Modul 1 - Pulverflöde Flashcards
(12 cards)
Bakgrund
Bakgrund
* Ett pulvers beteende är beroende av hur mycket energi som tillförs och hur tätt pulvret packats.
- Ett pulvers flytförmåga är ett mått på pulvrets förmåga att bete sig som en vätska.
- Pulverflöde mer komplicerat än vätskeflöde för att:
1. Energi förloras vid partikelkollisioner: Pulver partiklars energi förloras.
2. Pulverpartiklarna är mycket större än molekyler.
Pulveregenskaper funktion av partiklarnas egenskaper
Pulveregenskaper funktion av partiklarnas egenskaper
Pulver består av partiklar vars deras individuella egenskaper påverkar pulvret som helhet:
* Partikelstorlek
* Partikelform
* Partikeldensitet
* Partikelytans beskaffenhet (jämnhet, kohesion, adsorberat vatten).
* Partiklarnas elasticitet, plasticitet och hållfasthet.
Kohesion och partikelstorlek
Kohesion och partikelstorlek
Kohesivt pulver = Pulver med dålig flytförmåga (Kohesion = partiklar binder till varandra).
Pulver med små partiklar = Mer kohesiv (Volymkrafter som gynnar flytförmåga är proportionell mot d^3). Således tenderar ett pulver med små partiklar att vara mer kohesivt.
Bestämning av flytförmåga:
Bestämning av flytförmåga:
1- Indirekta metoder (Statisk pulverbädd):
1. Rasvinkel
2. Skjuvhållfasthet
3. Pulverdensitet
2- Direkta metoder (dynamisk pulverbädd):
1. Flödeshastighet (rinningshastighet) genom öppning
Indirekta metod för att analysera flytförmåga:
Indirekta metod för att analysera flytförmåga:
1- Rasvinkel (angel of repose): Den maximala vinkel 𝜃 en pulverhög bildar mot underlaget. Vinkeln är mått på inre friktion hos pulvret.
Den maximala vinkel θ som en pulverhög kan bilda mot horisontalplanet innan pulvret börjar glida ner.
När ett pulver bildar en hög i vila (ingen rörelse), är det i jämvikt. Tyngdkraften (m*g) på en enskild partikel kan delas upp i två komponenter:
* Vertikal komponent: mg * cos(θ) → Trycker ner partikeln mot underlaget (normal kraft).
* Horisontell komponent: mg * sin (θ) → Försöker få partikeln att glida nedför lutningen
Båda den vertikala- och horisontella komponenter har motsatta krafter vid jämvikt.
Maximal friktionskraft 𝑓 = 𝜇N = tan θ, där 𝜇 är friktionskoefficienten.
Indirekta metod för att analysera flytförmåga:
Indirekta metod för att analysera flytförmåga:
2- Skjuvhållfasthet: Skjuvspänning (kraft per ytenhet - y-axel) mäts som funktion av normalspänning (tryck - x-axel).
* ---> Linjär samband, där kurvans lutning = Inre friktion * ---> Skärningen vid y-axeln = Pulvrets kohesion
Indirekt metod för att analysera flytförmåga:
Indirekt metod för att analysera flytförmåga:
3- Pulverdensitet: Volymsandelar, porositet och fast fraktion
När man har ett pulver, består det av fast material (partiklarna själva) och luft mellan partiklarna (porer i pulvret).
Den totala volymen kallas bulkvolym (V tot) och delas upp i:
V tot = V fast + V luft
Fast fraktion (𝜙): Andel av volymen som består av fast material:
Φ = V fast / V tot (V bulk)
Porositet (ε): Andel av volymen som är luft:
ε = V luft / V tot = 1 − Φ
Φ + ε = 1
Summan av volymandelar blir alltid 1 eftersom pulvret bara består av fast material och luft.
Packningstäthet: bulk- och relativ densitet:
Packningstäthet: bulk- och relativ densitet:
1- Bulkdensitet (ρ bulk) = Bulkdensitet tar hänsyn till både partiklar och luft mellan dem:
ρ bulk = m / V bulk
* m = Pulvermassan
* V bulk = Total volym som pulvret upptar (inkl. luft mellan partiklarna)
2- Densitet för fast material: Densiteten hos själva partiklarna, utan luft:
ρ fast = m / V fast
OBS! ρ bulk kommer alltid att vara lägre än densitet för fast material för att V bulk är alltid större än V fast.
3- Relativ densitet
Relativ densitet = ρ bulk / ρ fast = 𝜙
Så fast fraktion (𝜙) är samma som relativ densitet, och visar hur väl partiklarna ligger tätt.
Stampvolumeter:
Stampvolumeter: Mäter hur pulver packas när det utsätts för stampningar i en mätcylinder. Det ger information om pulvret har god eller dålig flytförmåga.
𝑚 = Pulvermassa: Som man fyller i mätcylinder
𝑉 fyll = Ursprunglig pulvervolym innan stampning
𝑉 stamp = Pulvervolym efter stampning: volymen efter att pulvret packats genom stampning.
Bestämning av bulkdensitet:
* Fylldensitet: 𝜌 fyll = 𝑚 / 𝑉 fyll
* Stampdensitet: 𝜌 stamp = 𝑚 / 𝑉 stamp
Hausnerkvoten och Carrs index:
- Hausnerkvoten (HR): 𝐻R = 𝜌 stamp / 𝜌 fyll
HR ≈ 1,00 → Bra flytförmåga
Ett högt värde betyder att pulvret var luftigt från början och packas mycket → Dåligt flytande pulver.
- Carrs index (CI): 𝐶l = (𝜌 stamp − 𝜌 fyll) / 𝜌 stamp
Ett låg CI värde → Bättre flytförmåga
Om pulvret inte packas mycket vid stampning → Det har redan en tät packad från början → Bra flytförmåga.
Direkt metod:
Direkt metod:
1- Rinningshastighet: Den hastighet/tid det tar för pulvret att rinna genom öppning. Alternativt bestämning av kritisk öppningsstorlek.
Kritisk öppningsstorlek: Den minsta öppningen genom vilken pulvret kan börja flöda utan att fastna.
Öppning är för liten —> Pulvret inte rinner → Valv bildas (Partiklar spärrar varandra).
Sammanfattning
Sammanfattning
En god flytförmåga är viktigt för att:
* Få en enhetligt och reproducerbart flöde under tillverkning.
* Motverka instängd luft i pulverbädden.
Och för att slå tabletter.
Motverkas av:
* Kohesion (Lika ytor): Partiklar binder till varandra.
* Adhesion (Olika ytor): Partiklar fastnar mot andra ytor.
* Friktion
Påverkas av partiklarnas storlek, form, ytstruktur och densitet.
Åtgärder för att förbättra flytförmåga:
Åtgärder för att förbättra flytförmåga:
* Ökad partikelstorlek: Genom granulering t.ex.
* Rundare partikelform
* Mindre ytojämna partiklar
* Mindre adsorberat vatten (torrare miljö)
* Tillsats av flytförbättrare
– Magnesiumstearat
– Kolloidal kiseloxid eller magnesiumoxid
Magnesiumstearat, kolloidal kiseloxid och magnesiumoxid fyller ut ojämnheten i pulvret.
