Tim Freeman“粉體流動”專欄 | 評價粉體測試工具包：剪切測試
在這一系列文章中，我將著眼于傳統粉體測試工具包能夠多大程度地滿足當下粉體加工者的需求，現在我們開始討論剪切測試。在這一系列文章中，我將著眼于傳統粉體測試工具包能夠多大程度地滿足當下粉體加工者的需求。在上一篇文章中，我將振實密度方法作為討論的重點；現在我們開始討論剪切測試。
剪切測試起源于jenike在20世紀60年代為解決儲存容器卸料問題而展開的開創性工作。開發的這項技術使用數值方法確定粉體處理設備的規格，為此種設計方法提供支持。開發一種設計演算法使料斗和料倉實現可控的卸料是一項重大的挑戰，相關的工作非常出色地經受住了時間的考驗。雖然卸料和料斗設計仍然是一門不盡的學科，但是，50年前開發的方法并未大幅改進并且仍在使用。
圖1 - 傳統剪切室
簡單來說，剪切測試測量相對于一個粉體平面剪切另一個固結平面所需的力。類似的方法也用于測量壁面摩擦 (即結構材料表面與粉體之間的摩擦力)，以提供料斗設計所需的大部分數據。料斗底部的粉體由于其上方材料的重力作用而固結，粉體承受此種應力，同時應力傳遞粉床內，并且相對于容器壁面的粉體也會承受應力，因此，這些測試方法的相關性是顯而易見的。
構想出剪切測試后的幾十年來，對工藝相關粉體表征的需求已經促使剪切測試的應用遠遠超出其初衷。這固然可以理解，但也使得這項技術的一些局限性成為關注的焦點。
一個問題是，對于粘性粉體而言，剪切測試適合，也。對于粘性的材料，測得的剪切力相對較大，但對于非粘性的樣品，剪切力則逐漸減小。流動函數對應的自由流動范疇是一個主要的剪切參數，涵蓋了廣泛的流動行為，但剪切測試不像動態表征那樣具有區分性 (參見下圖)。
另一個無疑更加重要的問題是，剪切測試期間所應用的條件不能代表流化床或重力下料。對于某些工藝而言，粉體對空氣的響應至關重要，這也不能通過剪切分析來直接研究。更廣泛地說，試圖從剪切數據中推斷出與測試環境明顯不同的條件下的粉體行為，這種做法可能既不，又不。
本文無意爭論剪切測試其設計目的和價值。我也承認，除此之外，剪切測試也在幫助人們深入了解和普遍研究粉體性質方面也發揮著重要的作用。因為剪切分析已經開始達到極限，所以我還是認為其他技術 (特別是動態測試) 更適合表征粉體。認識到這些局限并應用合適的技術是至關重要的，通過此種技術，加工者能夠實現更高的生產效率。
作者簡介:
tim freeman，富瑞曼科技有限公司總經理
tim freeman是粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經理，他自20世紀90年代末便效力于該公司。他在ft4粉體流變儀®和通用型粉體測試儀的設計和持續發展方面發揮了重要作用。tim與各專業機構合作并參與行業活動，對促進粉體加工領域的發展做出了杰出貢獻。
tim擁有英國薩塞克斯大學的機電一體化學位。他是美國結構化有機微粒系統工程研究中心 (engineering research center for structured organic particulate systems) 許多項目組的導師，并經常組織粉體表征和加工領域的行業會議。作為美國藥學科學家協會 (aaps) 的過程分析技術焦點小組的前任主席，tim是制藥技術編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業專家組成員。tim還是化學工程師學會顆粒技術特別興趣小組的委員會成員、astm負責粉體和散裝固體的特性和處理的d18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (usp) 通論-物理分析專家委員會 (gc-pa ec) 的成員。
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簡單來說，剪切測試測量相對于一個粉體平面剪切另一個固結平面所需的力。類似的方法也用于測量壁面摩擦 (即結構材料表面與粉體之間的摩擦力)，以提供料斗設計所需的大部分數據。料斗底部的粉體由于其上方材料的重力作用而固結，粉體承受此種應力，同時應力傳遞粉床內，并且相對于容器壁面的粉體也會承受應力，因此，這些測試方法的相關性是顯而易見的。
構想出剪切測試后的幾十年來，對工藝相關粉體表征的需求已經促使剪切測試的應用遠遠超出其初衷。這固然可以理解，但也使得這項技術的一些局限性成為關注的焦點。
一個問題是，對于粘性粉體而言，剪切測試適合，也。對于粘性的材料，測得的剪切力相對較大，但對于非粘性的樣品，剪切力則逐漸減小。流動函數對應的自由流動范疇是一個主要的剪切參數，涵蓋了廣泛的流動行為，但剪切測試不像動態表征那樣具有區分性 (參見下圖)。
另一個無疑更加重要的問題是，剪切測試期間所應用的條件不能代表流化床或重力下料。對于某些工藝而言，粉體對空氣的響應至關重要，這也不能通過剪切分析來直接研究。更廣泛地說，試圖從剪切數據中推斷出與測試環境明顯不同的條件下的粉體行為，這種做法可能既不，又不。
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作者簡介:
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tim freeman是粉體表征公司富瑞曼科技有限公司的總經理，他自20世紀90年代末便效力于該公司。他在ft4粉體流變儀®和通用型粉體測試儀的設計和持續發展方面發揮了重要作用。tim與各專業機構合作并參與行業活動，對促進粉體加工領域的發展做出了杰出貢獻。
tim擁有英國薩塞克斯大學的機電一體化學位。他是美國結構化有機微粒系統工程研究中心 (engineering research center for structured organic particulate systems) 許多項目組的導師，并經常組織粉體表征和加工領域的行業會議。作為美國藥學科學家協會 (aaps) 的過程分析技術焦點小組的前任主席，tim是制藥技術編輯顧問委員會的成員，以及《歐洲藥物評論》雜志的行業專家組成員。tim還是化學工程師學會顆粒技術特別興趣小組的委員會成員、astm負責粉體和散裝固體的特性和處理的d18.24小組委員會副主席，以及美國藥典 (usp) 通論-物理分析專家委員會 (gc-pa ec) 的成員。
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