La taille et la forme des particules d'une poudre sont des facteurs importants qui influencent le comportement, et il existe de nombreuses techniques bien établies pour mesurer ces propriétés. Toutefois, pour une série de processus différents, la relation entre ces deux paramètres et les propriétés d'écoulement est moins bien comprise et, en raison des exigences variables auxquelles sont soumises les poudres dans les différents processus, l'effet des deux paramètres peut ne pas être cohérent ou facile à quantifier.
Cette note d'application étudie l'influence de la taille et de la forme des particules sur la fluidité des poudres dans une série de conditions différentes.
Mesure de la taille et de la forme des particules
Trois échantillons de lactose utilisés comme excipient pharmaceutique (FlowLac100, SpheroLac 100 et InhaLac 230 - Meggle) ont été évalués pour la taille et la forme des particules. Deux des échantillons (FlowLac100 et SpheroLac100) présentaient une distribution granulométrique et un D50 très similaires, mais une forme générale différente. Deux autres échantillons (SpheroLac 100 et InhaLac230) présentaient des particules de forme très similaire, mais de taille et de distribution différentes.
Les trois échantillons ont été analysés à l'aide d'un rhéomètre à poudre FT4. Les résultats ont permis non seulement de différencier les échantillons, mais aussi d'illustrer comment les changements de taille et de forme des particules peuvent influencer les propriétés d'écoulement.
L'influence des propriétés physiques sur le comportement des poudres
Essai dynamique : Énergie de fluidité de base
Les trois échantillons ont généré des valeurs d'énergie de fluidité de base (BFE) significativement différentes, mais les différences de taille et de forme ont influencé les résultats à des degrés divers. Dans ce régime d'essai, c'est la différence de forme qui a eu le plus d'influence, ce qui suggère que la morphologie des particules est un facteur important pour influencer le comportement des poudres dans des applications dynamiques à faible contrainte telles que le mélange, l'alimentation et le transport.
Essais en vrac : Compressibilité
Des différences significatives sont également observées au niveau de la compressibilité des trois échantillons, mais dans ces conditions, l'influence de la taille des particules est plus importante que celle de leur forme, car elle a un impact plus important sur la manière dont les particules se tassent. La taille des particules est donc susceptible de jouer un rôle plus important dans la description du comportement des poudres lors d'opérations de consolidation telles que le stockage à long terme ou le pressage de comprimés.
Test de cellule de cisaillement
Une moindre différenciation a été observée entre les échantillons lors des essais en cellule de cisaillement, ce qui suggère que la forme des particules est potentiellement plus influente que leur taille dans les opérations à forte contrainte où une poudre doit passer d'un état statique à un état dynamique. Lors de la consolidation, l'imbrication mécanique et la friction ont une forte influence sur les propriétés d'écoulement et, par conséquent, les particules plus lisses et de forme plus régulière sont susceptibles de s'écouler plus facilement que les particules rugueuses ou anguleuses.
Conclusions
La taille et la forme des particules sont des propriétés importantes qui influencent le comportement d'une poudre. Toutefois, l'étendue de leur influence dépend également des conditions auxquelles la poudre est soumise pendant le traitement. L'approche unique et multivariée du rhéomètre pour poudres FT4 permet aux opérateurs de quantifier la manière dont les changements de propriétés physiques affecteront une opération unitaire donnée en soumettant la poudre au type de contrainte et aux régimes d'écoulement qu'elle subira au cours du processus.
La fluidité de la poudre n'est pas une propriété inhérente au matériau, mais plutôt la capacité de la poudre à s'écouler de la manière souhaitée dans un équipement spécifique. Une transformation réussie exige que la poudre et le procédé soient bien adaptés et, en raison de la diversité des exigences imposées à une poudre par les différentes opérations unitaires, il n'est pas rare qu'une même poudre donne de bons résultats dans un procédé, mais de mauvais résultats dans un autre. Il est donc important de s'assurer que les conditions d'essai d'une poudre correspondent le plus possible aux conditions du procédé et d'utiliser plusieurs essais pour évaluer une série de conditions, car les tendances illustrées par un seul essai dans une condition unique peuvent ne pas caractériser complètement le comportement dans une opération unitaire donnée.
