Micromeritics社のSediGraphは、粘度と密度が既知の液体中での粒子の沈降に基づいて、材料の粒度分布分析を提供するように設計されています。ストークスの法則は、沈降粒子の終端速度または沈降速度vから沈降粒子の等価球径を決定するために使用されます。重力加速度（定数g）は、残りの計算パラメータです。したがって、SediGraphで実装されているストークスの法則は、粒子径dpについて解かれ、式(1)で与えられます。
ストークスによって、抗力係数はゆっくりと移動する粒子の速度に本質的に依存しないことが示されました。式(2)で与えられるように、一般的に低レイノルズ数Re≤0.3に適用される層流領域内の速度で移動する粒子については、この仮定がよく成り立ち、3%以下の不確かさで粒子直径を計算することができます。
粒子速度は粒子直径の2乗で増加するため、レイノルズ数は粒子直径の3乗で増加することに注意。したがって、最高速度で沈降する粒子は、試料中に存在する最も大きな粒子となります。試料中に存在するすべての粒子がレイノルズ数0.3未満で沈降し、したがって所望の層流領域内で沈降することを確実にするために、存在する最大の粒子の沈降速度を層流領域に制限するのに十分な粘度を持つ懸濁液が必要です。式(1)と式(2)を組み合わせ、レイノルズ数を0.3に制限すると、式(3)を使用して、レイノルズ数0.3で沈降するように、存在する最大粒子dmaxを支持するのに必要な最小粘度ηminを計算することができる。
粘度はセンチポイズ、粒子径はマイクロメートル、密度はグラム当たり立方センチメートルといったように、慣例的な単位を使用する場合は、10の累乗などの変換係数が必要になる場合があることに注意。
様々な一般的な材料について、異なる最大径の粒子を支持するのに必要な最小粘度の値を表1に示す。これらの計算における懸濁液の密度は、35℃の水の密度です。これらの材料は、粒子骨格密度の値の広い範囲にわたる値を提供するように選択されています。この表で使用されている単位は、上記の慣用的なものである。35℃における水の粘度より大きい液体を示す最大径と粒子密度の組み合わせは、緑色で強調表示されています。必要最小粘度が35℃の水の粘度未満であることを示すものは、青色で強調表示されている。後者の場合、青色でハイライトされているものは水を使用することができ、前者の場合、緑色でハイライトされているものは、グリセロールやスクロースの添加など、水の粘度を変更する必要があることに注意してください。
表2は、グリセロールまたはスクロースの添加によって液体粘度が調整されたさまざまな水溶液に懸濁させたときの、レイノルズ数0.3のさまざまな材料の最大粒子を示している。示されたパーセンテージは、最終溶液の質量に対する添加された改質剤の質量、つまり(w/w)ベースである。
表3には表2と同様の情報が記載されているが、今回は懸濁媒体として一般的に使用される様々な有機液体について記載されている。これらの中には粘度が非常に小さいものがあり、分析対象の小さな粒子を十分に懸濁するためにしか使用できないことに注意すること。
Micromeritics社では、セディグラフで沈降粒度分析を行う際に使用する分散媒を製造しています。これらの分散媒のほとんどは有機系で、分散液を安定化させるために適切な界面活性剤が添加されており、水と反応する物質や水に溶解する物質の分析に有用です。W-11とW-12の2種類は水系で、分散液の安定化のために非イオン界面活性剤を使用しています。表4は、一般的なロットのSediSperse培地に懸濁した場合の、様々な物質の分析可能な最大粒子径です。
このように、セディグラフを用いて沈降粒度分析を行う場合、懸濁媒体の粘度は重要な要素の一つです。マイクロメリティックス社製のセディスペルス培地の使用を含め、様々な試料に対して適切な粘度を得るための様々な手段が提供されています。存在する最大粒子を支持する適切な粘度がないと、ストークスの法則を用いて計算した粒子径に誤差が生じることがあります。
