밀도 측정

저울과 밀도 측정 키트를 사용한 고체, 액체 및 점성 물질의 밀도 측정

고체 밀도 측정을 위한 최고의 절차는 부력 및 변위 분석법이며 두 분석법 모두 아르키메데스 원리를 기반으로 합니다. 이러한 분석법의 전제조건은 알려진 밀도를 가지고 있으며 샘플 물질과 반응하지 않지만 완전히 적시는 액체를 사용하는 것입니다. 습윤제를 액체에 추가할 수 있습니다.

통합 저울 Application은 단계별 지침을 제공합니다. Excellence Level 저울에는 5가지 다른 밀도 측정 분석법을 위한 업무 프로세스가 있습니다. 고급 및 표준 레벨 저울에는 2가지 다른 밀도 측정 분석법을 위한 업무 프로세스가 있습니다.

밀도 측정 키트와 함께 옵션으로 제공되는 10 mL 유리 싱커를 통해 액체 밀도를 측정할 수 있습니다. 공기 및 액체에서의 싱커 중량 차이를 통해 밀도를 계산합니다. 또한 비중병 또는 디지털 밀도계를 사용할 수 있습니다.

가벼운 샘플이 액체 아래에 고정되며 표면으로 떠오를 수 없도록 밀도 측정 키트의 칭량 배스킷을 뒤집을 수 있습니다. 부력이 배스킷 장치보다 클 경우 밀도 측정 키트의 상단 칭량 팬에 추가 중량을 놓고 밀도 측정 절차를 재시작합니다. 또는 낮은 밀도를 가진 다른 기준 액체를 사용합니다.

습윤제 몇 방울을 기준 액체에 추가합니다. 용존 가스를 배출하기 위해 하루 동안 세워둡니다. 샘플 및 밀도 측정 키트에서 기포를 털어 내기 위해 부드러운 솔을 사용합니다.

밀도 측정 정확도는 분석법(기포 등) 및 온도 측정 허용공차와 중량 분석 측정 정확도에 의해 영향을 받습니다. 모든 저울의 모든 측정치는 불확실합니다. 이러한 불확도를 이해하는 것이 정확한 칭량 결과를 보장하는 키입니다. 칭량 기기의 정확도를 결정하는 것은 해독도가 아니라 반복성 및 최소 순 샘플 중량입니다.

귀하의 요구사항에 맞는 적절한 저울을 찾기 위해 칭량하고자 하는 최소량과 이를 정확하게 칭량(즉, 허용공차 수준)하는 방법을 파악해야 합니다.

메틀러 토레도의 글로벌 칭량 표준인 GWP^{^®}를 통해 귀하의 Application 요구사항에 부합하는 올바른 저울을 선택할 수 있습니다. 무료 저울 권장사항은 현지 담당자에게 문의하십시오. 기존 저울이 품질 요건을 충족하는지 확인하십시오.

GWP 컨설팅

ISO 1183-1 규정준수와 관련해 0.1 mg 이하의 해독도를 가진 저울이 필요하며 샘플 질량은 가급적 최소 1 g이어야 함을 명시합니다. 해독도 0.1 mg을 가진 저울에서 최소 1 g의 샘플을 칭량하는 것은 일반적으로 저울의 최소 순 샘플 중량 요건을 어기는 것이 아닙니다. 하지만 필요한 프로세스 허용공차와 연계해 필요한 저울 정확도를 고려해야 합니다. 무료 GWP^{^®} Recommendation 서비스는 귀하의 특정 요구사항에 맞는 올바른 저울 선택을 돕습니다.

GWP 컨설팅

밀도 측정 프로세스에 여러 단계가 있으며 때로 저울이 안정화되는 데 있어 대기 시간이 너무 길어서 특히 여러 가지 업무로 바쁠 때는 쉽게 잊을 수 있습니다. 통합 저울 Application은 단계별 지침을 제공합니다. 확인 버튼을 눌러 각 지침을 확인하기 때문에 귀하가 어디에 있는지 항상 알 수 있습니다.

바코드 리더를 저울에 연결하여 샘플 ID, 로트 번호 및 주문 번호 등의 메타 데이터를 오류 없이 직접 판독할 수 있습니다. 메틀러 토레도의 P-50 프린터 라인을 이용해 메타 데이터, 측정 날짜 및 시간을 결과와 함께 인쇄할 수 있습니다.

일련의 밀도 측정을 할 경우 메틀러 토레도 저울의 통계 옵션은 데이터 추세를 빠르게 식별하여 해당되는 행동에 대한 결정을 내리는 데 도움을 줍니다.

XPE, XSE, MS-TS, ML-T 및 ME-T 저울은 가장 흔하게 사용되는 기준 액체에 대한 내장 밀도 데이터베이스를 갖고 있습니다. 밀도 값은 입력 온도에 따라 조정됩니다.

XPE, XSE 및 MS-TS 저울의 밀도 어플리케이션은 모든 계산을 수행합니다. 온도를 입력하고 사용한 기준 액체를 선택하기만 하면 됩니다. 저울은 중량 값을 기록하고 밀도를 자동으로 계산합니다.

MS-TS, ML-T 및 ME-T 저울의 밀도 어플리케이션을 통해 밀도 측정 시리즈 보고서를 생성하여 이를 인쇄하거나 USB 스틱에 저장할 수 있습니다. LabX 소프트웨어와 함께 XPE 및 XSE 저울은 그래프와 차트가 포함된 높은 수준의 맞춤 보고서를 제공하며 LIMS 또는 EPR로 보고서를 곧바로 전송할 수 있습니다.

개요
어플리케이션
자료
관련 제품
추가 정보

샘플의 밀도 측정은 원료 및 완제품 모두에 있어 중요한 품질 파라미터입니다. 다양한 기법을 통해 고체, 점성 및 액체 물질의 밀도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 예: 금속, 플라스틱, 화학물질, 윤활제 및 식품.

품질 관리를 위한 적합한 밀도

밀도 변화로 표시되는 원료의 변화로 인해 완제품의 기능 또는 품질에 해로운 결과가 발생할 수 있습니다. 물질의 순도를 확인하기 위해 원료의 밀도 측정을 사용할 수 있습니다. 물질에 값싼 대용품이 포함된 불순물이 섞일 경우 복합 물질의 측정 밀도는 순물질과 다르게 됩니다.

밀도 또한 균질성 보장에 사용될 수 있습니다. 제조된 부품이 균질하지 않을 경우 강도 및 균열 저항성 등의 핵심 성능 속성이 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들어 응력을 받는 곳에 배치될 때 내부 기포로 인해 부품이 결국 고장날 수 있습니다. 부품의 무작위 샘플링은 지속적인 품질 모니터링을 위한 간단하고 비용 효과적인 방법입니다.

정확한 칭량이 중요한 이유

밀도 측정을 위한 일반적인 실험실 중량 분석 측정 절차는 부력 기법, 변위 원리 및 비중병 분석법입니다.

가장 널리 사용되는 분석법은 아르키메데스 원리를 활용하는 부력 기법입니다. 액체에 잠긴 물체가 대체하는 액체의 중량과 동일한 중량의 손실을 입게 된다는 것을 말합니다. 밀도 중량을 측정하는 데 있어 기원전 200년경의 고대 원리가 지금 정확히 사용되고 있습니다. 그러므로 정확한 밀도 측정은 정확한 중량 값에 크게 좌우됩니다.

자세한 내용에 대해 더 알아보려면 다음 섹션 중 하나로 이동하십시오.

Application 업무 프로세스 및 문제
메틀러 토레도 솔루션
FAQ

고체 샘플의 밀도 측정 업무 프로세스

부력 방식(Buoyancy Method) – 아르키메데스 원리 실행

아르키메데스 원리는 액체에 부분 또는 전체가 담긴 물체의 경우 위로 향하는 부력을 경험하게 됨을 설명합니다. 이 부력의 규모는 물체에 의해 대체되는 액체의 중량과 동일합니다
.

고체는 공기(A)에서 칭량된 다음 알려진 밀도를 가진 보조 액체(B)에서 칭량됩니다. 고체 ρ의 밀도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

Calculation formula for density in solid sample

ρ = 샘플 밀도

A = 공기 중 샘플 중량

B = 보조 액체의 샘플 중량

ρ₀ = 보조 액체의 밀도

ρ_L = 공기 밀도

이는 자릿수 밀도 변화를 °C당 0.001 ~ 0.1로 일으킬 수 있으므로 액체 온도를 고려해야 하며 이러한 효과는
결과의 소수점 3자리에서 확인할 수 있습니다.

	중량 분석 측정, 부력	중량 분석 측정, 변위	비중병	디지털 밀도계
분석법	보조 액체용 비커는 플랫폼 위 또는 저울 아래에 있습니다.	보조 액체용 비커는 저울 위에 있습니다.	지정된 부피의 유리 비커	진동 튜브 기술
다음에 적합	고체 액체(유리 싱커 사용)	반죽 물질(감마 스피어 사용) 액체(유리 싱커 사용) 고체	액체, 분산 분말 과립	액체 기체
장점	빠른 프로세스 샘플 크기와 관련한 유연성 이미 사용 가능한 칭량 기기	빠른 프로세스 이미 사용 가능한 칭량 기기	정확한 분석법 이미 사용 가능한 칭량 기기	빠른 프로세스 Peltier 요소를 통한 정확한 온도 제어 자동 밀도 측정 작은 샘플 부피
단점	온도에 민감 매우 주의하여 샘플을 적셔야 함 기포가 발생되면 안됨	온도에 민감 큰 샘플 부피가 필요	온도에 민감 노동 집약적 시간 소모적 기포가 발생되면 안됨	점성 샘플에 점도 수정이 필요합니다(현대 기기에서 이용 가능).

샘플(고체 또는 액체) 질량 및 부피를 알 경우 밀도를 계산할 수 있습니다.

Calculation of density by mass and volume

부피 관련 난제

샘플을 정확하게 칭량하는 것은 매우 간단하지만 샘플 부피를 정확하게 측정하는 것은 어려울 수 있습니다.

부력

부력 방식은 두 가지 다른 매체에서 샘플 칭량이 두 번 포함되기 때문에 부피 측정 문제를 방지합니다. 그러므로 두 상황에서 부피는 일정한 것으로 추정할 수 있습니다.

변위

가장 간단한 변위 분석법 Application에서 고체 샘플 부피는 샘플이 담기게 되는 액체의 레벨 상승을 관찰함으로써 측정됩니다.
반면에 부피를 알 수 없는 물체가 밀도를 알 수 없는 액체에 담기게 될 경우 중량 값(공기 및 액체) 차이를 이용해 액체 밀도를 측정할 수 있습니다.

비중병

비중병은 특별하게 디자인된 유리 플라스크로 지정된 부피를 가집니다. 액체 밀도를 측정하는 데 주로 사용됩니다. 실험 중에 비중병이 우선 빈 채로 칭량된 후 액체로 채워집니다. 비중병의 부피로 나눈 차이(즉, 샘플 질량)는 샘플의 밀도입니다.
또한 비중병 분석법은 분말 샘플 또는 입자의 밀도 측정에 사용할 수 있습니다.

디지털 밀도계

속이 빈 유리 튜브는 일정한 진동수로 진동합니다. 튜브가 여러 물질로 채워지면 진동수가 변합니다. 샘플의 질량이 높아질수록 진동수는 낮아집니다. 디지털 밀도계는 주파수를 측정하고 이를 밀도로 변환함으로써 작동합니다.

이러한 네 가지 다른 분석법 비교 시 아래 표를 참조하십시오.

	중량 분석 측정, 부력	중량 분석 측정, 변위	비중병	디지털 밀도계
분석법	보조 액체용 비커는 플랫폼 위 또는 저울 아래에 있습니다.	보조 액체용 비커는 저울 위에 있습니다.	지정된 부피의 유리 비커	진동 튜브 기술
다음에 적합	고체 액체(유리 싱커 사용)	반죽 물질(감마 스피어 사용) 액체(유리 싱커 사용) 고체	액체, 분산 분말 과립	액체
고체 샘플 측정 원리	샘플은 공기 중에서 한 번 칭량되고 알려진 밀도를 가진 보조 액체에 한 번 담가집니다. 알려진 밀도를 가진 액체 및 두 개의 질량 값으로부터 고체 샘플 밀도를 측정할 수 있습니다. ρ,= 샘플의 밀도 A,= 공기 중 샘플 중량 B,= 보조 액체의 샘플 중량 ρ0,= 보조 액체의 밀도 ρL,= 공기 밀도	샘플을 담그기 전과 후에 알려진 밀도를 가진 보조 액체가 칭량됩니다(용기 중량을 사용해 직접 질량 차이를 측정할 수 있음). 질량 차이 및 액체 밀도를 사용해 샘플 부피를 측정할 수 있습니다. 그런 다음 샘플 질량을 함께 사용해 밀도를 계산합니다.	비중병이 우선 빈 채로 칭량된 후 알려진 밀도를 가진 기준 액체로 채워집니다. 깨끗하고 건조한 비중병에 분말이 추가됩니다. 분말 샘플의 중량을 측정하기 위해 칭량을 합니다. 그런 다음 비중병이 같은 액체로 채워지며 분말은 완전히 용해되어야 합니다. 비중병이 다시 칭량됩니다. 그런 다음 대체된 액체 중량을 측정할 수 있기 때문에 분말 밀도를 계산할 수 있습니다.	해당 없음
액체 샘플 측정 원리	알려진 부피를 가진 기준 물체(유리 싱커)는 공기 중에서 한 번 칭량되고 알려지지 않은 밀도를 가진 액체에서 한 번 칭량됩니다. 알려진 밀도를 가진 기준 물체 및 두 개의 질량 값으로부터 액체 밀도를 측정할 수 있습니다. ρ,= 액체 샘플 밀도 α,= 중량 보정 계수(0.99985), 조정 중량의 대기 부력 고려 A,= 공기 중 기준 물체 중량 B,= 액체 내 기준 물체 중량 V,= 알려진 부피를 가진 기준 물체 ρL,= 공기 밀도	기준 물체를 담그기 전(용기 중량)과 후에 밀도를 알 수 없는 액체의 중량을 측정합니다(감마 스피어 또는 유리 싱커 사용). 질량 차이 및 부피를 알 수 있는 기준 물체를 사용해 액체 샘플 밀도를 측정할 수 있습니다.	비중병이 우선 빈 채로 칭량된 후 액체 샘플로 다시 채워집니다. 비중병 부피로 나눈 질량 차이는 액체 밀도입니다.	샘플은 장치의 속이 빈 U자형 유리 튜브에 추가됩니다. 튜브의 진동 주파수를 측정함으로써 샘플 밀도가 결정됩니다. 진동 주파수가 낮을수록 샘플 밀도는 커집니다.

디지털 밀도계로 액체 밀도 측정

밀도 이상의 기능에 관심 있는 경우 디지털 밀도 측정기는 높은 정밀성 및 짧은 측정 시간으로 밀도, 비중 및 기타 관련된 액체 샘플(즉, 알코올%, BRIX°, API 등급)의 속성을 측정합니다.

디지털 밀도 측정기로 측정

밀도 표준

고체 샘플의 밀도 측정에 대한 많은 표준과 규정이 존재합니다. 가장 일반적으로 사용되는 일부 표준 및 규정:

ISO 1183-1: 플라스틱 — 비발포 플라스틱의 밀도 측정 분석법
OIML G 14: OIML에 따른 밀도 측정
ASTM-D-792: 밀도 및 비중 표준에 대한 표준 테스트 분석법

ISO 1183-1은 소수점 4자리 분석 저울 사용을 지정합니다.

벌크 밀도 관련 난제

벌크 밀도는 측정된 부피 내에서 얼마나 많은 입자, 부품 또는 단품이 포함되는지에 대한 척도입니다. 벌크 밀도는 물질 자체의 속성이 아닙니다. 벌크 밀도에는 입자 또는 품목 간 공간과 품목 자체 내 모든 공간이 포함됩니다. 벌크 밀도는 예를 들어 부품이 잘 정돈되도록 하여 전체 벌크 밀도를 높일 수 있도록 용기를 흔드는 것과 같은 물질 취급 방법에 따라 달라질 수 있습니다.

지원이 필요하십니까?

밀도 측정은 원료 및 완제품 모두에 있어 매우 중요한 품질 파라미터입니다. 메틀러 토레도는 정확한 밀도 결과를 보장하기 위해 고려해야 할 많은 요소가 있다는 것을 압니다. 밀도 측정 관련 도움이 필요하거나 저울 또는 밀도 측정 키트 구매 관련 조언이 필요할 경우 메틀러 토레도 전문가가 도와드립니다.
도움이 필요하시면 언제든지 문의하십시오.

고체의 정확한 밀도 측정의 문제

기포

지금까지 밀도 측정의 가장 큰 오류 원인은 제한된 샘플의 습윤성입니다. 샘플을 액체에 담글 때 샘플 및 장비에 붙은 모든 기포를 제거해야 합니다. 남아 있는 기포가 부력 효과를 일으켜 밀도 계산을 왜곡합니다. (1 mm 직경의 기포는 0.5 mg의 부력을 일으킴.) 추천 제품:

습윤제 또는 유기 액체를 사용합니다(몇 방울의 습윤제 추가에 의해 증류수가 겪는 밀도 변화는 무시할 수 있음).
용매 저항성 고체 그리스를 제거합니다.
장비를 정기 세척합니다.
맨손으로 담근 부품에 접촉하지 않습니다.
없애기 힘든 기포를 제거하기 위해 미세한 솔을 사용합니다.

온도

고체는 일반적으로 주위 온도 변화에 둔감하기 때문에 해당 밀도 변화는 중요하지 않습니다. 하지만 밀도 측정은 보조 액체를 이용해 수행되므로 온도를 반드시 고려해야 합니다. 온도는 액체에 큰 영향을 미치며 자릿수 밀도 변화를 °C당 0.1 ~ 1%로 일으킵니다.

이 영향은 결과의 소수점 3자리에 이미 나타납니다. 정확한 결과를 얻기 위해 모든 밀도 측정 시 보조 액체의 온도를 항상 고려해야 합니다. 지정된 표 문헌에 있는 값을 사용할 수 있습니다. 가장 중요한 기준 액체(H₂O 및 에탄올)의 밀도는 저울에 저장됩니다.

칭량

앞서 언급한 바와 같이 칭량은 정확한 밀도 측정에서 중요한 역할을 하기 때문에 사용된 저울이 밀도 어플리케이션의 요구사항을 충족하는 것이 중요합니다. 작은 샘플의 경우 저울의 최소 순 샘플 중량을 고려해야 하며 이러한 중량 이하의 샘플을 칭량할 경우 요구되는 정확도 수준을 신뢰할 수 없습니다.

데이터 처리

샘플 데이터, 중량 값 및 밀도 계산에 대한 수기 작업은 시간 소모적이며 오류의 가능성이 있습니다.

중량 측정 방식으로 샘플의 밀도를 측정하는 메틀러 토레도 솔루션

1 mg 또는 높은 해독도를 갖춘 대부분의 메틀러 토레도 분석 및 Precision 저울을 통해 몇 가지 간단한 단계로 저울에 장착된 밀도 측정 키트를 사용하여 부력 기법을 통해 밀도를 측정할 수 있습니다.

저울을 사용한 고체의 밀도 측정은 부품의 부피가 중량과 관계 없이 측정되는 다른 분석법에 비해 매우 신뢰할 수 있는 결과를 제공하는 용이하고 편리한 프로세스입니다. 밀도 측정 키트를 추가하여 표준 실험실 저울을 전환함으로써 이렇게 간단한 절차를 수행하는 전용 장비 단품을 구매할 필요가 없어집니다. 이로 인해 밀도 측정 키트 액세서리 구매가 매우 비용 효과적인 투자가 됩니다. 알려진 부피를 가진 유리 싱커가 추가되어 액체 샘플 밀도 측정 시 밀도 측정 키트 또한 사용될 수 있습니다.

내장된 밀도 Application은 단계별 지침을 제공해 교육을 받지 않은 사용자도 쉽게 사용 가능합니다. 추가적인 장점:

개별 프로세스 요구사항을 수용하는 높은 유연성
기준 액체의 온도 조정을 비롯해 고체 및 액체의 자동 밀도 계산
여러 샘플의 통계 평가
사용자, 샘플 ID, 로트 번호, 시간 및 날짜를 포함한 모든 결과가 USB 스틱에 인쇄 또는 저장될 수 있습니다.

대용량 샘플의 밀도 측정

밀도 측정 키트에 적합하지 않은 대용량 샘플의 경우 0.1 g 및 0.01 g 해독도를 갖춘 메틀러 토레도 정밀 저울을 전환해 지정된 후크를 추가하여 저울 용량 이하 칭량을 할 수 있습니다. 밀도 측정 원리는 정확히 동일합니다. 샘플은 공기 중에서 칭량되고 기준 액체에서 다시 칭량됩니다.

비디오: 밀도 측정 실행

메틀러 토레도 실험실 저울의 밀도 측정이 얼마나 간단한지 알아보십시오. 밀도 측정 키트를 통해 고체, 액체, 다공성 및 점성 물질의 밀도를 측정할 수 있습니다. 단계별 지침 및 자동 계산으로 인해 전체 프로세스가 쉬워집니다.

무료 어플리케이션 노트: 일관된 플라스틱 품질을 위한 쉬운 밀도 측정

일관된 플라스틱 품질을 위해서는 플라스틱 밀도 측정이 필수적입니다. Application 노트는 밀도 측정 키트를 갖춘 메틀러 토레도의 MS-TS, ML-T 또는 ME-T 분석 저울에서 통합 Application을 사용하여 고체 플라스틱 부품의 밀도를 쉽게 측정할 수 있는 방법을 설명합니다.

확장된 데이터 관리 및 프로세스 보안

LabX Software connects all instruments

메틀러 토레도 Excellence Level 저울 및 LabX 소프트웨어가 결합되어 높은 수준의 데이터 관리 및 프로세스 보안을 제공합니다. 밀도 측정을 위해 Excellence 분석 및 Precision 저울을 밀도 측정 키트와 설치할 수 있습니다. LabX는 밀도 SOP가 정확하게 준수되도록 보장합니다. LabX는 모든 중량 값을 기록하고 모든 계산을 수행하며 모든 결과를 중앙 집중화된 데이터베이스에 안전하게 저장합니다. 밀도 Application과 관련된 모든 데이터를 내부 데이터 관리 시스템에 직접 전송할 수 있습니다.