在早前的文章中，我已經(jīng)詳細論述了現(xiàn)代工業(yè)中粉體表征的需求，并且評價了不同測試方法究竟能在多大程度上滿足訴求。在這篇文章中，我要集中討論振實密度方法以及在研究粉體流動性方面的優(yōu)勢和局限性。
振實密度以測量振動樣品后密度的增加為基礎。樣品的密度最先在基準狀態(tài)下測量，然后完成給定的振動過程后再次測量?？栔笖?shù)和豪斯納比是振實密度與松裝密度之比的其他形式，它們能夠根據(jù)預定的范圍對粉體進行分類：例如，卡爾指數(shù)小于15表示樣品的流動性良好。
這類技術具有許多的實際優(yōu)勢。運行快速且相對簡單，成本通常較低。它們能夠評估粉體特性的一個重要方面 —— 因振動或單向振動而出現(xiàn)的密度變化，在運輸和加工過程中總會出現(xiàn)這種情況。然而，它們只能粗略地區(qū)分粘性樣品與自由流動的樣品。此外，嘗試使用這類數(shù)據(jù)來預測不同加工環(huán)境內(nèi)樣品的流動性，將迅速顯現(xiàn)這項技術的某些局限性。
利用振實密度測量來評估粉體流動性基于以下的理念：影響粉體堆積或松散特性的相互作用與控制流動特性的相同。我認為，雖然很大程度上這是正確的，但事實卻并非全部如此。如下圖所示，密度的影響因素和流動性并非完全相同，二者的影響程度也不同。
在這個簡單的實驗中，將振動所引起的密度差異與使用粉體流變儀直接測得的流動性進行比較。流動性出現(xiàn)數(shù)量級的變化，而松裝密度的變化則要緩和得多。
這種比較現(xiàn)顯了振實密度測試方法中兩個突出的局限性。首先，它們對流動性變化的靈敏度要遠遠低于粉體流變學等替代技術。其次，它們在固結導致的流動性變化幅度方面可能極具誤導性。因此，雖然這些技術在現(xiàn)代測試工具包中占有一席之地，但是，這些局限性將證明它們對于詳細的工藝設計、優(yōu)化、故障排除以及根據(jù)目前成功生產(chǎn)所需的標準進行質(zhì)量控制而言并不太理想。
作者簡介:
Tim Freeman，富瑞曼科技有限公司總經(jīng)理
Tim Freeman是粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經(jīng)理，他自20世紀90年代末便效力于該公司。他在FT4粉體流變儀®和通用型粉體測試儀的設計和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專業(yè)機構合作并參與行業(yè)活動，對促進粉體加工領域的發(fā)展做出了杰出貢獻。
Tim擁有英國薩塞克斯大學的機電一體化學位。他是美國結構化有機微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項目組的導師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領域的行業(yè)會議。作為美國藥學科學家協(xié)會 (AAPS) 的"過程分析技術"焦點小組的前任主席，Tim是制藥技術編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業(yè)專家組成員。Tim還是化學工程師學會"顆粒技術"特別興趣小組的委員會成員、ASTM負責粉體和散裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (USP) 通論-物理分析專家委員會 (GC-PA EC) 的成員。
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