背景介紹

木纖維是一種100%可再生的有機材料，被廣泛應用於不同領域，例如建築材料、動物墊料以及生質能發電等，在這些應用中，木材會被切碎成細小的木片或薄片，或研磨成鋸屑，而這些顆粒的大小和形狀不僅會影響後續生產的塑合板(chipboards)均勻性，其強度與生產工藝的參數也會受到影響，像是會影響如木材作為生質燃料在引擎內進行氣化的過程或是其熱解過程(pyrolysis process)。
 

如何進行木粉顆粒的品質管理 

過往，木片的粒徑分布通常透過篩網法（sieve analysis）進行測量，然而這種方法存在嚴重的缺點，例如耗時、由於顆粒在實驗後會沾黏在篩網上，因此需要在每次分析後徹底清潔篩網，此外，通過篩網法能獲取的資訊十分有限，在許多情況下，除了獲得粒徑分布外，更需要測量木片的長度和直徑，但篩網法幾乎無法提供此類資訊，最致命的是顆粒的長度可能會以無法預測的方式影響篩網測量，導致結果失真，例如，長顆粒比起具有相同直徑的短顆粒更難通過篩網。


以 Camsizer 進行木頭粉末的粒徑分析 

本次實驗使用 CAMSIZER X2的乾式分散模組X-Jet（參見圖一）對兩個木纖維樣品進行了分析，分散壓力設定為30 kPa，由於樣本中最大纖維長度可達 10 mm，因此測量時使用了XL分散噴嘴，X-Jet提供多種噴嘴可選擇，其中標準尺寸的噴嘴孔徑為4 mm，此外，還有2 mm、9 mm（XL）和14 mm（XXL）孔徑的噴嘴可供使用。
 
圖一：CAMSIZER X2測量原理（左）: 實驗過程中，顆粒會分散在氣流中，並用兩台攝影機以每秒擷取超過300張顆粒的影像進行最後的統計分析，最常使用的噴嘴孔徑為4mm（右圖中間），更大的噴嘴則可用於分析較大的顆粒

測試結果顯示，使用 X-Jet 模組在20 kPa（0.2 bar）低壓分散條件下，測量了「顆粒寬度」與「顆粒長度」（下圖二），值得注意的是顆粒的長度與寬度是在同一次測量中同步分析的，圖三展示了部分測量樣品的影像，顆粒的長度與寬度的差異清晰可見。
 
為了驗證測量結果的高度可重現性，每個樣品的測量均重複進行，結果顯示，紅色與綠色曲線，以及藍色與紫色曲線完全重疊，證明了測量的一致性，形狀分析的結果（長寬比）則顯示於圖四。

圖二：測試顆粒的長(左)與寬(右)


圖三：CAMSIZER X2的BASIC相機記錄的典型影像，比例尺為1 mm，可以看出即使是最大的樣品纖維（長達 10 mm），也可以使用X-Jet模組進行精確分析


圖四：使用CAMSIZER X2獲得的形狀測量結果，此圖顯示了具有幾乎相同長寬比（寬度除以長度）的兩種樣品疊圖
 
 

範例: 鋸屑(Saw dust) 

CAMSIZER X2的一大優勢在於其寬廣的測量範圍，且無需更換硬體，即可同時分析長達數毫米的大型木纖維以及細鋸屑（D50= 355 µm），下圖五顯示的結果為同一鋸屑樣本的兩次連續測量（粒徑定義：顆粒最短邊 xc_min），黑色星號表示對應的篩網分析結果，與CAMSIZER X2的測量結果完全一致，這意味著Camsizer能夠完全取代傳統的篩網法。

圖五：使用X-Jet模組在30kPa下測量的細磨木粉（鋸屑）的粒徑分析，測量的再現性非常好（紅色和綠色曲線）；此外，CAMSIZER X2 結果與篩網分析結果完全一致（黑色*），代表了方法的可比性
 

結論: 

CAMSIZER X2 適用於木纖維與木粉等木質材料粒徑與形狀分析，透過先進的影像分析技術，可在數分鐘內完成有效分散與準確測量，與篩分分析相比，分散的狀況更可靠，並且可以根據樣品特性調整分散壓力，將清潔工作減少到最低限度。 

Camsizer X2的優勢: 

▪️寬廣的測量範圍，適用於從粉塵到木片的測量 
▪️高再現性與可重複性 
▪️顆粒形狀分析 
▪️長度與直徑的獨立測量
▪️測量結果可與其他技術（如篩網法）比較 
▪️檢測過大顆粒 
▪️測量速度快速（通常每次測量1-3分鐘，每小時可進行20次測量） 
▪️幾乎無需維護 
 


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