109Q179｜第109回 薬剤師国家試験 過去問
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） 粉体Ａ 垂直応力σ フタ せん断応力（τ） 引張り応力 可動セル 粉体Ｂ 粉体層 固定セル せん断応力τ 垂直応力（σ） 図1 図2
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正解: 1・5
正答
1・5
この問題のポイント
クーロン式の傾きが内部摩擦係数、切片が付着力であることを図から読み、粉体の流動性と結び付けます。
解説
実画像の図2では粉体Aの直線は粉体Bより傾きが大きく、縦軸切片も高いことが確認できます。クーロン式τ＝μσ＋Cより、傾きは内部摩擦係数μ、切片は付着力Cです。内部摩擦が大きい粉体Aは安息角も大きく、流動性が悪くなります。造粒は一般に粒子を大きくして付着・凝集の影響を減らし、流動性を改善するため傾きは小さくなる方向です。滑沢剤の適量添加も粒子間摩擦を減らします。したがって摩擦と付着が小さい粉体Bの方がオリフィスから速く流出します。
選択肢の確認
1．粉体Ａは粉体Ｂよりも安息角が大きい。：正答。図の傾きからAの内部摩擦が大きく、安息角もBより大きいと判断します。
2．粉体Ａを造粒するとグラフの傾きが大きくなる。：造粒は流動性を改善するため、内部摩擦係数を示す傾きは通常小さくなります。
3．粉体Ｂは粉体Ａよりも付着力が強い。：切片CはAの方が大きく、付着力が強いのはBではなくAです。
4．粉体Ｂに滑沢剤を適量添加すると内部摩擦係数が大きくなる。：滑沢剤は粒子間摩擦を低下させるため、内部摩擦係数は小さくなる方向です。
5．粉体Ｂは粉体Ａよりもオリフィスからの流出速度が大きい。 2 の円盤状に圧縮し、回転円盤法で37 ℃において溶解：正答。内部摩擦と付着力が小さいBは流動性がよく、流出速度が大きくなります。
覚えるポイント
粉体のせん断直線は「傾きμ＝内部摩擦、切片C＝付着力」です。値が小さいほど一般に流動性がよくなります。