在噴涂的應(yīng)用中，從倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備中抽取精細(xì)粉體 (通常是聚合物)，然后將其流化，最后再通過(guò)帶電噴嘴噴射到基質(zhì)上。粉體是否能夠有效、一致地流化十分關(guān)鍵，過(guò)程中也不會(huì)形成可能堵塞噴嘴或影響單個(gè)顆粒充電的團(tuán)聚物，導(dǎo)致在基質(zhì)上粘附性不佳或形成團(tuán)塊。倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備中形成流暢的粉流也很關(guān)鍵，渦流進(jìn)入流化室將形成流化不良的粉體。
識(shí)別和量化工藝中與性能相關(guān)的粉體屬性，并用以?xún)?yōu)化新配方，從而避免花費(fèi)高昂的成本使樣品經(jīng)歷整個(gè)加工過(guò)程來(lái)評(píng)估適用性，大大節(jié)省了時(shí)間和原材料，同時(shí)最小化了噴射產(chǎn)品的浪費(fèi)。
過(guò)程性能和產(chǎn)品質(zhì)量的差異
在噴涂應(yīng)用中，三種聚合物粉體樣品用于電暈充電系統(tǒng)。樣品A在噴嘴流通性、基質(zhì)粘附性上表現(xiàn)出良好的性能，樣品B的表現(xiàn)尚可接受，而樣品C則在兩方面的表現(xiàn)都欠佳；易于導(dǎo)致噴嘴堵塞，并在運(yùn)輸至干燥爐的過(guò)程中就從基質(zhì)上脫落。粒徑分析結(jié)論表明，三個(gè)粉體都有相同的D50和尺寸分布。
使用FT4粉體流變儀™對(duì)三批樣品進(jìn)行分析。在多個(gè)測(cè)試中都可觀察到樣品間清晰、可重復(fù)的差異，對(duì)性能差異給出合理化的解釋?zhuān)员闳蘸蠹庸で凹纯商蕹鄳?yīng)的批次。
測(cè)試結(jié)果
動(dòng)態(tài)測(cè)試
在三種樣品中，樣品A產(chǎn)生的基本流動(dòng)能 (BFE) 和比流動(dòng)能 (SE) ，它們都表明樣品具有較大的粘結(jié)和顆粒間鎖合。
樣品C產(chǎn)生的BFE和SE，顯示如需在基質(zhì)上形成均勻的涂層，則樣品應(yīng)具有一定程度的顆粒間粘結(jié)，而樣品C不滿足這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
整體測(cè)試：可壓性
在所有樣品中，樣品C的可壓縮程度，表明在強(qiáng)制流動(dòng)的條件下 (例如，從儲(chǔ)存罐中抽取粉體送入流化室) 傾向于壓縮緊實(shí)。壓縮程度越大，越能促使團(tuán)聚物的形成，抑制噴嘴的噴涂和充電操作。
整體測(cè)試：透氣性
樣品A在粉床上產(chǎn)生的壓降，表明它的透氣性。
說(shuō)明在運(yùn)輸時(shí)，它流動(dòng)性，而一旦流化時(shí)，最容易在氣流中流動(dòng)。樣品C的透氣性最差，在粉床上的壓降，
這很可能導(dǎo)致進(jìn)入流化室的粉流不穩(wěn)定，出現(xiàn)脈動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致流化不穩(wěn)定。
剪切盒測(cè)試
在剪切盒測(cè)試中未觀察到差異，三種樣品的剪切應(yīng)力測(cè)量值接近，在2.5%的RSD范圍內(nèi)。由于該測(cè)試方法與加工性能缺少相關(guān)性，說(shuō)明剪切盒測(cè)試中高度固結(jié)、低流動(dòng)的環(huán)境無(wú)法用于揭示流化操作中動(dòng)態(tài)、充氣環(huán)境的行為。
結(jié)論
FT4的多元方法清晰、可重復(fù)地識(shí)別了三種粉體樣品的動(dòng)態(tài)和整體屬性的差異，它們與加工性能有很大的相關(guān)性。此外，結(jié)果表明，由于應(yīng)力和流動(dòng)形式不同，單純使用剪切盒測(cè)試不能有效地表征該加工過(guò)程中粉體的特性。在三種樣品中，樣品A的BFE、SE和透氣性，可壓縮程度。這表明，要形成均勻的涂層，需要一定程度的粘結(jié)性，但同時(shí)易于結(jié)團(tuán)和粉流不穩(wěn)定也會(huì)導(dǎo)致加工出現(xiàn)問(wèn)題。樣品C的BFE和透氣性，可壓縮程度，在運(yùn)輸?shù)搅骰抑袝r(shí)對(duì)壓縮最敏感，會(huì)形成團(tuán)塊堵塞噴嘴，導(dǎo)致充電不一致。
粉體流動(dòng)性并非材料的固有屬性，而是粉體在特定設(shè)備中以所需方式流動(dòng)的能力。成功的加工過(guò)程需要粉體與工藝的完美匹配，相同的粉體在一個(gè)工藝中性能良好，而在另一個(gè)工藝中卻不佳的情況并不罕見(jiàn)。這表明，需要多種特性表達(dá)方法全面表征粉體在一系列操作中的行為特性，而不能只依靠單一的特性表達(dá)方法，F(xiàn)T4的多元表征方法可模擬一系列單元操作，從而直接研究粉體對(duì)各種加工和環(huán)境條件的響應(yīng)。
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(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(guó)藥典 (USP) 通論-物理分析專(zhuān)家委員會(huì) (GC-PA EC) 的成員。
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