在噴涂的應用中，從倉儲設備中抽取精細粉體 (通常是聚合物)，然后將其流化，最后再通過帶電噴嘴噴射到基質上。粉體是否能夠有效、一致地流化十分關鍵，過程中也不會形成可能堵塞噴嘴或影響單個顆粒充電的團聚物，導致在基質上粘附性不佳或形成團塊。倉儲設備中形成流暢的粉流也很關鍵，渦流進入流化室將形成流化不良的粉體。
識別和量化工藝中與性能相關的粉體屬性，并用以優(yōu)化新配方，從而避免花費高昂的成本使樣品經(jīng)歷整個加工過程來評估適用性，大大節(jié)省了時間和原材料，同時最小化了噴射產(chǎn)品的浪費。
過程性能和產(chǎn)品質量的差異
在噴涂應用中，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；易于導致噴嘴堵塞，并在運輸至干燥爐的過程中就從基質上脫落。粒徑分析結論表明，三個粉體都有相同的D50和尺寸分布。
使用FT4粉體流變儀™對三批樣品進行分析。在多個測試中都可觀察到樣品間清晰、可重復的差異，對性能差異給出合理化的解釋，以便日后加工前即可剔除相應的批次。
測試結果
動態(tài)測試
在三種樣品中，樣品A產(chǎn)生的基本流動能 (BFE) 和比流動能 (SE) ，它們都表明樣品具有較大的粘結和顆粒間鎖合。
樣品C產(chǎn)生的BFE和SE，顯示如需在基質上形成均勻的涂層，則樣品應具有一定程度的顆粒間粘結，而樣品C不滿足這個標準。
整體測試：可壓性
在所有樣品中，樣品C的可壓縮程度，表明在強制流動的條件下 (例如，從儲存罐中抽取粉體送入流化室) 傾向于壓縮緊實。壓縮程度越大，越能促使團聚物的形成，抑制噴嘴的噴涂和充電操作。
整體測試：透氣性
樣品A在粉床上產(chǎn)生的壓降，表明它的透氣性。
說明在運輸時，它流動性，而一旦流化時，最容易在氣流中流動。樣品C的透氣性最差，在粉床上的壓降，
這很可能導致進入流化室的粉流不穩(wěn)定，出現(xiàn)脈動，進而導致流化不穩(wěn)定。
剪切盒測試
在剪切盒測試中未觀察到差異，三種樣品的剪切應力測量值接近，在2.5%的RSD范圍內。由于該測試方法與加工性能缺少相關性，說明剪切盒測試中高度固結、低流動的環(huán)境無法用于揭示流化操作中動態(tài)、充氣環(huán)境的行為。
結論
FT4的多元方法清晰、可重復地識別了三種粉體樣品的動態(tài)和整體屬性的差異，它們與加工性能有很大的相關性。此外，結果表明，由于應力和流動形式不同，單純使用剪切盒測試不能有效地表征該加工過程中粉體的特性。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性，但同時易于結團和粉流不穩(wěn)定也會導致加工出現(xiàn)問題。樣品C的BFE和透氣性，可壓縮程度，在運輸?shù)搅骰抑袝r對壓縮最敏感，會形成團塊堵塞噴嘴，導致充電不一致。
粉體流動性并非材料的固有屬性，而是粉體在特定設備中以所需方式流動的能力。成功的加工過程需要粉體與工藝的完美匹配，相同的粉體在一個工藝中性能良好，而在另一個工藝中卻不佳的情況并不罕見。這表明，需要多種特性表達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各種加工和環(huán)境條件的響應。
作者簡介:
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®和通用型粉體測試儀的設計和持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。Tim與各專業(yè)機構合作并參與行業(yè)活動，對促進粉體加工領域的發(fā)展做出了杰出貢獻。
Tim擁有英國薩塞克斯大學的機電一體化學位。他是美國結構化有機微粒系統(tǒng)工程研究中心 (Engineering Research Center for Structured Organic Particulate Systems) 許多項目組的導師，并經(jīng)常組織粉體表征和加工領域的行業(yè)會議。作為美國藥學科學家協(xié)會 (AAPS) 的"過程分析技術"焦點小組的前任主席，Tim是制藥技術編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業(yè)專家組成員。Tim還是化學工程師學會"顆粒技術"特別興趣小組的委員會成員、ASTM負責粉體和散裝固體的特性和處理的D18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (USP) 通論-物理分析專家委員會 (GC-PA EC) 的成員。
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