FT4粉體流變儀

設計FT4粉體流變儀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發展，今天的FT4已被視為全能的粉體測試儀。

除了ZG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生剪切的壁面摩擦工具包；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儀器。

1 多功能的必要性

如我們在上述章節所看到的，粉體流動性能非常復雜，且無法用單一數值量化。考察流動性時必須結合加工和應用條件。粉體在松散狀態下可能表現出“好的”流動性，但在固結后流動性則“變差”。有些粉體可能在流速較高時流動良好，而在速度降低時可能停止流動。

流動（剪切）速率 含水率 靜電荷 儲存時間

2 動力學測試方法

FT4多功能粉末性質測試儀采用ZG技術，能夠對運動狀態中粉體遭遇的流動阻力進行測量。

3 約束流動和無約束流動

用于量化流動性的兩種典型流動模式

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。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。

4 預處理

任何與粉體打交道的人都會知道，經過處理，它們的密度很容易變化。從燒杯中向外傾倒，就會混入空氣；拿起燒杯在長凳上輕輕敲擊，可以發現其由于粉體變得密實，其體積有所減少。

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。

5 使用動力學方法來量化外部動力學效應

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定義的任一外部變量作用下，粉體流動性如何變化。

6 剪切測試

剪切盒

FT4同時還包含剪切盒附件，它可以量化粉體剪切特性。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的粉體。同時也是一種相對靜態的測試，測量由非流動向流動狀態轉變時的粉體行為。

工作原理

在速率極低時，對上層粉體施加剪切力（或水平方向的力），同時阻止與其相鄰的低層粉體移動（反之亦然）。不斷增加這一作用力，但不發生剪切面的相對運動，直到剪切力高到足以克服粉體剪切力為止。此時，粉體基體發生“屈服”，上層粉體與下層粉體之間產生相對滑動。

壁面摩擦

壁面摩擦測試提供了測量粉體與加工設備表面滑動摩擦的途徑。這對于了解粉體從料斗中的出料行為、輸送槽內的流動持續性和片劑脫模力尤為重要。同時，也有利于考察粉體是否會與加工設備壁面和其它各種表面如內袋、膠囊和其它包裝材料發生粘連。

料斗設計

在整個加工環境中，料斗的使用十分廣泛，雖然它們常被視為簡單系統，實際卻導致大量的加工中斷和產品質量問題。

7 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。FT4可以通過預處理循環來實現這一點。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。

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。可在一定范圍內的正向應力和氣流速率下完成測試。