Powder (분말-유변학)

개발 과정에서 제형 작업자는 벌크 분말 형태에 대한 통찰력을 얻을 수 있다. 스케일업 과정에서 예상치 못한 가공처리 문제가 발생할 수 있으며, 이에 따라 제형 변경이 필요하고 제품 상용화가 지연될 수 있다.

분말 유변학 통찰력

소규모 실험실 규모 시료(< 25 mL)에 대한 분말 유변학 측정을 통해 제형 변경이 가공성 및 성능에 미치는 영향을 확인할 수 있어 향후 대규모 문제를 방지할 수 있다.

첨가제가 분말 전단 특성에 미치는 영향 특성화

성공적인 제형은 최적의 유변학적 형태를 달성하면서 필요한 구성 요소를 통합해야 한다. 매우 낮은 수준이라도 새로운 성분을 추가하면 벌크 특성이 변경될 수 있다.
분말 전단 셀은 5% 실리콘 오일 혼합 전후 모래 측정을 통해 이러한 변화에 대한 민감도를 입증한다. 이러한 소량의 추가는 낮은 수직 응력 하에서 형태를 극적으로 변화시켜 응집력 및 항복강도가 10배 증가한다. 성형된 상태의 최대 응력 측정치인 주응력은 영향을 받지 않는다.
모래성을 쌓기 위해 모래를 적시는 익숙한 효과를 분말 전단 테스트로 정량화하여 성능 요구 사항을 충족하도록 모든 분말 제형을 최적화하는 데 광범위하게 적용할 수 있다.

일관되고 제어된 분주를 보장하고 막힘, 쥐구멍 또는 붕괴사태를 방지하기 위해 호퍼와 사일로를 분말 특성에 맞게 최적화해야 한다.

분말 유변학 통찰력

성형 분말의 전단 측정은 호퍼 설계에 사용되는 매개 변수인 응집력, 일축 항복강도, 주응력, 흐름 함수 및 내부마찰각을 보고한다.

흑연 애노드 분말 성형

배터리 애노드 슬러리에 사용되는 흑연은 대형 호퍼에 저장되고 필요에 따라 분주된다. 분말에 가해지는 압축 하중은 호퍼 내 위치에 따라 다르며, 이로 인해 분말 특성이 변경된다. 압밀 응력을 증가하면서 흑연의 분말 전단을 측정하면 항복강도가 증가해 분말이 호퍼에서 분주되는 것을 방지하고 응집력이 증가하여 슬러리 내로 균일하게 분포되기 위해서는 더 긴 혼합 시간이 필요한 것을 보여준다.

분말 형태는 혼합, 가공처리 또는 장기 보관 중 변화에 취약하다. 불안정성으로 가공처리 성능이 변경되고 최종 제품의 품질이 손상된다.

분말 유변학 통찰력

유동성 테스트는 의약품의 부정확한 투약이나 산업 소재의 일관성 없는 거동으로 이어지는 응집이나 점결성, 또는 혼합물의 분리로 인한 변화를 감지한다.

SLS 프린팅 분말 안정성

선택적 레이저 소결(SLS, Selective Laser Sintering)은 분말 원자재를 결합시켜 고형 부분을 형성하는 적층 제조 공정으로 대부분의 분말을 사용하지 않은 채로 남겨둔다. 이상적인 SLS 분말은 성능 저하 없이 프린터 베드에서 수복하여 재사용할 수 있다. PA-11 SLS 분말의 비구속 유동성은 프린팅의 요건에 따라 유리 전이를 초과하되 용융 온도 미만의 고온에서 측정되었다. 측정을 반복한 결과, 분말의 총 유동 에너지(Total Flowability Energy)가 단 4%만 증가하여 거동이 유의하게 변화하지 않고 성공적으로 재사용할 수 있음을 나타내었다.

생산 과정에서 분말은 공급, 혼합, 과립화 및 제분과 같은 여러 공정을 거친다. 생산을 유지하기 위해 성공적인 가공처리의 모든 단계에서 지속적인 흐름이 필요하다.

분말 유변학 통찰력

유동 에너지 측정은 다양한 흐름 속도에 걸쳐 제한 조건 및 비제한 조건 모두에서 중요한 생산 단계의 가공성을 예측한다.

부형제 형태가 가공처리 중 유동성에 미치는 영향

고형 제제 타정을 위해 제약 분말에 사용되는 부형제의 선택은 중요공정변수(CPP)에 영향을 미친다.  유당은 의약품에 널리 사용되지만 그 유변학적 형태는 입자 형태에 크게 의존한다.

분쇄된 유당은 분무 건조된 유당의 매끄러운 구형 입자와 달리 들쭉날쭉하고 불규칙한 입자의 맞물림으로 인해 흐름에 대한 저항이 더 크다.  분말 유동 셀을 사용하여 다양한 속도에서 두 재료를 모두 측정한 결과, 분쇄된 유당의 총 유동 에너지가 더 천천히 증가하는 것으로 나타났으며 분주 또는 금형 충전 중 유속이 불충분할 것으로 예측되었다.  유동성과 같은 CPP를 사전에 스크리닝하면 비용이 많이 드는 제조 문제를 방지하고 제품 품질을 보장하는 데 도움이 된다.

Milled

Spray-Dried

식품, 개인 위생용품 및 소비재는 소비자의 예상 행동을 충족해야 한다. 분말 점결성 또는 응집은 분주에 영향을 주어 소비자 수용을 저해한다.

분말 유변학 통찰력

분말 유변학은 분주 형태를 직접 측정하고 성형과 같은 보관 조건이나 환경 변화의 영향을 평가한다.