L'analisi granulometrica è un metodo per determinare la distribuzione granulometrica di vari materiali grossolani, descritto in una moltitudine di norme internazionali. L'analisi granulometrica è uno dei metodi più consolidati nel controllo di qualità e può essere eseguita sia a secco che a umido.
La setacciatura manuale è anche possibile, ma a causa delle influenze individuali dell'operatore come velocità e forza, va disattesa in un contesto professionale. L'analisi granulometrica consente la caratterizzazione delle distribuzioni granulometriche dei materiali grossolani di varie forme e dimensioni, consentendo la determinazione e il confronto di proprietà specifiche del prodotto come solubilità, comportamento di flusso e reattività di diversi materiali.
Analisi per setacciatura
Le analisi granulometriche sono indispensabili per la produzione e il controllo di qualità dei materiali grossolani polverosi e granulari in molte industrie (inclusi cibo, farmaceutica e chimica). I vantaggi dell'analisi granulometrica includono:
- facile da gestire
- bassi costi di investimento
- consegna rapida di risultati precisi e riproducibili
- la capacità di ottenere frazioni di dimensione delle singole particelle
Questo metodo può quindi competere efficacemente con le più moderne tecniche analitiche, come la diffusione laser o l’analisi d’immagine.
Per garantire la massima riproducibilità e affidabilità, il setacciatore e i relativi accessori devono soddisfare rigorosi requisiti conformi agli standard (inter)nazionali. I setacci analitici RETSCH, i setacciatori e tutte le altre apparecchiature di misura (come le bilance), utilizzate per la caratterizzazione della distribuzione granulometrica, sono calibrabili e sottoposti a monitoraggio come parte integrante dei sistemi di gestione della qualità. Per una reale affidabilità di processo, è fondamentale anche una preparazione accurata del campione. Solo la combinazione di questi fattori permette di ottenere risultati di setacciatura in grado di garantire una caratterizzazione affidabile dei vostri prodotti.
Panoramica dei Principi di Setacciatura
Il campione viene proiettato verso l'alto dalle vibrazioni del fondo del setaccio e ricade verso il basso a causa delle forze gravitazionali. L'ampiezza indica l'altezza di oscillazione verticale del fondo del setaccio.
Grazie a questo movimento combinato, il materiale del campione viene distribuito uniformemente su tutta l'area del setaccio. Le particelle vengono accelerate in direzione verticale, ruotano liberamente e poi ricadono orientate statisticamente. Nei setacciatori RETSCH, un azionamento elettromagnetico mette in movimento un sistema di molle/massa e trasferisce le oscillazioni alla pila di setacci. L'ampiezza può essere regolata in modo continuo fino a pochi millimetri.
Durante una setacciatura orizzontale i setacci si muovono orizzontalmente formando dei cerchi. La setacciatura orizzontale è consigliata per campioni aghi-formi, lunghi o fibrosi in quanto con una setacciatura orizzontale, difficilmente le particelle setacciate cambieranno il proprio orientamento sul setaccio.
In un setacciatore a rubinetto, un movimento orizzontale e circolare è sovrapposto a un movimento verticale generato da un impulso di battitura. I setacci a nastro sono specificati in vari standard per l'analisi granulometrica.
Il numero di confronti tra le particelle e le aperture del setaccio è sostanzialmente inferiore nei setacci a rubinetto rispetto a quelli a vibrazione (2,5 s-1 rispetto a ~50 s-1), il che comporta tempi di setacciatura più lunghi. D'altra parte, il movimento di battitura imprime alle particelle un impulso maggiore, pertanto, con alcuni materiali, come gli abrasivi, la frazione di particelle fini è solitamente più elevata. Con materiali leggeri come il talco o la farina, invece, la frazione di particelle fini è inferiore.
Il setacciatore a getto d'aria è uno strumento per la setacciatura singola, cioè per ogni processo di setacciatura viene utilizzato un solo vaglio. Il setaccio stesso non viene spostato durante il processo.
Il materiale sul setaccio viene spostato da un getto d'aria rotante: Un aspiratore collegato al setacciatore genera il vuoto all'interno della camera di setacciatura e aspira aria fresca attraverso un ugello a fessura rotante. Passando attraverso la stretta fessura dell'ugello, il flusso d'aria viene accelerato e soffiato contro la maglia del setaccio, disperdendo le particelle. Al di sopra della maglia, il getto d'aria si distribuisce sull'intera superficie del setaccio e viene aspirato a bassa velocità attraverso la maglia del setaccio. In questo modo, le particelle più fini vengono trasportate attraverso le aperture della rete nell'aspiratore o, facoltativamente, in un ciclone.
Nella setacciatura ad aria viene utilizzato un solo setaccio alla volta, che non viene spostato durante il processo di setacciatura. Un ugello rotante sotto il setaccio dirige un getto d'aria sul materiale da setacciare, facendo sì che le particelle si deagglomerino e vengano poi aspirate attraverso il setaccio. La setacciatura a getto d'aria è adatta per intervalli di dimensioni da 10 µm a 4 mm.)
La setacciatura a secco è il metodo più diffuso per la setacciatura riproducibile e comprende la setacciatura a vibrazione, orizzontale e a colpi verticali (detta anche Tap). Anche la setacciatura a getto d'aria è considerata un metodo di setacciatura a secco, ma si tratta di un processo speciale (vedi sotto). Se necessario, il campione viene preventivamente essiccato per evitare la formazione di grumi. Prima della setacciatura, il campione viene pesato, quindi inserito nel sistema di setacciatura e pesato nuovamente in un momento successivo.
La setacciatura viene utilizzata per determinare la percentuale del campione che rimane sul setaccio o che è più piccola della dimensione delle maglie selezionata. Se si deve effettuare una determinazione granulometrica delle varie frazioni (setacciatura), si utilizza una pila di setacci contenente diversi setacci con maglie di dimensioni diverse (40 µm - 125 mm).
Tuttavia, per garantire che i risultati siano riproducibili senza ombra di dubbio, il setacciatore deve essere impostato in modo completamente digitale. Inoltre, l'unità di controllo integrata deve essere costantemente monitorata per evitare modifiche e deviazioni involontarie durante il test.
La setacciatura a umido viene utilizzata per determinare le dimensioni delle particelle in campioni umidi, grassi o oleosi. È anche il metodo di scelta quando il materiale da analizzare è già presente in sospensione e non può essere essiccato, nonché per le particelle che tendono ad agglomerarsi (di solito < 45 µm), che altrimenti intaserebbero le aperture del setaccio.
Il materiale da setacciare viene sospeso e, come per la setacciatura a secco, applicato al setaccio più alto e poi risciacquato con acqua sotto vibrazione fino a quando il liquido che emerge da sotto la pila di setacci non è limpido. La setacciatura a umido viene effettuata nell'intervallo 20 µm - 20 mm.
Requisiti diversi, parametri di setacciatura diversi
Le impostazioni ottimali dei parametri dipendono dal materiale specifico. A seconda dello shaker a setacci, dell'intervallo, della velocità, del tempo di setacciatura, dell'ampiezza o anche della pressione negativa, possono essere rilevanti. Sebbene esistano numerosi standard e linee guida (internazionali) per i parametri di analisi granulometrica specifici del prodotto, per alcuni materiali è necessario determinare i parametri idonei sperimentalmente. Siamo lieti di assisterla.
Approfittate della nostra offerta per una test sieving gratuita!
Setacciatura orizzontale: Per scaglie, bastoncini... -> Le particelle lunghe rimangono sul setaccio
Setacciatura vibratoria: Passaggio longitudinale delle particelle attraverso i pori. -> Il campione sembra più fine
Diversi metodi di setacciatura portano a diversi risultati di setacciatura, che possono riflettersi nella distribuzione granulometrica. I diagrammi illustrano come il metodo di setacciatura orizzontale e il metodo di setacciatura vibratoria influenzino ciascuno le frazioni granulometriche. Mentre il metodo orizzontale ottiene una separazione specifica attraverso movimenti uniformi, il metodo di setacciatura vibratoria utilizza movimenti di lancio tridimensionali per una separazione alternativa. Ciò risulta in diverse distribuzioni di particelle, chiaramente mostrate nei diagrammi.
AS 450 control: 5 min, ampiezza 1mm
AS 400 control: 5 min, 170 rpm
Entrambe le volte è stato setacciato un campione identico di pezzi di legno
La setacciatura è un metodo comparativo. Ogni particella che può passare attraverso la maglia è di conseguenza più piccola della dimensione della maglia. La setacciatura considera solitamente le frazioni di volume o di massa di un campione. Il numero ($Q_0$), la lunghezza ($Q_1$) o l'area ($Q_2$) sono solitamente determinati con metodi ottici (ad esempio, Camsizer). Il problema: i Camsizer catturano solo i parametri di misurazione senza poter frazionare il campione.
Nella maggior parte dei casi, la dimensione $Q_3$ (volume) è adatta come parametro per una quantificazione affidabile della distribuzione granulometrica. Questo perché il volume è direttamente proporzionale alla massa ed è quindi la proprietà più semplice da utilizzare per determinare in modo affidabile la distribuzione granulometrica con il minimo sforzo.
Solo gli strumenti ottici forniscono informazioni sulla forma delle particelle
- A seconda dell'orientamento di caduta delle particelle, può essere rilevato in modi diversi.
- Gli stecchi possono essere rilevati come sfere o monete.
Quantificazione
Q0 numero
Q1 lunghezza
Q2 area (superficie o superficie di proiezione)
Q3 massa o volume
ComparabilitàDistribuzione di volume, superficie e numero, ad esempio di cubi che hanno lo stesso volume totale.
| Numero Q0 | 1 | 103 | 106 number |
| Lunghezza di Q1 | 10 | 1 | 0.1 [mm1] |
| superficie Q2 | 600 | 6,000 | 60,000 [mm2] |
| Volume Q3 | 103 | 103 | 103 [mm3] |
Diametro Equivalente
- Sfera: Diametro indipendente dal punto di vista - dimensione reale di 1 mm
- Striscia: La particella può passare lungo la maglia - la particella è più lunga di 1 mm di diametro equivalente.
- Moneta: Ha anche un diametro equivalente di 1 mm, ma può essere fino a 1,3 mm in realtà.
Analisi granulometrica
La dimensione formale delle singole particelle in una miscela viene definita “granulometria” e l'analisi granulometrica viene utilizzata per determinarla. La successiva distribuzione dimensionale delle particelle ha un'influenza significativa sulle proprietà di un materiale, sia dal punto di vista scientifico che tecnico.
A causa delle numerose differenziazioni e anche dei diversi metodi di determinazione, l'analisi granulometrica è considerata una disciplina indipendente dalla granulometria.
Metodi di analisi granulometrica
Sebbene esistano diversi metodi per analizzare e determinare le granulometrie, il diametro equivalente viene sempre determinato in tutte le varianti. La scelta del metodo da utilizzare dipende in larga misura dalla domanda, dalle possibili regolamentazioni e dalla gamma di granulometria stessa.
Le particelle più grandi, a partire da una dimensione di circa 40 mm, vengono solitamente misurate a mano o sulla base di fotografie, mentre la setacciatura viene spesso utilizzata per l'analisi granulometrica di particelle molto piccole, fino a una dimensione di 10 µm. Per la setacciatura, i setacci di diverse dimensioni vengono prima impilati l'uno sull'altro e bloccati in un setacciatore. Il campione viene quindi posto nel setaccio superiore (con il foro più grande) e sottoposto a un movimento di setacciatura definito per un certo periodo di tempo per garantire una setacciatura precisa.
Le particelle del campione vengono separate in base alle loro dimensioni sui setacci. Successivamente, viene determinata la percentuale delle singole frazioni rimaste sui setacci con fori di dimensioni diverse. Le percentuali di massa delle singole frazioni sono indicate come p3. La curva di distribuzione cumulativa Q3 fornisce informazioni sulle masse aggiunte delle singole frazioni. È comune fornire informazioni sulla dimensione del campione inferiore al 90%, al 50% e al 10%.
Caratterizzazione ottica delle particelle
L'analisi delle dimensioni delle particelle può essere effettuata anche con la tecnologia di misurazione ottica. A seconda della variante di misurazione, si possono fare affermazioni anche sulla forma delle particelle. L'intervallo di misurazione è compreso tra 0,3 nm e 30 mm, a seconda del sistema. La caratterizzazione delle particelle può essere effettuata in sospensioni, emulsioni, sistemi colloidali, polveri, granuli e materiali sfusi.
La nostra consociata MICROTRAC è un leader tecnologico, con una vasta rete globale e un'offerta impareggiabile nella caratterizzazione delle particelle.
SETACCIATURA PER IL CONTROLLO QUALITÀ
Tutti conosciamo il termine "qualità". È ampiamente utilizzato per descrivere un prodotto di valore particolarmente elevato. Tuttavia, la definizione esatta di qualità è la seguente: La qualità è la conformità delle proprietà definite con le proprietà rilevate di un prodotto, determinata dall'esecuzione di test. Un prodotto può essere definito di alta qualità se una misurazione di prova accerta che le proprietà desiderate rientrano in una determinata tolleranza. Se i valori misurati si discostano troppo, la qualità è inferiore. Molti materiali, naturali o artificiali, si presentano in forma dispersa (materiale che non forma un'unità coerente, ma è diviso in elementi che possono essere separati l'uno dall'altro, ad esempio un mucchio di sabbia). Le dimensioni delle particelle e la loro distribuzione all'interno di una quantità di materiale - cioè le frazioni di particelle di dimensioni diverse - hanno un'influenza cruciale sulle proprietà fisiche e chimiche.
Alcuni esempi di proprietà che possono essere influenzate dalla distribuzione granulometrica:
- La Forza del Cemento
- Il gusto del Cioccolato
- le proprietà di dissoluzione delle compresse
- la capacità di versamento e la solubilità delle polveri di lavaggio
- l'attività superficiale dei materiali filtranti
Questi esempi mostrano chiaramente quanto sia importante conoscere la distribuzione granulometrica, in particolare nel contesto dell'assicurazione della qualità dei prodotti sfusi per i processi di produzione. Se la distribuzione granulometrica cambia durante il processo di produzione, anche la qualità del prodotto cambierà.
Vibrosetacciatori RETSCH per risultati riproducibili
I setacciatori RETSCH coprono un ampio spettro di misurazione e applicazione per soddisfare le vostre esigenze. Diversi tipi di movimento di setacciatura e varie dimensioni dei setacci consentono di scegliere il setacciatore RETSCH più adatto a ogni materiale setacciabile. In questo modo si garantiscono risultati sempre precisi e riproducibili, naturalmente in conformità con il monitoraggio delle apparecchiature (DIN EN ISO 9001 e successivi).
Ci contatti per una consulenza gratuita
Grazie alla sua fitta rete internazionale composta da filiali, agenzie locali e società satellite, RETSCH è presente in più di 80 paesi garantendo elevati standard qualitativi e di competenza tecnica. Nei nostri laboratori applicativi, utilizzatori e potenziali clienti possono processare GRATUITAMENTE i propri campioni, in modo da poter valutare l'idoneità di sistemi proposti, prima di un eventuale acquisto. Le prove effettuate saranno inoltre accompagnate da un report di macinazione, riportante tutte le informazioni inerenti la prova (setting strumentali, strumenti ed accessori utilizzati)
