在早前的文章中，我已經(jīng)詳細(xì)論述了現(xiàn)代工業(yè)中粉體表征的需求，并且評(píng)價(jià)了不同測(cè)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(shí)密度方法以及在研究粉體流動(dòng)性方面的優(yōu)勢(shì)和局限性。
振實(shí)密度以測(cè)量振動(dòng)樣品后密度的增加為基礎(chǔ)。樣品的密度最先在基準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)量，然后完成給定的振動(dòng)過程后再次測(cè)量。卡爾指數(shù)和豪斯納比是振實(shí)密度與松裝密度之比的其他形式，它們能夠根據(jù)預(yù)定的范圍對(duì)粉體進(jìn)行分類：例如，卡爾指數(shù)小于15表示樣品的流動(dòng)性良好。
這類技術(shù)具有許多的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。運(yùn)行快速且相對(duì)簡(jiǎn)單，成本通常較低。它們能夠評(píng)估粉體特性的一個(gè)重要方面 —— 因振動(dòng)或單向振動(dòng)而出現(xiàn)的密度變化，在運(yùn)輸和加工過程中總會(huì)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(dòng)的樣品。此外，嘗試使用這類數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)不同加工環(huán)境內(nèi)樣品的流動(dòng)性，將迅速顯現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的某些局限性。
利用振實(shí)密度測(cè)量來評(píng)估粉體流動(dòng)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(dòng)特性的相同。我認(rèn)為，雖然很大程度上這是正確的，但事實(shí)卻并非全部如此。如下圖所示，密度的影響因素和流動(dòng)性并非完全相同，二者的影響程度也不同。
在這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)中，將振動(dòng)所引起的密度差異與使用粉體流變儀直接測(cè)得的流動(dòng)性進(jìn)行比較。流動(dòng)性出現(xiàn)數(shù)量級(jí)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(shí)密度測(cè)試方法中兩個(gè)突出的局限性。首先，它們對(duì)流動(dòng)性變化的靈敏度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于粉體流變學(xué)等替代技術(shù)。其次，它們?cè)诠探Y(jié)導(dǎo)致的流動(dòng)性變化幅度方面可能極具誤導(dǎo)性。因此，雖然這些技術(shù)在現(xiàn)代測(cè)試工具包中占有一席之地，但是，這些局限性將證明它們對(duì)于詳細(xì)的工藝設(shè)計(jì)、優(yōu)化、故障排除以及根據(jù)目前成功生產(chǎn)所需的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制而言并不太理想。
作者簡(jiǎn)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(jì)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(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擁有英國薩塞克斯大學(xué)的機(jī)電一體化學(xué)位。他是美國結(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。作為美國藥學(xué)科學(xué)家協(xié)會(huì) (AAPS) 的"過程分析技術(shù)"焦點(diǎn)小組的前任主席，Tim是制藥技術(shù)編輯顧問委員會(huì)的成員，以及《歐洲藥物評(píng)論》雜志的行業(yè)專家組成員。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)粉體和散裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會(huì)副主席，以及美國藥典 (USP) 通論-物理分析專家委員會(huì) (GC-PA EC) 的成員。
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