カーボンブラックのボイドボリューム(空隙容量)を測定するための装置です。
(ASTM用測定装置としては一度完成しましたが更なる改善を加えたいと考えています。)
加圧部にステップモーターとロードセルを採用する事で高い再現性を可能にします。
ASTM規格D6086/D7854
ボイドボリューム(空隙容積)は粉体の粒子間に含まれる空間の量を示し、 吸油量(oil absorption)は粉体が液体を保持できる能力を示す指標です。
両者は「粉体が持つ内部・外部の空隙」や「粒子の形状・凝集構造」に依存するため、一般的には相関があります。
しかしながら、吸油量は単なる空隙容積だけでなく、粒子表面の性質(表面エネルギー、親油性、粗さ)や多孔質内部のキャピラリ効果(毛細管現象)にも影響を受けるため、一次直線的な関係では説明しきれない場合が多くあります。
そのため、測定対象の粉体ごとに2次曲線(またはそれ以上の高次関数)、 経験式、回帰モデルを使って検量線を作成しないと、吸油量をボイドボリュームから精度よく推定するのは難しいのではないかと考えています。
(生産現場での品質管理用としての活用であれば問題無いのかもしれません)
ただし、圧縮によるボイドボリューム測定に関しては、高い再現性がある事、測定が比較的容易であることから今後多様なデータが蓄積され粉体の各分野で活用されていく可能性があるのではないかと考えで開発をさらに進めています。
(ASTM用装置としてだけではなく応用として、ある程度の容積まで加圧し電気を加えた場合の圧力変化を観察等)
測定装置の構造(ASTM)
サンプルを一定加圧速度で圧縮し、指定された圧力に達した時の体積と真密度から計算された体積との差をボイドボリュームとする

(サンプルによりP1とP2の差(P3)は変化します)
50Mpaでの測定例
SRBの吸油量とボイドボリューム測定値の間に相関は有るがサンプルによって傾向は変化します。

稀に次の様な場合もあります(OANは異なります)