サンプルの密度測定は、原材料と最終製品の両方に重要な品質パラメータです。 各種の技術により、金属、プラスチック、化学薬品、潤滑剤、食品などの固体、粘性物質、液体の素材を正確に測定できます。

品質管理での密度

密度の変化によって示される原材料のばらつきは、最終製品の機能性や品質が損なわれる原因になります。原材料の密度測定を使用して、材料の純度を確認できます。ある物質に安物の代替品が混ぜられていると、その混合物の密度は混ぜる前とは異なる密度になります。

密度は均質性を保つためにも使用できます。製造された部品が均質でないと、強度や亀裂抵抗などの性能特性に影響が及びます。例えば部品内部に含まれる気泡は、加圧下に置かれた部品が破損に至る原因になります。部品のランダムサンプリングは、品質状況を監視するシンプルでコスト効果の高い方法です。

正確な計量が欠かせない理由

密度測定のために研究室でよく使われる重量分析法は、浮力の技法、押しのけ原理、ピクノメーターメソッドです。

最も広く使われている方法は浮力の技法で、流体に沈められた物体の重さの見掛け上の損失は押しのけられた流体の重さと等しい、というアルキメデスの原理に基づきます。紀元前200年から存在するこの古代の原理は、重量法で密度を測定するためにまさに現在使われているものです。このため、密度を正確に測定できるかどうかは、計量値の正確さに大きく依存します。

浮力メソッド - アルキメデスの原理の実演

アルキメデスの原理では、部分的または完全に流体に沈められた物体には上向きの浮力がかかる、とされています。この浮力の度合いは、その物体が
押しのけた液体の重量に等しくなります。

密度以外の測定対象についても、デジタル密度計を使用することで液体サンプルの比重や他の関連する特性（アルコール度数、BRIX、API度など）を高精度、短時間で測定できます。
 

密度測定は、原材料と最終製品の両方にきわめて重要な品質パラメータです。正確な密度測定の結果を得るには、考慮すべき多くの要因があると考えられます。密度/比重測定についてのサポートや天びんまたは比重測定用キットのご購入アドバイスなどをご希望の場合は、当社の専門スタッフがご相談に応じます。
弊社までお気軽にお問い合わせください。

気泡

密度測定における最大の誤差原因は、サンプルの湿潤性に限界があることです。サンプルを液中に浸したとき、サンプルと機器に付着しているすべての気泡を除去することが非常に重要です。少しでも気泡が残っていると、浮力効果が起こり密度計算を歪める原因になります。（直径1mmの気泡は0.5mgの浮力を生じます。）以下をお勧めします。
 

• 湿潤剤または有機液体を使用します（数滴の潤湿剤を添加したときの蒸留水による密度変化は無視して問題ありません）。
• 耐溶剤性の固体を脱脂します。
• 定期的に機器を清掃します。
• 液浸する部分を素手で触らないこと。
• 固着する気泡は毛先の細いブラシで除去します。
   

温度

固体は通常、周囲温度の変動に対してほとんど反応しないので、それによる密度変化は無視できるほどです。ただし、密度/比重測定は置換液を用いて実施されるため、温度を考慮する必要があります。温度は液体に対してより影響し、1°Cあたり0.1~1%の度合いで密度の変化が生じます。

この影響は結果の小数点以下第3位に見られます。正確な結果を得るには、すべての密度/比重測定において、置換液の温度を常に考慮することをお勧めします。密度の値は専用のデータベースに用意されています。最も重要な参照液（H₂Oとエタノール）の密度は天びんに保存されています。

計量

上述のように、計量は正確な密度測定で重要な役割を果たすため、使用する天びんが密度アプリケーションのニーズに適合することが重要になります。少量のサンプルでは、天びんの最小計量値を考慮する必要があります。これを下回るサンプルの計量では、必要な正確さのレベルを確保しているという信頼性を得られません。

データ処理

サンプルデータ、計量値、密度計算を手書きで転記する場合は、時間がかかりミスが起こりやすくなります。

1mg以上の最小表示機能を備えた大半のメトラー･トレド分析天びんと上皿天びんでは、手軽に天びんに取り付けられる比重測定用キットと併用して、浮力の技法により密度を簡単に測定できます。

天びんを使用して固体の密度を測定するプロセスは簡単で便利な上に、重量とは無関係に部品の体積を測定する他の方法に比べて信頼性の高い結果をもたらします。 比重測定用キットを加えて標準的なラボ用天びんを転換することで、この簡単な測定手順を実施するためにわざわざ専用の機器を購入する必要がなくなります。このように、比重測定用キットアクセサリを購入すれば非常にコスト効率的な投資になります。既知の容積のガラスシンカーを加えることで、比重測定用キットを液体サンプルの密度測定にも使用できるようになります。

内蔵の密度測定アプリケーションでは手順に従い操作指示が表示され、初心者のオペレータでも容易に使用できます。 さらに以下のような利点があります。
 

• 個別のプロセスニーズに対応する高い柔軟性。
• 参照液体の温度調整を含む、固体と液体の自動密度計算。
• 複数サンプルの統計的評価。
• ユーザー、サンプルID、ロット番号、時刻/日付を含むあらゆる結果は印刷またはUSBメモリに保存可能。
   

かさばるサンプルの密度測定

比重測定用キットには適さない多量のサンプルでは、0.1gと0.01gの最小表示を備えたメトラー･トレドの上皿天びんを転用し専用のフックを追加することで天びんの下で計量できます。密度測定の原則はまったく同じで、サンプルを空気中で測定し参照液の中でもう一度測定します。

メトラー･トレドのラボ用天びんを使用して簡単に密度を測定する方法をご覧ください。 比重測定用キットにより、固体、液体、多孔質や粘性の物質の密度/比重を測定できます。 手順に沿った操作指示と自動計算により、プロセス全体が容易になります。

プラスチックの密度/比重測定は、プラスチックの品質を維持するために不可欠です。 このアプリケーションノートでは、アプリケーション内蔵のメトラー・トレドのMS-TS、ML-T、またはME-T分析天びんと比重測定用キットを使用し固形プラスチック部品の密度を簡単に測定する方法を解説します。