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JIS Z 8823-1:2001 規格概要
この規格 Z8823-1は、特に,0.1μm～5μmの粒子径範囲の粒子径分布を液相遠心沈降法によって,粒子径分布を決定する方法を規定。
JISZ8823-1 規格全文情報
- 規格番号
- JIS Z8823-1
- 規格名称
- 液相遠心沈降法による粒子径分布の測定方法―第1部 : 測定原理及び指針
- 規格名称英語訳
- Determination of particle size distribution by centrifugal liquid sedimentation methods -- Part 1:General principles and guidelines
- 制定年月日
- 2001年4月20日
- 最新改正日
- 2015年10月20日
- JIS 閲覧
- ‐
- 対応国際規格
ISO
- ISO/FDIS 13318-1:1999(IDT)
- 国際規格分類
ICS
- 19.120
- 主務大臣
- 経済産業
- JISハンドブック
- ‐
- 改訂:履歴
- 2001-04-20 制定日, 2006-01-20 確認日, 2010-10-01 確認日, 2015-10-20 確認
- ページ
- JIS Z 8823-1:2001 PDF [10]
Z 8823-1 : 2001 (ISO/FDIS 13318-1 : 1999)
まえがき
この規格は,工業標準化法に基づいて,日本工業標準調査会の審議を経て,経済産業大臣が制定した日
本工業規格である。
制定に当たっては,日本工業規格(日本産業規格)と国際規格との対比,国際規格に一致した日本工業規格(日本産業規格)の作成及び日
本工業規格を基礎にした国際規格原案の提案を容易にするために,ISO/FDIS 13318-1 : 1999, Determination
of particle size distribution by centrifugal liquid sedimentation methods−Part 1 : General principles and guidelines
を基礎として用いた。
JIS Z 8823には,次に示す部編成がある。
第1部 : 測定原理及び指針
第2部 : 光透過遠心沈降法(予定)
第3部 : X線遠心沈降法(予定)
第4部 : 遠心ピペット法(予定)
(pdf 一覧ページ番号 )
――――― [JIS Z 8823-1 pdf 1] ―――――
日本工業規格(日本産業規格) JIS
Z 8823-1 : 2001
(ISO/FDIS 13318-1 : 1999)
液相遠心沈降法による粒子径分布の測定方法−第1部 : 測定原理及び指針
Determination of particle size distribution by centrifugal liquid sedimentation methods−Part 1 : General principles and guidelines
序文 この規格は,1999年に発行されたISO/FDIS 13318-1 (Determination of particle size distribution by
centrifugal liquid sedimentation methods−Part 1 : General principles and guidelines) を翻訳し,技術的内容及び
規格票の様式を変更することなく作成した日本工業規格(日本産業規格)である。
遠心沈降法は,粒子径測定方法の一つであり,多くの天然及び人造粉体の粒子径測定に使用されている。
この測定方法は特に,粒子径,0.1 囲で使用される。
単独で,非常に多くの種類の粉体試料に対応できる粒子径測定法は存在しないが,多くの粉体に適用可能
な方法はある。この規格は,遠心沈降による測定が,たとえ異なった場所で行われても,比較にたえる測
定手順を規定するものである。
遠心沈降法による粒子径測定は,次のような目的で行われる。
− 物質の粒子径分布測定を必要とする研究に関連して
− 粒子径分布が重要となる物質の製造管理に関連して
− 契約で指定されている物質の仕様の保証
重力沈降法に関してはJIS Z 8820(液相沈降法による粉体の粒子径分布測定方法通則),JIS Z 8821(ピペ
ット法による粉体の粒子径分布測定方法)及びJIS Z 8822(沈降質量法による粉体の粒子径分布測定方法)
で規定されている。
1. 適用範囲 この規格は,特に,0.1 鉛 囲の粒子径分布を液相遠心沈降法によって,
粒子径分布を決定する方法を規定する。
この規格では,有害な物質操作又は装置を使用することがあるが,その使用に伴う安全性に関すること
に関しては記述しない。使用の安全性,健康への配慮,規則などに関しては使用者の責任においてなされ
るべきことである。低沸点の揮発性液体の使用時には,耐有害物質及び防爆対策の施された装置を使用す
るなど,事前の配慮が必要である。
この規格は,スラリー,液中に懸濁できる粒子状物質及びエマルジョンの粒子径分布の測定に適用する
ことができる。光透過沈降法は,密度が懸濁液より小さい場合にも適用できるが,懸濁粒子分散媒の間に
正の密度差がなければならない。
備考 この規格の対応国際規格を,次に示す。
――――― [JIS Z 8823-1 pdf 2] ―――――
2
Z 8823-1 : 2001 (ISO/FDIS 13318-1 : 1999)
なお,対応の程度を示す記号は,ISO/IEC Guide 21に基づき,IDT(一致している),MOD
(修正している),NEQ(同等でない)とする。
ISO/FDIS 13318-1 : 1999, Determination of particle size distribution by centrifugal liquid
sedimentation methods−Part 1 : General principles and guidelines (IDT)
2. 引用規格 次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す
る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。)を適用する。
JIS K 0061 化学製品の密度及び比重測定方法
JIS Z 8804 液体比重測定方法
JIS Z 8816 粉体試料サンプリング方法通則
JIS Z 8819-1 粒子径分析結果の表示−第1部 : 図示方法
JIS Z 8820 液相沈降法による粉体の粒子径分布測定方法通則
3. 定義 この規格で用いる主な用語の定義は,次による。
3.1 粒子に作用する遠心力と流体抗力が釣り合った状態で,
終末沈降速度 (Terminal settling velocity)
静止液中を移動する粒子の速度。
3.2 ストークス径 (Stokes diameter)実際に沈降する粒子と同一の密度,沈降速度をもちストークス則
を満たす球形粒子に相当する径。
3.3 開いた孔 (Open pores) 直接又は他の空げき(隙)を介して粒子外表面につながっている空げき。
3.4 閉じた孔 (Closed pores) 固体で取り囲まれ外表面と直接つながっていない空げき。
3.5 ふるい上 (Oversize) ある特定の粒子径以上の大きさの割合。
3.6 ふるい下 (Undersize)ある特定の粒子径未満の粒子の割合。
4. 記号
量 記号 単位
相対粒子濃度 C 無次元
ふるい下質量分率 Fi 無次元
重力加速度 g m・s−2
沈降距離 h m
粒子径xmの粒子の吸光係数 Km 無次元
係数 K1 m2・s−1
係数 K2 m2・s−1
ボルツマン定数 k J・K−1
測定ゾーンの回転軸からの距離M m
測定ゾーンの厚さ m
回転速度 N rpm
遠心容器壁半径 R m
粒子の回転軸からの距離 r m
レイノルズ数 Re 無次元
液−空気界面位置 S m
絶対温度 T K
沈降時間 t s
終末沈降速度 v m・s−1
ストークス径 xi m
――――― [JIS Z 8823-1 pdf 3] ―――――
3
Z 8823-1 : 2001 (ISO/FDIS 13318-1 : 1999)
量 記号 単位
ストークス径 xst m
ストークス径の上限値 xst,U m
ストークス径の下限値 xst,L m
比 (M/S)2 y 無次元
yxi/xj yij 無次元
液の粘度 Pa・s
密度 −粒子密度 kg・m−3
−液密度 kg・m−3
回転角速度 radians・s−1
2N
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5. 原理
5.1 概要 遠心沈降速度法は,液中で粒子が遠心力の作用によって一定速度で沈降するときの速度を測
定する方法である。沈降速度と粒子径の間には,低レイノルズ数領域で,ストークスの式[式(1)]が成立
する。このとき,得られるストークス径の誤差が3%を超えないためには,レイノルズ数は0.25以下が望
ましい。
沈降法は,区分法と積算法とに分類できる。区分法は,既知の沈降距離及び時間における微小厚さの液
層内にある固体の濃度(懸濁液密度)を求める方法である。積算法は,懸濁液から沈降してくる固体量を
決定する方法である。
測定試料の液中への分散法としては,回転媒体液の表面に薄層状に供給するラインスタート法と,媒体
中に粒子を均一に分散する一様沈降法がある。
通常使用されているのは,一様沈降区分法(図1)とラインスタート区分法(図2)である。
図1 一様沈降区分法 図2 ラインスタート区分法
5.1.1 ラインスタート区分法 粒子はすべて,最初,回転半径Sの位置に薄層状で存在するが,時間が経
過すると,大粒子ほど外側に速く移動する。時間tに測定部にあるのは,式(7)で与えられるストークス径
の粒子だけである。しかし,実際には,測定部には厚みがあり,拡散のため,粒子には,多少の分布があ
る。
――――― [JIS Z 8823-1 pdf 4] ―――――
4
Z 8823-1 : 2001 (ISO/FDIS 13318-1 : 1999)
5.1.2 一様沈降区分法 粒子は始め,液中に均一に分散されており,遠心力を与えると,粒子密度が同じ
であれば,大粒子ほど速く外側へ移動する。したがって,時間tでは,半径Mの内側にはxStより大きい粒
子は存在しない。
5.2 粒子径の計算 粒子径は,粒子が遠心力場を,ストークス則を満たして運動するとして,次の式に
よって計算する。
2
dr rxSt
VSt (1)
dt K1
ここで,rは,回転中心軸から粒子までの距離である。そして,簡単なため,係数を式(2)のようにパラ
メータとしてまとめる。
18
K1 2
(pdf 一覧ページ番号 )
s 1
5.2.1 ラインスタート法 時間t=0で半径Sにあった粒子の位置は,式(1)を積分することによって,時
間tの関数として式(3)によって求める。
2
xSt
expKt
rt S (3)
1
ここで,rtは時間tでの,粒子の回転中心からの距離である。
もし,すべての粒子が,同一半径位置Sから沈降し始めるとすると,時間tにvt=Mとなる粒子だけが
測定ゾーンに存在することになる。
M
K1 ln
S
xt
St , (4)
t
5.2.2 一様沈降区分法 粒子が異なった半径位置から沈降し始める以外は,一様沈降法でも,ラインスタ
ート法と同様の関係が成立する。時間t経過後,測定部(回転中心からの距離M)にある粒子の粒子径xi,t
は,個々の粒子の出発点半径位置 (ri) と次の式の関係がある。
M
K1 ln
Si
xt
,i (4a)
t
したがって,測定ゾーン内では,粒子径に差がある。そして,最も小さな出発点半径はSなので,測定
ゾーン内に存在する最も大きな粒子の径はxStとなる。
5.2.3 走査型一様沈降区分法 走査型の装置では,時間t=0での測定半径はM0,時間tではMtとなる。
時間tに測定部にある最も大きな粒子の大きさは,式(4a)中のMをMtとすることによって得られる。
5.3 頻度分布の計算
5.3.1 概要 計算は操作法によって異なる。
5.3.2 ラインスタート法 時間t,半径Mの測定ゾーンでの粒子濃度C (M, t) は,径xSt,t[式(4)から得ら
れる時間t,測定部内での平均粒子径]の粒子の質量分率に比例するので,頻度分布の計算は容易である。
粒子濃度が十分に希薄,かつ,粒子径が光回折による測定下限径以上であれば,減衰光量は光路中にあ
る粒子の投影断面積に比例する。したがって,xtでの減衰光量を,その直径の粒子の面積を表すこの曲線
を積分すれば,質量基準のふるい下積算分布が得られる(図3参照)。
――――― [JIS Z 8823-1 pdf 5] ―――――
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JIS Z 8823-1:2001の引用国際規格 ISO 一覧
- ISO/FDIS 13318-1:1999(IDT)
JIS Z 8823-1:2001の国際規格 ICS 分類一覧
- 19 : 試験 > 19.120 : 粒度分析.ふるい分け
JIS Z 8823-1:2001の関連規格と引用規格一覧
- 規格番号
- 規格名称
- JISK0061:2001
- 化学製品の密度及び比重測定方法
- JISZ8804:2012
- 液体の密度及び比重の測定方法
- JISZ8816:2001
- 粉体試料サンプリング方法通則
- JISZ8819-1:1999
- 粒子径測定結果の表現―第1部:図示方法
- JISZ8820:1990
- 液相沈降法による粉体の粒子径分布測定方法通則