Bepalen van de maaswijdte in een zeefset

Datum: November 2015

Principe: Maaswijdte van een zeef bepalen m.b.v. een microscoop.

Materiaal:

  • USB Microscoop
  • PC met bij de microscoop behorende software en Excel
  • Zeefset
  • Geo driehoek

Uitvoering:

  • Neem een zeef en leg deze onder de USB microscoop.
  • Start de software op en stel het beeld scherp, zoom daarbij in op een enkel maas.
  • Activeer de lengtebepaling.
  • Vink aan welke vergroting men gebruikt (hoog/laag)
  • Voer afstandsmetingen uit zoals weergegeven in nevenstaand schema.
  • Noteer de gemeten afstanden.

  • Schuif door naar een andere maas, en herhaal de metingen.
  • Voer in totaal 3 van deze metingen uit.
  • Voer de meetresultaten in in Excel en bereken de maaswijdtes.
  • Voer een controlemeting uit door een geodriehoek op de zeef met de grootste maaswijdte te leggen.
  • Schuif het geheel onder de USB microscoop
  • Probeer een maas te identificeren waar de markeringen van de geodriehoek precies op een van de draden vallen en maak een foto.

 

Resultaten:

De resultaten zijn samengevat in onderstaande tabel.
Door gebruik te maken van de stelling van Pythagoras en door aan te nemen dat men met vierkanten te maken heeft kan men de diagonaalwaarde terugrekenen naar maaswijdtes.
In het eindresultaat zijn de rechte metingen en de diagonaal metingen wederom gemiddeld.
Controlemeting
De controlemeting met de geodriehoek laat zien dat de maaswijdte inderdaad iets groter is dan 2 mm zoals gemeten met de software.

De vier verschillende zeven bekeken onder de USB microscoop.

Discussie:

Uiteraard al eerder vermeld is dat ik lid ben van GEA’s Werkgroep Zand, waarbij we verschillende zandsoorten bekijken met een mineralogische en geologische blik. Een van de analysemethodes die men gebruikt als men een zandmonster heeft is het scheiden van het zand in verschillende zeeffracties die dan elk een bepaalde deeltjesgrootte verdeling bevatten (ASTM C136), de zogenaamde zeefanalyse. Zoals het woord al aangeeft bereikt men dat door het zand door een stapel zeven met een steeds kleinere maaswijdte (de lengte van de opening tussen de draden) te “gieten”. Professionele, gekalibreerde, zeefsets zijn duur en daarom heeft een van onze medeleden een set goedkopere zeefsets laten maken uit gaas en PVC buizen (zie de foto hieronder). Deze heb ik nu al een tijdje in mijn bezit en ze werken goed. De vraag waar men eigenlijk wel een goed antwoord op wil hebben is wat de maaswijdte van elke zeef is. Bij nader inzien kon mijn Celestron USB microscoop helpen daar antwoord op te geven. De bijgeleverde software maakt het nl. mogelijk om afstandsmetingen uit te voeren. Zoals beschreven in deze experiment pagina heb ik dat uitgevoerd.
De diagonaalmetingen heb ik meegenomen omdat men dan over een iets groter afstand meet hetgeen de meetfout misschien iets kleiner maakt. Tijdens de analyse ben ik tot de conclusie gekomen dat het schijnbaar weinig uitmaakt. Het helpt in ieder geval wel elke gemeten maas goed te karakteriseren. Om de meting nog nauwkeuriger te maken had ik eigenlijk gewoon meer mazen over een groter oppervlak moeten doormeten. Ik heb echter het gevoel dat het niet zoveel zou uitmaken. Nog belangrijker is echter dat de eerste controlemeting met de geodriehoek aangaf dat de gebruikte meetmethode redelijk lijkt te kloppen. Het liefst zou men echter graag de resultaten nog op een andere manier controleren. Bedacht werd om dat te doen aan de hand van de specificaties zoals ze in de nota waren opgegeven. In onderstaande vergelijkingstabel behoeven de waardes zoals ze op de Nota vermeld stonden enige toelichting. Zo te zo te zien staat "mw voor maaswijdte en "my dr" voor draaddikte en zijn de getallen in microns uitgedrukt.

Het eerste wat dan opvalt is dat de getallen voor de maaswijdte niet exact met elkaar overeenkomen. Dan rijst onmiddellijk de vraag of we het verschil kunnen verklaren.
Om daar meer inzicht in te krijgen heb ik nogmaals een meting met de microscoop uitgevoerd maar nu ook met de bedoeling wat meer kengetallen, waaronder de draaddikte, te verzamelen. Het eerste wat dan weer opvalt is dat de meting voor de draaddikte wel overeenkomt met de in de Nota opgegeven waarde.

De vraag die men uiteindelijk wil beantwoorden is of men beter de metingen kan vertrouwen of de waardes die opgegeven staan in de factuur. De volgende overwegingen spelen dan een rol:

  • De “ruwe” 2 mm check geeft vertrouwen in de metingen met de microscoop.
  • De draaddikte meting komt aardig overeen met degene die vermeld wordt op de factuur.
  • Ik denk dat men gemakkelijker een zeer nauwkeurige draaddikte kan maken in een fabriek dan een maaswijdte. Vlechten is complexer. De kans op fouten maken is groter. Al met las is vlechten dan waarschijnlijk ook duurder.
  • Voor “echte” deeltjesgrootte metingen maakt men gebruik van gekalibreerde zeven (met certificaat). Deze zeefsets zijn niet gekalibreerd.
  • Ik vermoed dat voor de meeste toepassingen waar deze zeven gebruikt worden de exacte maaswijdte niet zo belangrijk is.

Al deze redenen afwegend kan men met grote mate van waarschijnlijkheid aannemen dat de microscoop metingen voldoende betrouwbaar zijn.

Conclusies:

  • De USB microscoop metingen zijn betrouwbaar en de berekende maaswijdtes zullen aardig overeenkomen met de werkelijkheid.
  • Achteraf bekeken, niet geheel verrassend, wijkt de gemeten maaswijdte een beetje af van de opgegeven specificatie van de gebruikte zeven.

Literatuur:

  • J.M. Coulson, J.F. Richardson; "Chemical Engineering Volume Two"; 3rd Ed.; Pergamon; 19885; ISBN 0080229190; p. 1-12.
  • Robert H. Perry, Don Green; "Perry's Chemical Engineers' Handbook"; 50th Ed.; McGraw-Hill; 1984; ISBN 007066482X; p. 21-10 tot 21-19. 

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Opmerkingen:

Achtergrondinformatie:

Deeltjesgrootte

De deeltjesgrootte van een deeltje wordt  bepaald door de kleinste dimensie, bv. de diameter. Deze wordt meestal uitgedrukt in micron.

Er zijn verschillende technieken om deeltjesgroottes te bepalen bv:

  • Laserdiffractie
  • Disk centrifugatie
  • Dynamische lichtverstrooiing (DLS)
  • Micro flow imaging
  • Zeefanalyse

Zeefanalyse blijft nog steeds een veelgebruikte, goedkope en eenvoudige techniek voor bepaling van deeltjesgrootte.

Er zijn twee types zeefanalyses:
Droge zeving (geëigende methode voor zandmonsters)
Het monster wordt gedroogd, fijngemaakt, afgewogen en op de zeven gebracht De zeving wordt uitgevoerd door het zevenstel met een schudmachine te schudden De zeefrest op elke zeef wordt gewogen Praktische benedengrens ca. 53 µm

Natte zeving
Het monster wordt met water besproeid totdat uit de onderste zeef (63 µm) alleen nog schoon water stroomt. Alles wordt gedroogd en eventueel nagezeefd en gewogen Praktische benedengrens ca. 20 µm.
Mesh getal en maaswijdte

De maaswijdte is een eigenschap van een net of zeef die op verschillende manieren gemeten worden:

  • De maaswijdte geeft het aantal gaten per oppervlakte-eenheid aan, veelal in inch2.
  • De maaswijdte geeft de afstand tussen twee draden aan, veelal in mm.
  • Het 'mesh' getal geeft het aantal openingen per inch aan.

Hoe hoger het mesh getal hoe fijner de deeltjes die door het zeef passen.

Het is belangrijk zich te realiseren dat het meshgetal geen exacte meting van een deeltjesgrootte aangeeft. Zeven kunnen gemaakt worden van verschillende draaddiktes. Des te dikker de draad, hoe kleiner het deeltje dat nog door de opening past.

In nevenstaande tabel zijn de deeltjesgroottes dus bij benadering.

 

 

25/12/2015