2019-08-01 17:41:50 麦克默瑞提克(上海)仪器有限公司
设备制造商与工艺工程师同时负责,确定工厂运行达到最佳的性能。对于粉体相关的工艺而言,这是一项挑战,工厂设备和粉体材料之间的基本兼容性是成功的关键。根据QbD的理念,为了适应粉体的特性而对设备进行设计或修改,这为流程中可靠和成功的工艺运行提供了坚实的基础,从而确保优良的品质。在本文及随后的文章中,我们研究了通用的粉体测试方法,例如使用富瑞曼科技的FT4粉体流变仪™,以实现这些目标。
标记粉体 的“好”或“坏”时,往往考虑的因素过于简单,实际上粉体行为取决于特定工艺步骤的要求。例如,相对粒径较大的球形喷雾干燥乳糖在料斗中可以自由流动,但在强制给料机中由于颗粒相互“锁合”同时粉体阻碍滑动的趋势异常明显,因此性能表现很差。致使颗粒磨损,最终颗粒尺寸和形态发生变化。
全面了解粉体的特性是实现粉体处方和工艺良好兼容的第一步。结合全面的测量技术,并使用通用粉体测试仪提供必要的信息,可以真正地理解粉体行为。根据精确定义的剪切、动态和整体测试量化粉体特性,构建相应的数据库,学习如何设计出相关设备能够很好地处理不同材料。反之也可学习如何开发出适合特定工厂工艺的粉体性能规格。
图为麦克仪器旗下富瑞曼科技 FT4粉体流变仪™-粉体流量测试仪
在此背景下,可加工性指数是一个非常有用的概念。通常可以选择一家设备制造商来开发新的压片机,或者拓展现有设备的功能。用于压片的各种混合物在通过实验室样机、试产规模或改良后的压片机后,压片的结果差异很大。在高速旋转时处方A易于加工,同时可生产出优质的片,然而使用处方C则无法生产出合格的片。处方B的结果位于这两个极端情况之间 — 当压片机以中等速度操作时,可能成功制造出合格的片。根据粉体的可加工性排序,建立可加工性指数,我们可以将处方A定为9级,处方B定为5级,处方C定为2级。
将上述的分级与所测得的粉体特性结合起来,即可确定压片机性能参数的最佳值。这些性能参数包括充气流动能(粘结性)、可压性、透气性和剪切强度等。如果设备制造商按照以上参数制定每个处方相应的规格,能够为使用新处方的客户提供最佳选项。通过测试新材料并将结果与所制定的工艺规格进行比较,就可确定最佳的解决方案。
生产特定的处方调整或改造工厂时,使用与原工艺类似的条件是非常有价值的。在这种情况下,通过分析和比较就能看出粉体能否良好加工,如果加工性能不良,应找出哪项性能与理想值差别最大。这有助于确定可能发生问题的环节和原因,促进明智的设备改进。
通过设计或指定与粉体适配的设备,从而设计出稳定、可靠的粉体加工工艺流程。次优的工艺若无法实现与粉体的完美适配,则应进行改造,否则很可能导致可加工性差。通用的粉体测试仪具备极佳的测试效果,可帮助设备制造商和工艺设计人员正确理解材料的特性,从起始提高并具备最佳的工艺制造能力。
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