2種類の粉体A及びBの粉体層について、図1に示すように、種々の垂直応力(σ)を加えた状態で可動セルを水平方向に引っ張ることでせん断試験を行った。
得られたせん断応力(τ)の値をσに対してプロットした結果を図2に示す。
以下の記述のうち、正しいのはどれか。
2つ選べ。
ただし、τとσの間にはクーロンの式が成立するものとする。
クーロンの式 τ=μ・σ+C
μ:内部摩擦係数、C:付着力(いずれも定数)
(図1:粉体層のせん断試験装置の模式図。フタ、垂直応力σ、可動セル、固定セル、引張り応力、粉体層、せん断応力τを示す。図2:横軸を垂直応力(σ)、縦軸をせん断応力(τ)としたグラフ。粉体Aは傾きが大きい直線、粉体Bは傾きが小さい直線で示される。)
正解を2つ選んでください。
正答1・5
解説
正解は1と5。
図2より粉体Aはせん断応力-垂直応力直線の傾き(内部摩擦係数μ)が粉体Bより大きく、安息角はtanθ≈μの関係からμの大きい粉体Aの方が大きくなる。
内部摩擦の小さい粉体Bは粒子間の抵抗が小さくより流動しやすいため、オリフィスからの流出速度は粉体Aより大きくなる。
直線の垂直応力ゼロ切片(付着力C)は図から粉体Aの方が大きく、粉体Bの方が付着力が強いとはいえない。
滑沢剤の添加は一般に粒子間摩擦を低減するため内部摩擦係数は小さくなる方向に働き、造粒により流動性が改善されれば通常はグラフの傾き(内部摩擦係数)は小さくなる方向に変化する。