Fließverhalten, Kohäsion, Verbackung, Schüttdichte - mit dem Powder Flow Analyser lassen sich alle relevanten Pulvereigenschaften zuverlässig bestimmen und eigene Testreihen erstellen.
Der Powder Flow Analyser ist eine Ergänzung für den Texture Analyser von Stable Micro Systems zur Untersuchung und Charakterisierung der physikalischen Eigenschaften – sowohl frei fließender als auch nicht fließender – Pulver und pulverförmiger Produkte. Als Zusatzmodul für den Texture Analyser lässt sich das Werkzeug über die Exponent-Software frei programmieren und kann so für diverse Tests angepasst werden.
Der Powder Flow Analyser kann als einzelnes Modul die Anwendungsmöglichkeiten eines bereits vorhandenen Texture Analyser erweitern oder als vollständiges und neues System erworben werden.
Weitere Informationen zu den verschiedenen Tests und Untersuchungsmöglichkeiten haben wir in der untenstehenden Liste zusammengestellt. Wenn Sie Fragen haben, freuen wir uns über Ihren Anruf oder Ihre E-Mail.
Weitere Details zum Powder Flow Analyser
Cohäsion Test
Mit diesem einfachen Test kann das Fließverhalten von Pulvern objektiv im Vergleich zu anderen Pulvern bewertet werden.
Die zu untersuchende Probe wird in den Probenbehälter eingefüllt und definiert mit zwei Messzyklen vorbereitet. Bei diesem Vorgang rotiert der Rotor so durch die Probe hindurch das diese aufgelockert wird. Dabei werden Belastungen, welche durch das Befüllen der Probe in den Becher hervorgerufen wurden, ausgeglichen.
Bei dem eigentlichen Test wird die Pulverprobe beim Herausfahren aus der Probe „angehoben“, sodass diese über den Rotor gleitet. Die Kraftmesszelle, welche im Fuß des Powder Flow Analyser eingebaut ist, nimmt diese Veränderung auf und ermittelt über das Probengewicht und der geleisteten Arbeit eine Aussage über das Fließverhalten des Pulvers.
Aus den so ermittelten Daten ergibt sich der Fließindex, welcher wie folgt bewertet wird:
| Fließindex | Fließverhalten | |
| <11 | frei fließend | |
| 11 – 14 | einfach fließend | |
| 14 – 16 | kohäsiv | |
| 16 – 19 | sehr kohäsiv | |
| >19 | extrem kohäsiv |
PFA Probenvorbereitung
Eines der wichtigsten Voraussetzungen für eine erfolgreiche Pulvermessung ist die Probenvorbereitung. Der Powder Flow Analyser bietet hier eine einfache und effektive Lösung. Vor der Messung wird das Pulver 2-mal durchgerührt, ohne es zu belasten.
Kohäsionstest mit Schüttdichte
Mittels des geteilten Messbechers kann zusätzlich zum Fließindex auch automatisch die Schüttdichte bestimmt werden.
Die Schüttdichte der Pulverprobe wird über die Probenvorbereitung ermittelt.
Für die Probenvorbereitung wird der Becher ¾ voll mit Pulver gefüllt und auf den Powder Flow Analyser gestellt. Der Rotor dreht dann zwei Mal durch die Pulversäule und homogenisiert diese für die geplante Messung. Nach der Probenvorbereitung wird der Becher vom Powder Flow Analyser genommen und das überschüssige Pulver durch Scheren des oberen Bechers abgestreift. Der Powder Flow Analyser bestimmt nach der Probenverbreitung das aktuelle Pulvergewicht und berechnet über das Volumen das Schüttgewicht.
Belastungstest
Bei diesem speziellen Test wird untersucht, wie sich ein Pulver verhält, wenn es mit unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten belastet wird. Interessant ist dieser Test, wenn untersucht werden soll, wie sich ein Produkt zum Beispiel beim Abfüllen mit unterschiedlichen Abfüllgeschwindigkeiten verhält. Einige Pulver neigen bei Erhöhung der Abfüllgeschwindigkeit zur Überfüllung andere verhalten sich jedoch genau entgegengesetzt.
In der Standardsequenz wird das Pulver mit einer Geschwindigkeit von 10, 20, 50, 100 und dann erneut mit 10 mm/s jeweils 5-mal belastet. Über die erneute Belastung mit 10 mm/s kann zusätzlich ermittelt werden, ob sich ein Pulver während der Belastung z. B. durch Agglomeration oder statische Aufladung verändert hat.
Wenn Sie sich in der Graphik die beiden Kurven Puderzucker und Xylitol vergleichen, erkennen Sie das beim Puderzucker mit ansteigender Belastung ein geringerer Fließwiederstand einhergeht. Beim Xylitol (Zuckerersatzstoff) zeigt sich das genaue Gegenteil. Bei der Abfüllung des Puderzuckers mit erhöhter Geschwindigkeit würde es somit zu einer Überfüllung der gewünschten Füllmenge kommen.
PFA/CP Verichtungseigenschaften von Pulvern
Die Messung der Kompressibilität wird erreicht, indem man mit einem Kolben eine zunehmende Druckkraft auf ein konditioniertes Pulver aufbringt und die Volumenänderung in Abhängigkeit von der aufgebrachten Last misst. Der Belüftungskolben stellt sicher, dass die im Pulver eingeschlossene Luft leicht entweichen kann, und die hohe Auflösung des Positionsmesssystems ermöglicht eine präzise Definition der Kompressibilität, ausgedrückt als prozentuale Volumenänderung bei einer gegebenen angewandten Normalspannung.
In Verbindung mit dem geteilten Messbecher kann bei diesem Versuch auch gleich die Schüttdichte des Pulvers mit untersucht werden.
Evonik Verbackungstest
Bei diesem Test liegt das Hauptaugenmerk auf der Verbackung von Pulver in einem Bigpack oder anderen zum Transport oder zur Lagerung eines Pulvers benötigten Behälters. Evonik hat diesen Test speziell entwickelt um ihre eigenen Fließhilfsmittel zur dosieren.
Bei diesem Test wird eine definierte Menge Pulver in einem Edelstahlzylinder eingefüllt und mittels eines Gewichts in einer Klimakammer über einen festgelegten Zeitraum belastet. Nach der Klimatisierung der Probe wird der Edelstahlzylinder unter den Rotor des Powder Flow Analyser gestellt und die Probenoberfläche langsam abgekratzt. Die Kraft, welche zum Abkratzen benötigt wird, gibt eine Aussage über die Härte des verbackten Pulverkuchens. Je höher die Kraft um so fester der Pulverkuchen und um so größer die Neigung eines Pulvers zum verbacken. Weitere Infos zu dem Test finden Sie in der Veröffentlichung.
In der Graphik finden Sie einen typischen Test am Beispiel eines Coffee Creamers. Die schwarze Kurve zeigt das unbehandelte Pulver und die rote Kurve einen mit Fließhilfsmittel versetztes Pulver.
Untersuchung des Fließverhaltens von Pulvern mit dem Texture Analyser TA.XTplus
Um einfache Pulveruntersuchungen wie z. B. den Schüttgutfestigkeitstest durchzuführen, ist es nicht erforderlich, einen Powder Flow Analyser zu verwenden. Auch mit dem Standard TA.XTplus können diese Messungen durchgeführt werden.
Schüttgutfestigkeit in Trichtern
Vertikaler Pulver-Schertest
Egal ob Getreide oder Mehl, Zucker oder Salz, grob oder fein: Wer mit Granulaten und Pulvern zu tun hat, hat auch mit verstopften Trichtern zu tun. Das kann viele Ursachen haben, wie zum Beispiel Brücken- oder Schachtbildung im Silo, Kernfluss, Schießen, Entmischen, einseitiger Abzug durch Austragegeräte, Beulen im Silo durch einseitigen Schüttgutfluss oder Erschütterungen wie Silobeben und Silohupen.
A/UYS Unconfined Yield Stress Rig
Mit dem Unconfined Yield Stress Rig kann auf einfache weise nur mit dem Texture Analyser das Fließverhalten von Pulvern untersucht werden. Dieser Test basiert auf dem Einachsigen Druckversuch zur Bestimmung der Verfestigungsspannung von Schüttgütern.
Der Messaufbau besteht aus einem Pexiglas Zylinder einem Tablet, einem Kompressionsstempel sowie einer Abstandsscheibe.
A/IPC Powder Compaction Rig
Vor vielen Jahren hat Stable Micro Systems zwei Varianten des Powder Compaction Rig (hohe Toleranz und niedrige Toleranz) für Anwendungen mit hohen Kräften eingeführt. Es besteht jedoch ein Bedarf an Pulververdichtungsversuchen mit ähnlichen Probenvolumina bei geringeren Verdichtungskräften als bei den bisherigen Methoden, die einen TA.HDplus Texture Analyser erfordern.
Aus diesem Grund hat Stable Micro Systems zwei Powder Compaction Rigs für niedrigere Kräfte entwickelt, die eine indexierbare Prüfung von 10 Proben mit bis zu 50 kg Belastung ermöglichen, was ebenfalls zur Steigerung der Gebrauchstauglichkeit und Effizienz beiträgt.
Sobald die erste Probe mit der Prüfsonde zentriert ist, können die nachfolgenden Proben einfach über einen Quick-Click-Mechanismus bewegt werden, der den nächsten Test sofort einsatzbereit ausrichtet und somit den Probendurchsatz erhöht.
Die Verdichtungseigenschaften von Pulvern können mit Hilfe von Zielkraft- oder Weg beurteilt werden. Viele Pulverpresslinge werden auf eine definierte Distanz gepresst, so dass das Powder Compaction Rigs zur Ermittlung der erforderlichen Kraft eingesetzt werden können.
Neue Technologien bei Tablettiermaschinen ermöglichen die Verdichtung des Pulvers auf eine bestimmte Kraft, was zu Pulververdichtungen mit konstanter Porosität führt. Das Powder Compaction Rig kann in Verbindung mit dem -fahre auf Kraftmodus- verwendet werden, um den Einfluss von Füllhöhe/Gewicht auf die Tablettendicke zu beurteilen.
In Kraft-Zeitdiagrammen kann die Relaxation und Kompressibilität von Pulvern mittels Haltetests genau untersucht werden. Dabei wird das Verhalten des Pulvers aufgezeichnet, wenn es mit einer konstanten Kraft oder Weg über Zeit belastet wird.