であるかを明確に示しています。生産工程で粒度分布が変化すると、製品の品質も変化してしまいます。
