粒子径分布および粒子形状の解析装置 CAMSIZER 3D

特許取得の3D粒子計測により、押出成形品の粒子長分布を高精度に測定することが可能です。長さ6~8mmの棒状セラミックス押出成形粒子をCAMSIZER 3Dの3D画像解析／2D画像解析、及び、ノギスで測定しました。3D画像解析の結果はノギスと非常に良い一致性を示しましたが、2D画像解析では実際よりも「短すぎる」粒子径分布も出力されました。しかもCAMSIZER 3Dでは、数分間という短時間で非常に多くの粒子を解析することが可能です。

肥料の製造工程において、粒子径分布（粒度分布）と粒子形状はその品質を左右する重要なパラメータです。肥料はほぼ球形となるよう製造されますが、不適切な工程では粒子形状が楕円形になってしまうことがあります。楕円形となっても「ふるい分け」測定ではデータが変化せず、その異常に気付くことだできません。CAMSIZER 3Dは、粒子径分布に加えて真円度やアスペクト比も一度の測定で評価が可能であり、製品品質のわずかな変化、不適合品を見逃しません。

上図: 球形ではない肥料は、回転しながら落下する際に円形の画像に加えて突起の有る粒子画像も示している。
下図: 球形の肥料: 全ての粒子画像が理想的な円形を示している。

加工された粒子（押出成形粒子、ペレット）そして天然の粒子（アーモンド、コーヒー豆）共に、３つのサイズ定義を持ちます。ここでは、コーヒー豆の長径、粒子幅、粒子厚みの粒子径分布を比較しています。適切なサイズと比較して2D解析では長径が短く、短径には粒子幅と粒子厚みが混在していることがわかります。その結果、3D解析における粒子厚み/長径（アスペクト比）はシャープな分布を示しており、適切な評価となっています。

コーヒー豆の粒子径分布:
2D 粒子幅 (グレー), 2D 長径 (グレー), 3D 粒子厚み (緑), 3D 粒子幅 (赤), 3D 長径 (緑)

高吸水性樹脂は、少量で大量の液体を吸収することができる性質があり、例えば赤ちゃんのオムツに乾燥剤として使用されています。高吸水性樹脂の粒子径分布（粒度分布）は通常100μmから1000μmに分布しており、粒子径が小さいほど比表面積が大きくなり液体を素早く吸収することから粒子径分布は重要な品質基準となっています。ふるい分けで測定されてきましたが、測定時間、手間、測定誤差が少ないCAMSIZER 3Dは、ふるい分けの置き換えに最適です。

高い光反射性をもつガラスビーズは、道路標識などに使用されて交通安全に貢献しています。粒子が変形していると反射率が低下して光反射性が悪くなってしまいます。2D解析では粒子の方向性を認識できないため、3D解析のほうがより精度高く不良粒子の割合を検出するこたが可能です。この測定例では、3D解析により細長い不良粒子の割合を適切に評価できていることを示しています。

3D粒子追跡により、２つのガラスビーズが融合し、その方向性によりアスペクト比が0.82から0.35の間で変化していることがわかります。3D解析では、複数の粒子画像から真の粒子形状を解析することができます。

The CAMSIZER 3D is ideally suited to characterize the growth of granules and pellets, i.e. in a granulation process. The results provide information about the thickness and homogeneity of coatings, dust fractions or oversized particles (agglomerates). This information is the basis for the prediction of such complex parameters as the release rate of an active pharmaceutical ingredient (API) from the granule in the human body. The example shows the initial material (green) and four coating steps (two repeated measurements for each). Even the last process step with a coating thickness of only 2.5 µm is reliably detected thanks to the extremely high reproducibility.