Die Größe und Form der Partikel in einem Pulver sind wichtige Faktoren, die das Verhalten beeinflussen, und es gibt viele bewährte Verfahren zur Messung dieser Eigenschaften. Allerdings ist die Beziehung zwischen diesen beiden Parametern und den Fließeigenschaften bei einer Reihe verschiedener Verfahren weniger gut bekannt. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen, denen Pulver bei verschiedenen Verfahren ausgesetzt sind, sind die Auswirkungen der beiden Parameter möglicherweise nicht einheitlich oder leicht zu quantifizieren.
In diesem Anwendungsbericht wird der Einfluss von Partikelgröße und -form auf die Fließfähigkeit von Pulver unter verschiedenen Bedingungen untersucht.
Messung von Partikelgröße und -form
Drei Proben von Laktose, die als pharmazeutischer Hilfsstoff verwendet wird (FlowLac100, SpheroLac 100 und InhaLac 230 - Meggle), wurden auf Partikelgröße und -form untersucht. Zwei der Proben (FlowLac100 und SpheroLac100) zeigten eine sehr ähnliche Partikelgrößenverteilung und D50, aber eine unterschiedliche Gesamtform. Zwei weitere Proben (SpheroLac 100 und InhaLac230) hatten sehr ähnlich geformte Partikel, unterschieden sich aber in der Partikelgröße und -verteilung.
Die drei Proben wurden mit einem FT4-Pulverrheometer® analysiert. Die Ergebnisse unterschieden nicht nur zwischen den Proben, sondern verdeutlichten auch, wie Veränderungen der Partikelgröße und -form die Fließeigenschaften beeinflussen können.
Der Einfluss physikalischer Eigenschaften auf das Verhalten von Pulvern
Dynamische Prüfung: Grundlegende Fließfähigkeit Energie
Die drei Proben ergaben signifikant unterschiedliche Werte für die grundlegende Fließfähigkeit (Basic Flowability Energy, BFE), aber die Unterschiede in Größe und Form beeinflussten die Ergebnisse in unterschiedlichem Maße. In diesem Testregime war der Unterschied in der Form am einflussreichsten, was darauf hindeutet, dass die Partikelmorphologie ein wichtiger Faktor ist, der das Verhalten von Pulvern in dynamischen, spannungsarmen Anwendungen wie Mischen, Zuführen und Fördern beeinflusst.
Schüttgutprüfung: Komprimierbarkeit
Signifikante Unterschiede werden auch bei der Komprimierbarkeit der drei Proben beobachtet, aber unter diesen Bedingungen ist der Einfluss der Partikelgröße größer als der der Partikelform, da sie sich stärker auf die Art und Weise auswirkt, wie sich die Partikel verpacken. Die Partikelgröße dürfte daher bei der Beschreibung des Verhaltens von Pulvern während Konsolidierungsvorgängen wie Langzeitlagerung oder Tablettenpressung eine größere Rolle spielen.
Scherzellenprüfung
Bei Scherzellenversuchen wurden weniger Unterschiede zwischen den Proben festgestellt, was darauf hindeutet, dass die Partikelform bei hohen Belastungen, bei denen ein Pulver von einem statischen in einen dynamischen Zustand übergehen muss, möglicherweise einen größeren Einfluss hat als die Partikelgröße. Bei der Verfestigung haben mechanische Verriegelung und Reibung einen starken Einfluss auf die Fließeigenschaften, so dass glattere, regelmäßiger geformte Partikel wahrscheinlich leichter fließen als raue oder kantige Partikel.
Schlussfolgerungen
Partikelgröße und -form sind wichtige Eigenschaften, die das Verhalten eines Pulvers beeinflussen. Das Ausmaß ihres Einflusses hängt jedoch auch von den Bedingungen ab, denen das Pulver während der Verarbeitung unterworfen wird. Der einzigartige, multivariate Ansatz des FT4 Pulverrheometers ermöglicht es den Anwendern, zu quantifizieren, wie sich Änderungen der physikalischen Eigenschaften auf einen bestimmten Arbeitsgang auswirken, indem das Pulver der Art von Spannung und Fließregimen ausgesetzt wird, die es im Prozess erfährt.
Die Fließfähigkeit des Pulvers ist keine inhärente Materialeigenschaft, sondern vielmehr die Fähigkeit des Pulvers, in einem bestimmten Gerät in der gewünschten Weise zu fließen. Eine erfolgreiche Verarbeitung setzt voraus, dass das Pulver und der Prozess gut aufeinander abgestimmt sind. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen, die die verschiedenen Arbeitsschritte an ein Pulver stellen, ist es nicht ungewöhnlich, dass dasselbe Pulver in einem Prozess gut, in einem anderen aber schlecht fließt. Daher ist es wichtig, dass die Prüfbedingungen für ein Pulver so genau wie möglich mit den Prozessbedingungen übereinstimmen und dass mehrere Tests durchgeführt werden, um eine Reihe von Bedingungen zu bewerten, da die Tendenzen, die ein einzelner Test unter einer einzigen Bedingung aufzeigt, das Verhalten in einer bestimmten Betriebseinheit möglicherweise nicht vollständig charakterisieren.
