工艺设计师和工程师所需的粉体特性表征

对于新工厂的工艺设计人员，其目标是按照设计简介的要求设计能够持续、加工粉体的设备。相比之下，生产团队之一的工程师很少能够更换设备，因此必须使用现有工厂设备来获得可接受的工艺性能。虽然这些目标有所不同，但两个群体都需要详细地理解工艺，了解粉体特性与工艺设备之间的相互关系，以及如何结合生产得到性能和质量达标的产品。对于颗粒加工业而言，这可能是一项艰巨的挑战。为了成功地设计和实现粉体加工流程，工程师需要确定特定的单元操作对粉体的具体要求，然后测量粉体对这些环境条件的响应。

例如混料从料斗流入压片机进入料靴，每当粉体平面低于某一高度时，一批新的粉料就会重新注满料斗。值得注意的是，某些混料再次注入后，短时间内下料流动将不稳定，可能导致工厂停工。当料斗中的粉体恢复流动时，堵塞现象就会转移到料靴的位置，使得流入模具的流动性较差，从而导致粉料填充不均匀。然而并非所有的混料都表现出这种行为。 

通过对这些简单工艺步骤的分析，可以得到粉体加工所处的条件。在下料的过程中，料斗出口处的粉料被其上方粉体的重量所压制，重力则是与粉体高度密切相关。当进料靴内的粉体停止流动时，周围机械振动可能导致固结的问题。因此粉体对直接压缩或振动所造成固结的响应是高度相关的。如果粉体固结导致流动特性发生重大的变化，则有可能出现更多的问题。

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

富瑞曼科技FT4粉体流变仪™-粉体流量测试仪在一台仪器中集成了整体、剪切和动态测量功能，因此为工程师提供了直观、灵敏的方法，可以测量运动状态的粉体，并可在固结、预处理、充气甚至流化的状态下分析样品。通过比较样品预处理后的流动能与通过压缩或振实固结的流动能，可得到固结指数（CI）。以这种方式量化了粉体的响应，从而可以观察并解释上述加工行为。

通过比较和研究两种不同粉体A和B在模具中的填充性能，可以很好地证明以上论点。试样A的CI值（振实后）为1.11，而试样B的CI值为2.32。这表明试样B是一种更粘的材料，具有非常细微（4微米）的棱角颗粒，受振动的影响明显大于试样A。模具填充试验证实，样品B固结后的性能会显著下降，并且也可以从测试结果中得到验证。试样A则表现出更优异的性能。 

在这种情况下，工艺设计人员具有以下选项 — 选择一个壁面更陡峭的、更容易调节的料斗；遵循减少设备振动的原则；或安装可快速疏通料斗堵塞的组件。利用上述信息，生产团队就可以在料斗填充环节采用更好的方法，并积极应对堵塞的问题。使用较少量的粉料，同时更频繁地加料可能是减少对工艺流程干扰的方法之一。两组粉料采用细化的性能指标并且更有相关性的测试，在测试结果中获得的信息可以有效地控制设计参数或得到实际方法，从而实现生产目标。

英国富瑞曼科技作为美国麦克仪器子公司，专注于研究测量粉体流动性的系统并具有超过15年的粉体及粉体流动性表征经验。专家团队为公司所有产品提供广泛且有效的支持

富瑞曼仪器系统已广泛应用于不同行业，提供的数据大限度地提高了工艺和产品的理解，加速了研发和配方的成功商业化，并支持粉体工艺的长期优化

富瑞曼科技总部位于英国格洛斯特郡，在主要地区拥有运营中心和分销合作伙伴。公司曾荣获“女王贸易企业奖”。