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アルミナ粉末のレーザー回折法による粒度分布測定

2021-09-10Application Note

セラミック製品の性能は、使用する粉体の粒子径分布に大きく影響を受けます。特に粉末・スラリー・造粒品など、加工工程ごとに異なる形態の粒子径管理が求められます。本ノートでは、アルミナ（Al₂O₃）の粉末・スラリー・造粒品の3形態を対象に、Bettersizer STを用いて粒度分布を測定しました。造粒品については、5回の繰り返し測定で高い再現性（D50の標準偏差0.67%）が得られ、装置の信頼性を実証しました。

測定概要

使用装置：Bettersizer ST
対象試料：アルミナ（粉末、スラリー、造粒品）
業界：セラミックス
測定項目：粒子径分布（D10/D50/D90）
測定技術：レーザー回折法

セクション

概要
セラミック産業における粒度分布の意義
品質管理のための価値あるパートナー
粒度分布の測定
Bettersizer STが提供する再現性の高い結果
結論
参考文献

概要

セラミック製品の性能は、原料となる粉体の粒子径分布に大きく左右されます。本ノートでは、酸化アルミニウム（Al₂O₃）の粉末・スラリー・造粒品を対象に、レーザー回折式粒子径分布測定装置「Bettersizer ST」により評価を行いました。特に再現性の高い測定が可能であることが、造粒品に対する5回繰返し測定により実証されました。

セラミック産業における粒度分布の意義

セラミック材料の製品特性は、焼結温度・焼結時間・分散性・粉末の粒子径分布など、さまざまな因子の影響を受けます。中でも粒子径分布の制御は、製品の性能や安定性に直結する極めて重要な項目です。特に電子材料分野では、粒子の微細化や分散制御が電気特性の向上に欠かせない要素であり、粒子径分布の把握は、セラミックコンポーネントの製造における欠陥（マイクロボイド）防止にもつながります。そのため、粉体原料の粒子径管理はセラミックス業界全体にとって不可欠であり、信頼性の高い測定手法と分析装置の導入が求められています。

Ceramic-Powder

品質管理にとって価値あるパートナー

Bettersizer ST は、世界中の品質管理ラボで導入されている代表的なレーザー回折式粒子径分析装置です。高性能な内蔵型湿式分散ユニットを備え、堅牢かつコンパクトな設計を実現しています。

さらに、迅速な測定が可能で、生産工程を妨げることなくスムーズな品質管理を支援します。標準操作手順（SOP）機能により、誰でも簡単に正確で再現性の高い測定を行うことができます。加えて、シンプルな構造と低メンテナンス性により、ランニングコストを抑えた運用が可能です。

粒度分布測定

技術の進歩に伴い、粒子径測定にはさまざまな手法が用いられています。その中でも、Bettersizer ST に搭載されたレーザー回折法は、セラミック材料の粒子径分布を測定するうえで最適な方法であり、微細な粒子分布の中に存在する粗大粒子の検出にも有効です。酸化アルミニウムはセラミック材料の代表的な例であり、粉末、ペレット、タブレット、スパッタリングターゲット、ナノ粒子など、さまざまな形態で使用されています。本アプリケーションノートでは、市販されている酸化アルミニウムの粉末、スラリー、造粒品の粒子径分布を Bettersizer ST を用いて測定しました。スラリーは原料の湿式粉砕によって製造され、スプレードライヤーを使用することで、スラリーから造粒体を得ることができます。造粒体は、粉末の凝集体とみなされます。

測定結果から、予想どおり造粒品の粒子径分布は、粉末およびスラリーよりも大きいことが示されました。粉末とスラリーの粒子径分布は類似していますが、比較グラフ上では両者のわずかな違いが明確に示されており、Bettersizer ST の高い分解能が裏付けられています。Bettersizer ST を使用することで、製造工程中の各種試料の迅速かつ高精度な測定が可能となり、製品品質の安定化に大きく貢献します。

Bettersizer STが提供する再現性のある結果

製造工程においては、用途に応じた特定の粒子径分布が造粒粉末に求められます。本検証では、酸化アルミニウム造粒品のサンプルを採取し、Bettersizer ST によって5回測定を実施しました。得られた各測定における粒子径分布（D10、D50、D90）の結果を図2および表1に示します。

5回の測定において、粒子径分布曲線はほぼ完全に重なり、計算された再現性も非常に良好であることから、Bettersizer ST が信頼性の高い再現性を備えていることが確認されました。

図1：Bettersizer ST による酸化アルミニウム粉末・スラリー・造粒品の粒子径分布

図2：造粒品に対する5回測定の粒子径分布

Sample	D10 (μm)	D50 (μm)	D90 (μm)
Granule 1-1	75.18	146.6	270.7
Granule 1-2	75.99	148.4	273.6
Granule 1-3	76.12	148.9	274.2
Granule 1-4	75.48	148.1	273.2
Granule 1-5	76.38	149.1	274.2
Repeatability	0.65%	0.67%	0.53%

表1：造粒品の5回測定におけるD10、D50、D90の比較および再現性

結論

本アプリケーションノートでは、酸化アルミニウムの粉末、スラリー、造粒品という3種類の形態について、Bettersizer ST による粒子径分布の測定を行いました。中でも最も測定が困難とされる造粒品において、優れた再現性が実証されました。この結果から、Bettersizer ST は高精度かつ高再現性を兼ね備えた、製品の品質管理における有力なパートナーとなることがわかります。