對(duì)于指定新工廠的工藝設(shè)計(jì)人員，其目標(biāo)按照設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介的要求來(lái)設(shè)計(jì)能夠持續(xù)、高效加工粉體的設(shè)備。相比之下，生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)之一的工程師很少能夠更換設(shè)備，因此必須努力使用現(xiàn)有工廠設(shè)備來(lái)獲得可接受的操作性能。雖然這些目標(biāo)有所不同，兩個(gè)群體需要詳細(xì)地理解工藝，了解粉體特性與工藝設(shè)備之間的相互關(guān)系，以及如何結(jié)合生產(chǎn)出性能和質(zhì)量達(dá)標(biāo)的產(chǎn)品。對(duì)于顆粒加工業(yè)而言，這可能是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。為了成功設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)粉體加工流程，工程師需要確定特定單元操作對(duì)粉體的具體要求，然后測(cè)量粉體對(duì)這些環(huán)境條件的響應(yīng)。
如果是混料從料斗流入壓片機(jī)進(jìn)料靴的示例。每當(dāng)粉體平面低于某一高度時(shí)，一批新的粉料就會(huì)重新注滿(mǎn)料斗。值得注意的是，某些混料再次注入后，短時(shí)間內(nèi)下料流動(dòng)變得不穩(wěn)定，可能導(dǎo)致工廠停工。當(dāng)料斗中的粉體恢復(fù)流動(dòng)時(shí)，堵塞現(xiàn)象就會(huì)轉(zhuǎn)移到進(jìn)料靴位置，使得流入模具的流動(dòng)性差，從而導(dǎo)致粉料填充不均勻。然而并非所有的混料都表現(xiàn)出這種行為。
圖1 - 壓片原理
通過(guò)對(duì)這些簡(jiǎn)單工藝步驟的分析，可以得到粉體加工所處的條件。在下料的過(guò)程中，料斗出口處的粉料被其上方的粉體重量壓縮，重力則是與粉體高度密切相關(guān)。當(dāng)進(jìn)料靴內(nèi)的粉體停止流動(dòng)時(shí)，周?chē)鷻C(jī)械振動(dòng)可能導(dǎo)致固結(jié)問(wèn)題。因此粉體對(duì)直接壓縮或振動(dòng)所造成固結(jié)的響應(yīng)是高度相關(guān)的。如果粉體固結(jié)導(dǎo)致流動(dòng)特性發(fā)生重大變化，則有可能出現(xiàn)更多問(wèn)題。
通用粉體測(cè)試儀在一臺(tái)儀器中集成了整體、剪切和動(dòng)態(tài)測(cè)量功能，因此為工程師提供了直觀、靈敏的方法，可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的粉體，并可在固結(jié)、預(yù)處理、充氣甚至流化的狀態(tài)下分析樣品。通過(guò)比較樣品預(yù)處理后的流動(dòng)能與通過(guò)壓縮或振實(shí)固結(jié)的流動(dòng)能，可得到固結(jié)指數(shù)（CI）。以這種方式量化了粉體的響應(yīng)，從而提供了必要的洞察力來(lái)合理化上述加工行為。
通過(guò)比較和研究?jī)煞N不同粉體A和B在模具中的填充性能，可以很好地證明以上論點(diǎn)。試樣A的CI值（振實(shí)后）為1.11，而試樣B的CI值為2.32。這表明試樣B是一種更粘的材料，具有非常細(xì)微的（4微米）棱角顆粒，受振動(dòng)的影響明顯大于試樣A。模具填充試驗(yàn)證實(shí)，如果樣品B固結(jié)后的性能會(huì)顯著下降，而且也可以從測(cè)試結(jié)果中得到驗(yàn)證。試樣A可能表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能。
好的填充 差的填充
圖2 - 中模填充
在這種情況下，粉體測(cè)試儀的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)師具有以下選項(xiàng) - 選擇一個(gè)壁面更陡峭的、更容易調(diào)節(jié)的料斗；遵循減少設(shè)備振動(dòng)的原則；或安裝可快速疏通料斗堵塞的組件。利用上述信息，生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)就可以在料斗填充環(huán)節(jié)采用更好的方法，并能積極應(yīng)對(duì)堵塞問(wèn)題。使用較少量的粉料，同時(shí)更頻繁地加料可能是減少對(duì)工藝流程干擾的方法之一。兩組粉料采用細(xì)化的性能指標(biāo)并且更有相關(guān)性的測(cè)試，因此測(cè)試結(jié)果中獲得的信息可以有效地控制設(shè)計(jì)參數(shù)或得到實(shí)際方法，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)。
作者簡(jiǎn)介：
Tim Freeman，富瑞曼科技有限公司總經(jīng)理
自20世紀(jì)90年代末，Tim Freeman作為粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經(jīng)理，在FT4粉體流變儀®和通用型粉體測(cè)試儀的設(shè)計(jì)和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)合作并參與行業(yè)活動(dòng)，對(duì)促進(jìn)粉體加工領(lǐng)域的發(fā)展做出了杰出貢獻(xiàn)。
Tim擁有英國(guó)薩塞克斯大學(xué)的機(jī)電一體化學(xué)位。他是美國(guó)結(jié)構(gòu)化有機(jī)微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項(xiàng)目組的導(dǎo)師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領(lǐng)域的行業(yè)會(huì)議。作為美國(guó)藥學(xué)科學(xué)家協(xié)會(huì) (AAPS) 的"過(guò)程分析技術(shù)"焦點(diǎn)小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問(wèn)委員會(huì)的成員，以及《歐洲藥物評(píng)論》雜志的行業(yè)專(zhuān)家組成員。Tim還是化學(xué)工程師學(xué)會(huì)"顆粒技術(shù)"特別興趣小組的委員會(huì)成員、ASTM負(fù)責(zé)粉體和松裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會(huì)副主席，以及美國(guó)藥典 (USP) 通論 - 物理分析專(zhuān)家委員會(huì) (GC-PA EC) 的成員。
www.freemantech.com.cn
info@freemantech.com.cn
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2024 上海博華國(guó)際展覽有限公司版權(quán)所有（保留一切權(quán)利）
滬ICP備05034851號(hào)-57
