粉體廣泛用于各行各業(yè)，但對其多種特性的理解仍有待進一步提高。復雜的粉體活動為探究粉體行業(yè)日常面臨的產品開發(fā)和制造帶來了難題，而粉體表征遠非只是理解粉體在料斗中的流動性！粉體有多種行為特性，每一種都必須充分了解，才能優(yōu)化產品開發(fā)，提高生產效率。
近日，英國富瑞曼科技與中國粉體網達成合作伙伴關系，對于很多粉體加工企業(yè)而言，先進的粉體表征已經成為一項關鍵戰(zhàn)略，隨著它在配方、加工、QA/QC以及技術服務方面所帶來的優(yōu)勢越來越為人們所認知，而富瑞曼科技作為粉體表征的領導者，通過與中國粉體網的合作，利用中國粉體網旗下的優(yōu)勢資源，將會實現進一步的品牌提升和銷售增長，推動粉體表征的進一步發(fā)展。
走進富瑞曼
富瑞曼科技專注于生產測量粉體流動性的系統(tǒng)設備，并擁有粉體流動及粉體表征領域十余年的豐富經驗。富瑞曼科技大量投資于研發(fā)及應用開發(fā)領域，除旗下FT4多功能粉體測試儀外還提供詳細的專業(yè)知識，全力支持旗下FT4粉體流變儀TM。富瑞曼專家團隊幫助全球FT4用戶應對粉體方面的各種個性化挑戰(zhàn)，同時致力于提供與客戶工藝流程最為相關的信息。FT4系統(tǒng)提供粉體表征領域世界領先的解決方案，能夠幫助客戶更好地理解開發(fā)、配方、放大、加工、質量監(jiān)控及其它和粉體相關的領域。
富瑞曼科技成立于1989年，是材料表征領域的自動化測試系統(tǒng)的開拓者，自二十世紀末起一直專注于粉體領域。公司的研發(fā)、生產及商務總部位于英國格洛斯特郡，并在美國設有全資子公司，經銷商伙伴遍及加拿大、中國、法國、印度、愛爾蘭、日本、馬來西亞、新加坡臺灣及泰國。
2007年公司榮獲英國女王企業(yè)創(chuàng)新獎；2012年再獲國際貿易類英國女王企業(yè)獎。
產品—FT4粉體流變儀TM
設計FT4粉體流變儀TM的初衷是為了表征粉體的流變或流動特性。如今，這依然是其主要功能，但隨著儀器本身、及其附件和使用方法得到持續(xù)發(fā)展，今天的FT4已被視為全能的粉體測試儀。
除了專利保護的動力學測試方法，即測量運動中粉體的流動阻力之外，FT4同時還包含用于測量粉體剪切強度的剪切盒；量化粉體與加工設備壁面如何發(fā)生剪切的壁面摩擦工具包（符合美國ASTM D 7891）；以及測量松裝粉體特性如密度、壓縮性和透氣性等的附件。這一系列測量能力使得FT4真正成為的全能粉體測試儀器以及世界上測量和認識粉體行為功能最多的專業(yè)儀器。
FT4的設計讓人們可以逐一考察這些外部變量的作用效果。通過在測量單元中逼真模擬加工條件，可逐一量化粉體對各個變量的反應。
外部變量包括
結固
充氣性
流動（剪切）速率
含水率
靜電荷
儲存時間
動力學測試方法
FT4多功能粉末性質測試儀采用專利技術，能夠對運動狀態(tài)中粉體遭遇的流動阻力進行測量。精密“槳葉”（或稱為“葉輪”），在粉體中旋轉并上下移動，形成一種精確的流動模式，使成千上萬的顆粒發(fā)生交互作用或相對流動，而槳葉受到的阻力則代表顆粒相對運動的難易度或整體流動性。顆粒運動的阻力越大，粉體流動越不順暢，槳葉移動也就越困難。
當槳葉在樣品中移動時，FT4粉體流變儀通過計算扭矩和阻力，對旋轉阻力和縱向阻力進行測量。同時獲取這兩種信息至關重要，因為這兩種數值結合在一起，才能對粉體的整體流動阻力進行量化。
約束流動和無約束流動
強制（約束）流動
這是測量粉體流動性的一種方法，此時，粉體在螺桿喂料器或主動式喂料器上處于強制流動狀態(tài)。這種特性被定義為基本流動能 (BFE) ），在槳葉下行運動中進行測量。粉體裝在底端密閉的測試容器中。
低壓力（無約束）流動
在低壓力填充、低剪切力混合等無約束流動狀態(tài)下測量粉體流動性的一種方式。這種特性被定義為特別流動能 (SE) 。這一方法，是在槳葉從容器底部向頂部提升的過程中測量流動阻力。由于容器頂部沒有堅固表面防止粉體膨脹或上行運動，因此在這一測試過程中，粉體運動不受約束。
約束和無約束流動的機制非常不同，因此，在數據與加工性能之間建立關聯性時，確定哪種機制更能代表擬議中的加工方式就顯得非常重要。
預處理
粉體在處理的過程中，密度很容易發(fā)生改變，密度的改變是由于向粉體施加的應力有所改變。如前所述，在加工或應用過程中，壓力大小的改變有可能會對粉體行為產生重大影響，在測量中也是如此。因此，在制備粉體時，不管是什么測試，都必須首先確保粉體的基體受壓均勻，避免氣泡和局部被壓實。
這一準備步驟被稱為預處理，這是一個簡單而有效的機械處理過程，旨在為后續(xù)測量準備樣品。利用在動力學方法中使用的同種專利技術（見前頁），預處理過程包含輕輕分散整個樣本，使粉體松散且少量充氣。其目的是擾動所有顆粒并使之緩緩落定，從而形成均勻填充的粉末基體，消除預壓實或趕出過多氣體的現象，確保后續(xù)測試結果不受操作員如何處理粉體以及將其放入測試容器的影響。
為了消除由于操作人員裝填樣本產生的變數，以及先前樣品中殘余的應力，預處理循環(huán)通常先于每次測試。但如果測試對象是人為固結的樣品，就無需進行預處理。
使用動力學方法來量化外部變量效應
基本流動能是衡量（經過預處理后）松裝粉體流動性的指標。使用相同的動力學方法，就有可能量化在上述章節(jié)定義的任一外部變量作用下，粉體流動性如何變化。
充氣
為了量化空氣的影響，從位于粉體柱底部多孔篩網充入受控氣流。這種方法不只是為了模擬傳輸、干燥以及干粉吸入劑等各種人為加入空氣的過程和應用，更重要的是為了探索顆粒之間存在的粘結力。
固結
固結對于流動性的影響可以直接通過固結能（CE）來量化。這種測試與基本流動能非常相似，只不過是在具備一定固結程度的粉體上完成。和BFE測試方法一樣，流動能是在槳葉由頂至底下行通過粉體樣本時確定的。首先進行預處理循環(huán)以形成均勻的填充密度，然后多次振實粉體，以便使樣本在測量前形成固結。這樣增加的流動阻力，就通過固結能加以量化。
也可以用外加正向應力來固結粉末。與運輸或其它環(huán)境下受到震動的行為相比，這種振實技術能更加真實地模擬粉體在儲存過程中的行為。兩種方法中粉體固結均先于流動能測量。
對流動（剪切）速率的敏感度
在不同流動速率下，粉體通常顯示出不同的流動行為。這表明，它們可以某一速率自由流動，而在另一速率下卻流動不良。對粉體加工者而言，這種對流動速率變化的敏感度有著多種含義，并會對加工穩(wěn)定性產生重大影響。
和許多液體不同的是，粉體很少呈牛頓流體性質，且與自身流動速率間存在著復雜的行為關系。事實上，與高速狀態(tài)相比，低速粉體普遍難以流動。即是說，如果粉體通過某一個工序時速度發(fā)生變化，特別當流動速率低于某一臨界值時，可能出現堵塞現象。
另外，如果粉體對流動速率敏感度較高，要達到均勻的混合效果，則需要經過優(yōu)化的特定混合配置。而流動速率敏感度較低的粉體具備的優(yōu)勢在于，可以采用低剪切混合方式并確保均質性，從而最大限度地減少在高剪切混合狀態(tài)下常見的顆粒破碎和靜電現象。為實現有效混合，對具有高流動敏感度的粉體一般應采用高剪切加工。
剪切測試
FT4同時還包含剪切盒附件，它可以量化粉體剪切特性（符合美國ASTM D 7891）。剪切測試技術與動力學測試差別很大，通常用來表征處于固結狀態(tài)的粉體。同時也是一種相對靜態(tài)的測試，測量由非流動向流動狀態(tài)轉變時的粉體行為。
整體特性
整體特性不是對流動性或剪切的直接測量，但它卻會影響過程的表現和產品的特性。FT4通常測量三種整體特性：
密度
密度定義了質量和體積間的關系。原則上，這似乎是個簡單的概念，但是粉體的性質意味著它們的填充結構易于發(fā)生顯著變化。因此，在定義密度時，必須確保充分了解且能夠重現填充狀態(tài)。FT4可以通過預處理循環(huán)來實現這一點。結合內置的平衡與分裝容器等其它可以獲得精確體積的配置，可使預處理過的松裝密度的測量達到前所未有的準確。
壓縮性
通過壓頭對預處理后的粉體逐漸施加壓力，同時測量體積變化與作用力之間的函數關系，可以測得其壓縮性。透氣壓頭可確保困在粉體內的空體容易逸出，高分辨率的位置測量系統(tǒng)可以精確定義壓縮性，對應一定正向應力的體積變化以百分比來表示。
另外，這一數據也可以用壓縮指數或整體密度來表示，兩者均與所施加的正向應力呈函數關系。
透氣性
透氣性衡量的是粉體對氣流的阻力。這種方法不可與充氣測試混淆，它利用透氣壓頭對粉體柱施加一系列正向應力，同時限制粉體柱的同時讓氣流通過。粉體柱頂部與底部氣壓的相對差異與粉體透氣性呈函數關系�？稍谝欢ǚ秶鷥鹊恼驊蜌饬魉俾氏峦瓿蓽y試。
這一重要的材料性質關系到很多應用，例如壓片和填充等。在壓片過程中，壓縮階段的除氣效率將影響振實粉體的機械性能，如果粉體透氣性差而造成片劑內有空氣殘留，就會產生頂蓋和分層。在填充階段，空氣是否能夠像進入粉體時那樣從模具或容器中溢出取決于粉體的透氣性，同時，這將影響到填充速率和填充一致性。雖然透氣性是整體性質中相對簡單的指標，但在很多流程和最終產品中都很重要，必須進行準確測量。
其它測量
憑借FT4的動力學方法，再加上良好的實驗設計，就有可能對粉體的其它行為特性進行考察，包括：結塊、濕度、偏析、破碎、靜電、團聚。
粉體表征的領導者
富瑞曼®科技在粉體表征領域擁有超過14年的經驗。2000年，我們設計并推出了全球唯一的粉體流變儀，此后，我們一直致力于應對粉體表征挑戰(zhàn)，探究粉體行業(yè)日常面臨的產品開發(fā)和制造難題。
除了圍繞生產的儀器進行持續(xù)研發(fā)，富瑞曼科技還大量投資粉體研究與開發(fā)，與廣泛行業(yè)領域的客戶進行合作，開發(fā)應對多種粉體加工難題的解決方案。
中國粉體網，致力于讓所有合作伙伴推廣更“輕松”！
