분말 내 입자의 크기와 모양은 거동에 영향을 미치는 중요한 요소이며, 이러한 특성을 측정하기 위해 잘 정립된 많은 기술이 존재합니다. 그러나 다양한 공정에서 이 두 가지 파라미터와 유동 특성 간의 관계는 잘 알려져 있지 않으며, 공정마다 분말이 받는 요구 사항이 다르기 때문에 두 파라미터의 영향이 일관되지 않거나 쉽게 정량화되지 않을 수 있습니다.
이 애플리케이션 노트에서는 다양한 조건에서 입자 크기와 모양이 분말 유동성에 미치는 영향을 살펴봅니다.
입자 크기 및 모양 측정
제약 부형제로 사용되는 세 가지 유당 샘플(FlowLac100, SpheroLac 100, InhaLac 230 - Meggle)의 입자 크기와 모양을 평가했습니다. 두 샘플(FlowLac100 및 SpheroLac100)은 입자 크기 분포와 D50이 매우 유사했지만 전체적인 모양이 다른 것으로 나타났습니다. 또 다른 두 샘플(SpheroLac100 및 InhaLac230)은 입자 모양이 매우 유사했지만 입자 크기와 분포가 달랐습니다.
세 가지 샘플은 FT4 분말 레오미터®를 사용하여 분석했습니다. 결과는 샘플 간의 차이를 구분할 뿐만 아니라 입자 크기와 모양의 변화가 흐름 특성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 보여주었습니다.
파우더 거동에 대한 물리적 특성의 영향
동적 테스트: 기본 유동성 에너지
세 가지 샘플은 상당히 다른 기본 유동성 에너지(BFE) 값을 생성했지만, 크기와 모양의 차이가 결과에 다양한 정도로 영향을 미쳤습니다. 이 테스트 체제에서는 모양의 차이가 가장 큰 영향을 미쳤으며, 이는 입자 형태가 혼합, 공급 및 운반과 같은 동적이고 응력이 낮은 응용 분야에서 분말의 거동에 영향을 미치는 중요한 요소임을 시사합니다.
대량 테스트: 압축성
세 샘플의 압축성에서도 상당한 차이가 관찰되었지만, 이러한 조건에서는 입자 모양보다 입자 크기가 입자 포장 방식에 더 큰 영향을 미치기 때문에 입자 크기의 영향이 더 큽니다. 따라서 입자 크기는 장기 보관 또는 정제 압착과 같은 응고 작업 중 분말의 거동을 설명하는 데 더 지배적일 수 있습니다.
전단 세포 테스트
전단 셀 테스트에서 샘플 간 분화가 덜 관찰되었는데, 이는 파우더가 정적 상태에서 동적 상태로 전환해야 하는 고응력 작업에서 입자 모양이 입자 크기보다 잠재적으로 더 큰 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 응집 상태에서 기계적 연동과 마찰은 유동 특성에 큰 영향을 미치므로 거칠거나 각진 입자보다 부드럽고 규칙적인 모양의 입자가 더 쉽게 유동할 가능성이 높습니다.
결론
입자 크기와 모양은 분말의 작동 방식에 영향을 미치는 중요한 특성입니다. 그러나 그 영향의 정도는 가공 중에 분말이 노출되는 조건에 따라 달라집니다. FT4 분말 레오미터의 고유한 다변량 접근 방식을 통해 작업자는 분말이 공정에서 경험하게 될 응력 및 흐름 체계의 유형에 따라 물리적 특성의 변화가 주어진 단위 작동에 어떤 영향을 미치는지 정량화할 수 있습니다.
파우더 유동성은 고유한 재료 특성이 아니라 특정 장비에서 파우더가 원하는 방식으로 유동하는 능력에 관한 것입니다. 성공적인 공정을 위해서는 파우더와 공정이 잘 일치해야 하며, 다양한 단위 작업에서 파우더에 대한 요구 사항이 다양하기 때문에 동일한 파우더가 한 공정에서는 잘 작동하지만 다른 공정에서는 제대로 작동하지 않는 경우가 드물지 않습니다. 따라서 파우더의 테스트 조건이 공정의 조건과 최대한 일치하도록 하고, 단일 조건에서 단일 테스트가 보여주는 경향이 주어진 단위 작업의 동작을 완전히 특성화하지 못할 수 있으므로 다양한 조건을 평가하기 위해 여러 테스트를 사용하는 것이 중요합니다.
