עבודה עם אבקות

Freeman Technology

תרגם מאנגלית: עדי בן יעקב; מומחה אפליקטיבי

אבקות הן ורסטליות, הן מסוגלות להסתגל או להתאים לתפקודים רבים ו/או פעילויות שונות.

אבקות מנוצלות במגוון רחב של תעשיות ובכל זאת רבים ממאפייני הזרימה של אבקות נותרו לא מובנים. כמוצרים סופיים, הם מגוונים באופיים ועשויים להתקיים בצורה של אבקה חופשית בשקית, טונר ח במדפסת לייזר, או אבקה שנדחסה לקפסולה. הפעולות בתהליך הייצור הן רבות ויכולות להיות שונות מאוד באופיין. אם כן, ניתן להסכים כי כאשר אנו בוחנים את מספר המשתנים, את מגוון יחידות הפעולה הקיימות במהלך הייצור ואת מגוון היישומים, העבודה עם אבקות היא מאתגרת.

בין אם אתם מעוניינים בייצור פורמולציה, פיתוח תהליכים, הבאה לידי ייצור בקנה מידה גדול יותר, ייצור מסחרי, העברה טכנית (tech-transfer)או הבטחת איכות, ישנן דרכים רבות בהן תכונות זרימת האבקה יהיו חשובות. אבקות מפיקות תועלת באופן נרחב מכיוון שיש להן מגוון מאפיינים, שאם ניתן להבין אותם היטב ניתן לנצל את האבקות לייצר מוצרים ייחודיים ובעלי ערך רב.

מוצרים רבים מבוססי אבקות, טבליה למדיח מעובדת כאבקה, אך לאחר מכן מתגבשת לכדי קובייה קומפקטית נוחה בכמות מדויקת, או משאף מבוסס אבקה יבשה המספק דרך נטולת כאבים להעברת תרופה ישירות לאזור המטרה בתוך ריאות המטופל. אבקות הן בעלות רבגוניות כזו שהן קיימות כבר זמן רב בכל מקום בענפי תעשייה רבים.

האתגר

כתוצאה ממגוון רחב של תכונות, אבקות הוכיחו שהן חומרים מאוד פונקציונליים, אולם ידוע שקשה לטפל בהן. התנהגות אבקה היא מורכבת ואינה יכולה להיות מסווגת פשוט כ"טוב" או "רע" באופן כללי. אבקות יכולות לשנות את התנהגותן עם עלייה קלה בלחות הסביבה, או אם הן רוטטות במשך שבריר שניה. לחלקם יש נטייה להידבק לציוד התהליך, להיטען באלקטרוסטטיות, לשנות את מאפייניהן אם מערבבים אותם במהירות אחרת או למשך זמן מוגבר. מדובר בחומרים מורכבים, ואם מבינים היטב ניתן להשתמש בתכונותיהם לטובתנו. עם זאת, אם היא מאופיינת בצורה לא טובה, תכונותיה של אבקה יכולות לגרום בקלות לבעיות ייצור ולבעיות איכות עם המוצר.

סוגי האתגרים העומדים בפני התעשייה משתנים מאוד, אך שאלות אופייניות כוללות: -

  1. האם אוכל להשתמש בגרסה חדשה זו של חומר גלם מבלי להכניס בעיות ייצור או איכות?

  2. מהי תכולת המים האופטימלית הנדרשת להבטחת תכונות המוצר הסופי האידיאלי?

  3. האם ניתן להשיג אחידות תערובת באמצעות מהירות ערבוב איטית יותר, אולי זמן ערבוב ארוך יותר?

  4. האם האבקה הזו תזרום מהמיכל שלי בצורה עקבית ורציפה?

  5. כיצד נוכל לשפר פורמולציה, כך שנוכל לבצע את התהליך מהר יותר ולהפיק יותר מוצרים, מבלי לפגוע באיכות?

  6. מדוע אצווה זו "עושה לנו בעיות", כאשר היא אמורה לפעול בדיוק כמו האצווה האחרונה?

  7. האם אבקה זו כל כך דביקה שלא נוכל לפזר את האגלומרטים במהלך הערבוב?

  8. האם סוג זה של חומרי גלם יצטבר ויתעבה כשהוא עובר דרך יחידת ההזנה?

  9. מדוע הטבליות מתפרקות לאחר דחיסה?

יש ממש מאות שאלות שנשאלות באופן שוטף על פני מחלקות רבות: פורמולציות, פיתוח, ייצור ואיכות ופתרון אלה בדרך כלל דורש הבנה של המאפיינים של האבקה. אמנם לא תמיד קל להשיג את הפתרון, אך גישה למאפיינים חשובים של החומר בתהליך היא נקודת המוצא להבנת הבעיות ולימוד פתרון.

אפיון מוביל ל ...

בעזרת מכשור לבדיקת אבקה, ניתן להשלים ניתוח מפורט של תכונות ההתנהגות של האבקה שלך, מה שמוביל לחיזוי והבנה של:

• זרימה והתנהגות ב: -

o מיכלי אחסון (האם האבקה תשתחרר ותזרום עם קצב זרימה אחיד, או שתיווצר חסימה bridging, תיעצר או תגרום לזרימה לא אחידה?)

o יחידות הזנה (האם קצב הזרימה אחיד; האם ההזנה גורמת לאגלומרציה / דחיסה של האבקה; האם האבקה תזרום דרך המזין?)

oמערכות מילוי (האם ניתן לתפעל את מערכת המילוי במהירות מקובלת ועדיין להשיג את משקל המילוי הרצוי; האם אבקה ממלאת את המבלט (die) באופן אחיד?)

oמסועים (איזו מהירות אוויר נדרשת להעברת מסה נתונה; פרקציה מדוללת לעומת פרקציה מרוכזת, האם חלקיקים יתפרקו כתוצאה משחיקה?)

  • ביצועי ערבוב / ערבול

  • השפעת הזנה / העברה (אגלומרציה, שחיקה)

  • פוטנציאל דחיסה / התגיישות / התגבשות

  • השפעת השינויים בתכולת הלחות / הלחות היחסית על התנהגות האבקה

  • ההשפעה של שינוי משתנים בתהליך (למשל כמות המים שהוספה במהלך גרנולציה רטובה, מהירות הבלנדר במהלך הערבוב, מהירות ה-punch בעת הפעלת מכבש טבליות סיבובי, מהירות הקרוסלה בעת מילוי שקים)

  • השפעת הרכב הפורמולציות על הביצועים בתהליך, התכונות והאיכות של המוצר הסופי

  • איכות המוצר הסופי / תכונות האבקה ומדידות שלה בהמשך התהליך

  • הגדרות תהליך אופטימליות לחומרי גלם / חומרי ביניים נכנסים

  • איכות חומרי הגלם (בפירוט רב יותר מהמסורתי (מעבר לגודל החלקיקים / צפיפותו בלבד))

  • התאמה של מוצר חדש בקו קיים, או מוצר קיים המעובד על ציוד אחר

  • באיזה טווח של תכונות חומר ניתן לטפל בתהליך ספציפי, וכיצד ניתן להתאים הגדרות תהליך כך שיתאימו לטווח רחב יותר או למאפייני החומרים

אפיון אבקה הוא יותר מסתם הבנת זרימת האבקה כצבר! לאבקות יש מאפיינים התנהגותיים רבים, ויש להבין את כולם לצורך פיתוח מוצר אופטימלי וייצור יעיל.


היתרונות של אפיון אבקות מקיף

אפיון מקיף של אבקה אכן דורש השקעות הון משמעותיות ומשאבים להפעלת מדידות וניסויים. עם זאת, היתרונות הרבים והחיסכון בעלויות הם ניכרים, וכאשר מיושמים נכון, אפיון אבקות מקיף יכול להוביל ל:

  • איכות מוצר משופרת

  • זמן מהיר יותר לשוק

  • בזבוז מופחת

  • ניצול ציוד טוב יותר

  • ייצור יעיל יותר - פחות הפסקות, פחות שונות בין אצווה לאצווה

  • שליטה טובה יותר באיכות חומרי הגלם וביטחון מוגבר בעת החלפת ספקים של חומרי גלם

  • הראה עניין בפני הלקוחות והרגולטורים שלך כי יש לך מוטיבציה לספק את המוצר הטוב ביותר

אפיון אבקה מתקדם הוא כבר אסטרטגיה מרכזית עבור חברות רבות לעיבוד אבקה, והיא ממשיכה להיות מאומצת על ידי הקהילה הרחבה ככל שהיתרונות בפיתוח, תהליך ייצור, QA/QCושירותים טכניים הופכים מובנים יותר ויותר.

אנחנו בד"ר גוליק נשמח לתת את הייעוץ הרלוונטי בתהליכים השונים בהם משתתפות אבקות במפעלכם.


אתם מוזמנים לפנות אל מומחה האבקות שלנו - עדי בן יעקב : adi@golik.co.il