Materiał ziarnisty to zbiorcze określenie agregatów cząstek stałych, w tym materiałów proszkowych. Ogólnie rzecz biorąc, materiały ziarniste większe niż 1 mm nazywane są ziarnami, a mniejsze niż 1 mm nazywane są proszkami. Ich kształt i objętość można dowolnie zmieniać. Dlatego można powiedzieć, że proszki są ciałami stałymi o właściwościach cieczy i gazu. Niniejszy artykuł zawiera omówienie proszków, wyjaśnia ich właściwości oraz przedstawia przykłady ich obserwacji i pomiarów przy użyciu mikroskopów cyfrowych.

Użycie mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów proszków

Rozkład wielkości cząstek proszków

Średnica cząstek proszku zmienia się, a stopień zmienności nazywany jest rozkładem wielkości cząstek.
Rozkłady wielkości cząstek są zwykle wyrażane graficznie za pomocą średnicy cząstek [μm] na osi poziomej i częstotliwości [%] na osi pionowej.

Rozkład wielkości cząstek i typowe przykłady proszków

Rozkład normalny

Typowy przykład: sproszkowany węgiel aktywny

Duża średnica cząstek i mała średnica cząstek (dwa piki)

Typowy przykład: proszki, które łatwo się zbrylają

Równomierna średnica

Typowy przykład: tonery

Duża średnica cząstek

Typowy przykład: piasek, cukier, sól

Mała średnica cząstek

Typowy przykład: tlenek tytanu, pigmenty, barwniki

Fluidyzacja proszków

Proszki, które wykazują normalny rozkład wielkości cząstek, prawdopodobnie zatrzymują powietrze, a tym samym są łatwe do fluidyzacji. Z drugiej strony, proszki składające się z cząstek o podobnych średnicach są trudne do fluidyzacji, ponieważ powietrze przechodzi między cząstkami.

Proszki łatwe do fluidyzacji
Proszki trudne do fluidyzacji

Płynność proszków

Kąt pomiędzy płaszczyzną poziomą a płaszczyzną nachyloną nazywany jest kątem tarcia wewnętrznego. Proszki o wysokiej płynności mają mały kąt tarcia wewnętrznego, podczas gdy te o niskiej płynności mają duży kąt tarcia wewnętrznego.

Proszki o wysokiej płynności, takie jak piasek, często zawierają duże cząstki. Proszki te rozprzestrzeniają się na płaszczyźnie poziomej i opadają po ułożeniu w kształt stożka.

A: Kąt tarcia wewnętrznego

Proszki o niskiej płynności, takie jak mąka pszenna, nie rozprzestrzeniają się na płaszczyźnie poziomej, zachowując swój kształt, gdy zostaną ułożone w kształcie stożka. Proszki o niskiej płynności są trudne do rozładowania z lejów samowyładowczych i silosów i mogą się w nich tworzyć mosty lub otwory kanałowe.

A: Kąt tarcia wewnętrznego
  1. A: Most
  2. B: Otwór kanałowy

Przykłady użycia mikroskopów cyfrowych do obserwacji i pomiarów proszków

Oto najnowsze przykłady użycia mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX firmy KEYENCE do przeprowadzania obserwacji i pomiarów proszków.

Obserwacja nieprzetworzonego leku w proszku
500×, oświetlenie pierścieniowe + z kompozycją głębi/bez niej
500×, oświetlenie pierścieniowe + kompozycja głębi, z kompozycją głębi
Funkcja kompozycji głębi umożliwia obserwację powierzchni wszystkich cząstek z zachowaniem ostrości.
Automatyczny pomiar obszaru proszku
ZS-200, 1000×, oświetlenie pierścieniowe, przed pomiarem
ZS-200, 1000×, oświetlenie pierścieniowe, po automatycznym pomiarze obszaru
Funkcja automatycznego pomiaru obszaru zwiększa wydajność analizy.
Obserwacja proszku
VH-Z20, 20×, oświetlenie pierścieniowe
Obserwacja proszku
VHX-E300, 200×, oświetlenie pierścieniowe
Obserwacja drobno zmielonego proszku
VH-Z100, 1000×, oświetlenie pierścieniowe
Obserwacja proszku używanego do produkcji leków
VHX-E500, 500×, oświetlenie przechodzące