粉测试，以提高产品质量和生产效率

杰米·克莱顿，运营总监弗里曼技术，会谈AZoM关于使用粉的测试，以提高产品质量和生产效率。

弗里曼技术专注于粉末表征以及如何在过程和产品开发中使用。你能首先告诉我们你哪个行业？

我们的客户来自任何处理粉末的行业。这包括制药、食品和粉末涂料制造商，以及那些加工陶瓷和金属粉末的制造商。

就这些市场的相对规模而言，制药业是一个主要的、完善的用户基础。几乎每一种药品在某种程度上都是以粉末形式处理的，扩大粉末处理能力是该行业的主要目标，因为它致力于提高生产效率。

一个非常新的领域，因为我们看到大量活动，是添加剂制造（AM）或3D打印。这里存在的需要优化，以便利用这一开创性技术的全部潜力AM过程中使用的粉末的性能日益认识。

是否有问题很多相似的地方，你的客户正试图解决，或者他们有很大的不同，从产业到产业？

在许多方面，有相当的相似之处。我们谈论的客户是团结一致的，通过确保他们的粉末一致地和以最佳方式，无论是作为成品还是在处理过程中，以及所说的基本力学都是一致的，无论应用如何，都是一致的。然而，面临的问题的确切性质随之而变化。

例如，我们被要求帮助开发用于流化床的粉末涂层的规格。事实证明，很难确定一个可靠的规范，以确定一种材料可以很好地流化。通过使用FT4粉末流变仪来表征一些潜在的候选者，并将结果与过程中的性能关联起来，建立了一个稳健的规范

尽管这个特定的例子是特定于粉末涂料，它示出了更广泛的问题，我们遇到常规;限定了规范，将精确和可靠地鉴别产品或原料成分的性能。这是不寻常的，只有当产品或成分在使用时，可以常常回避的效率要检测表现不佳。

我们客户的其他共同目标包括:为特定应用开发一种成功的粉末配方，例如一种能够有效地压片以形成稳定产品的混合物，以及优化特定产品的加工条件。

如何与粉体加工工作的挑战从气体或液体的工作有什么不同？

我认为这是肯定地说，粉末代表了更大的挑战，也有根本的原因是这种情况。这里是公认的如何液体或气体的某些属性会在一个给定的过程中影响行为的理解。而且，这些特性可以被测量的，预测的和/或准确建模。

相比之下，粉末表现出更复杂的行为，因此它们不太理解。粉末是含有颗粒，气体 - 通常以空气和液体的形式含有颗粒的大量组件，通常是水，在颗粒欧洲杯猜球平台表面上或其结构内。每个阶段的性质，以及它们之间的相互作用，定义散装粉末行为。

因此，粉末的行为受到大量变量和大量潜在相互作用的影响。其中一些变量与颗粒当前的大小、形状、孔隙度、硬度、表面电荷有关，另一些则与工艺欧洲杯猜球平台有关。过程或“外部”变量包括存在的空气和水分的数量，以及固结程度。

因此，粉末性能是挑战测量和预测，并且粉末在过程中表现的方式只会是一致的，如果许多有影响力变量保持不变。因此，变异性是许多粉末过程中的常见问题。

有多容易收集数据将与理解如何粉末将在执行过程中，或作为最终产品的帮助？

粉测试既高度自动化和基于更紧密地定义的方法。这有利于改善粉末特性数据的再现性有帮助的，并且因此它的精度和可靠性。

但是，收集与了解流程或产品如何表现的数据至关重要。这是许多技术的限制，特别是在试图合理化复杂制造过程的性能时。

经过一个多用粉末工作的十年中，我们已经确定了剪切，动态和大宗散属性，如解决与粉体加工产业问题的最有价值的。支持所有这三种技术的粉末测试仪现在是市售的，所以访问相应的数据已经变得更加容易。

如何有粉末的这种认识塑造了FT4粉末流变仪的贵公司的发展，你制造和供应？

FT4粉末流变仪从一开始设计为用于测试粉末的仪器，以解决与其工业用途相关的问题。它是为了响应于认可的需要而开发，可靠地测量与过程和产品性能直接相关的性能。该仪器介绍了一种新的表征方法 - 动态粉末测试 - 基于运动中粉末的测量的直观方法。互补测量散装粉性能包括渗透性，可压缩性和散装密度，也是原始设计的特征。

动态测试从那以后被证明是最有价值的应用中传统的剪切细胞分析可以说是最不相关。与动态测试，样品可以被表征在巩固，适度强调，充气或流化甚至状态。这使得该技术用于检查粉如何回应外部压力和空气的含量特别有用。相反，剪切单元测试仅在压实状态测量粉末，量化如何静态粉末床过渡到流下中度到高应力。这样的条件下最显着发生于一个料斗，其设计通过剪切分析直接支撑。

剪切，本体和动态测试的互补性质反映在我们的粉末测试仪，它现在使所有三种方法的发展。

本产品为您的客户提供粉末表征的主要好处是什么？

运用多种测试方法用一台仪器的能力，也许是最清楚的从其它粉末测试仪设置FT4粉末流变仪除了功能。此功能是必不可少的，当它涉及到的是模拟实际过程环境条件下测量粉末。

粉末混合物在压片机中的作用就是一个很好的例子。在这种应用中，性能已被证明与基本流动性能(BFE)、内聚性和压缩性相关。这些分别是动态、剪切和体积特性，说明了为了优化操作，多层面方法是多么关键。

除了测试自己的能力，仪器的设计体现了我们的理解是精度和控制是粉末测试是至关重要的。强烈关注产品工程，与详细注意自动分析方法相结合，提供了无与伦比的重现性和灵敏度。区分粉末可能是物理和化学非常相似，但在一个给定的过程中进行不同的时，这带来了宝贵的好处。

随着多种测试方法必须有产生相当大量的数据的可能性。是否所有的信息适用于每一个应用程序？

简短的回答是肯定的，它可以产生大量的数据，不，不是所有的信息总是相关的。这是一个关键点。

使用多种测试方法，可以测量许多不同的粉末性能。但是，对于任何给定的应用程序，只有少数就会与性能密切相关。在上一个答案中，我讨论了与平板电脑制造相关的参数。相反，可以预测干粉吸入器，一种非常不同的药物输送载体的性能，可以从曝气流动能量预测。这是一种动态粉末性能，而在粉末样品是充气的同时测量。

我们向客户的建议是首先测量您可以的所有参数，以获得如何粉末行为的最全​​面的画面。然后将测量的参数与粉末性能的关键方面相关，无论是干燥器中的流化行为，从料斗中排出，还是在搅拌器中混合。这允许有效分析，精致仅为几个关键属性。

这显然是与粉末测试仪投资相比，生产性的办法，措施，只是一个变量，然后发现，这一个变量无法关联粉末性能。我们经常会遇到谁正在研究一种新的方法具有客户已经走了这条路之后。

关于FT4粉末流变仪数据是如何用于解决工业问题的，你能给我们提供几个例子吗?

是的，第一个例子涉及压片，制药行业的重要过程。在压片之前进行许多药物混合物。这有助于防止活性药物成分的偏析，并在平板电脑压板和成品片剂质量中提供优化的材料。

我们最近与GEA制药系统公司合作，评估可测量的颗粒特性是否与生产的片剂的关键质量属性(如硬度)直接相关。这项工作是非常成功的，结果表明，在湿造粒过程中，片剂硬度和颗粒在不同点的BFE之间有很强的相关性。

这些结果是有价值的，因为它们表明可以参考BFE数据优化和控制湿造粒过程，而不是通过致力于每批颗粒来确定它们将产生的片剂的质量。潜在的这种情况加速了湿造粒过程的开发和扩展，尤其是在为连续的压片过程中工作的背景下。

在一个非常不同的领域，FT4粉末流变仪数据被用来评估已经通过一次AM机器的金属粉末是否可以在不影响工艺效率或成品质量的情况下重复使用。并不是所有送进AM机器的粉末都被并入成品中。对剩余材料的再利用对成本效益和行业的长期可持续性都很重要。然而，粉末可以通过这一过程改变。

最近的研究表明，动态粉末性能能灵敏地分化处女和使用粉末的方式，涉及到他们将如何处理。这意味着动态测试可用于支持的有效策略用于金属粉末的再利用的基础上，发展，例如，混合或筛分，以支持生命周期管理。

您认为全面的粉末测试在未来可以为粉末处理器提供更多价值吗？

在整个我们使用它的工业部门是清楚的，很多粉处理器仍严重依赖于经验，而不是一起工作的粉的完整理解。失去旧的，有经验的人员的影响经常强调作为加工行业和，一般来说一个问题，这种做法是与精益制造环境的笼罩在几乎每个部门的不一致。

在过去的十年左右，粉测试已经相当大的进展，我们现在能够成功地测量和合理化粉行为。这些功能

会当他们有效地利用系统地解决日常的日常问题，很多脸上粉处理器提供更多的价值。运用现代多方位的特征，了解尽可能多地了解所处理的粉末是关键，更聪明，更有知识粉加工和产品开发。

关于杰米·克莱顿

杰米·克莱顿(Jamie Clayton)是粉末特性公司弗里曼科技(Freeman Technology)的运营总监，总部位于英国图克斯伯里。他毕业于谢菲尔德大学(University of Sheffield)，获得控制工程学位，负责公司的所有日常活动，包括行政、生产、研发、销售和客户支持团队的全面管理。Jamie还与该公司的客户合作，提供基于应用程序的支持。[电子邮件受保护]