DE3029849C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der freien Fließfähigkeit eines Pulvers, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

• (a) Füllung von Pulver in einen Behälter, der als Boden eine Platte aufweist, die ein zentrales, verschlossenes Loch besitzt,
• (b) Öffnen des Lochs, damit Pulver aus dem Behälter durch das Loch hindurchfließen kann,
• (c) Beobachten eines eventuellen Hindurchfließens von Pulver durch das Loch,
• (d) Wiederholen der Verfahrensschritte (a) bis (c) mit einem neuen Loch von geändertem Durchmesser.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, umfassend

• (a) einen Behälter zur Aufnahme des Pulvers, dessen Fließfähigkeit bestimmt werden soll,
• (b) ein im Boden des Behälters vorgesehenes mittiges Loch, dessen Durchmesser unterschiedlich groß wählbar ist, und
• (c) eine das Loch verschließende und aus dieser Verschließstellung heraus bewegbare Platte.

In der pharmazeutischen Industrie kann die Pulverfließfähigkeit als die Eigenschaft des Pulvers definiert werden, gleichmäßig vom oberen Teil zum Boden eines Speisetrichters und dann zu einer Dosierungs-, Verdichtungs- und Preßkammer unter dem Einfluß der Schwerkraft und anderer Kräfte zu fließen.

Schlecht fließende Pulver erzeugen in der pharmazeutischen Industrie sowohl bei der Herstellung von gepreßten Tabletten als auch bei Verfahren bei der Füllung von Kapseln viele Schwierigkeiten. Ein frei fließendes Pulver bietet andererseits viele Vorteile, die zum Beispiel bei der Herstellung komprimierter Tabletten wie folgt zusammengefaßt werden können:

• (a) Das Pulver fließt leicht in dem Speisetrichter, ohne Lufttaschen zu bilden;
• (b) der Hohlraum der Form wird wirksamer gefüllt, und dies geht aus einer Erhöhung des mittleren Tablettengewichts und in einer Abnahme des Variationskoeffizienten, bedingt durch das Fehlen einer zu niedrigen Dosierung, hervor;
• (c) als Folge der einheitlichen Tablettengewichte und der einheitlichen Dosierungen der aktiven Bestandteile sind ebenfalls andere Parameter der fertigen Tablette, wie die Härte, die Zerbröckelbarkeit, die Desintegrationszeit, der Auflösungstest und die Plasmagehalte, reproduzierbar;
• (d) als weitere Folge einer wirksameren Füllung des Hohlraums der Form erhält man eine Einheitlichkeit in dem komprimierten Pulver und somit eine geringere Abnutzung der Vorrichtung;
• (e) da ein frei fließendes Pulver ebenfalls eine gute Permeabilität aufweist, wird die Luft während des Komprimierens leicht herausgestoßen und daher sind weniger Tabletten, bedingt durch überstehendes Material oder Spaltung, mangelhaft;
• (f) durch die hohe Fließrate eines frei fließenden Pulvers ist eine hohe Produktionsrate möglich.

Analoge, unterschiedliche, jedoch verwandte Schwierigkeiten, die durch die Fließfähigkeit eines Pulvers bestimmt werden und die das Handhaben der Materialien bestimmen, treten in allen Industrien, wie z. B. bei der Herstellung von Chemikalien, Nahrungsprodukten, Kunststoffen u. ä., auf.

Aufgrund dieser Tatsache hat man kürzlich viele Anstrengungen unternommen, die Schwierigkeiten, die durch die schlechten Fließeigenschaften auftreten, zu beseitigen. Dazu hat man verschiedene Zubereitungen untersucht und verschiedene Herstellungsverfahren verwendet. Gleichzeitig wurden viele Versuche unternommen, um Versuchsverfahren zu entwickeln, die eine praktische industrielle Bedeutung aufweisen und mit denen man tatsächlich die spezifische Fließfähigkeit des zu verwendenden Pulvers messen und bestimmen kann.

Eine Reihe von Autoren hat die Pulverfließfähigkeit durch eine Reibung zwischen den teilchenförmigen Materialien identifiziert, wobei der "Ruhewinkel" zur Charakterisierung herangenommen wurde (E. Nelson, J. Am. Pharm. Assoc. Sci. Ed. 44, Nr. 7, 435-437 [1955]). Es wurden mindestens vier praktische Verfahren entwickelt, mit denen der "Ruhewinkel" (angle of repose) bestimmt und verglichen wurde (David Train in J. Pharm. Pharmacol. 10, 127T bis 135T [1958]).

Grundsätzlich wird entsprechend dem "Ruhewinkel"-Verfahren das gepulverte Material frei durch eine Düse auf eine flache Oberfläche fallengelassen, wobei sich ein konisches Häufchen aus dem abgeschiedenen Material bildet. Der Winkel zwischen der Oberfläche des Kegels und der horizontalen Ebene ist als "Ruhewinkel" bekannt. Ein hoher Winkel zeigt ein schlecht fließendes Material an, wohingegen ein niedriger Winkel eine gute Fließfähigkeit anzeigt.

"Die zeitlich abgestoppte Abgabe durch eine Düse" ist ein anderes Verfahren, das oft verwendet wird, um die Fließfähigkeit von Materialien zu bestimmen. Eine Stoppuhr wird normalerweise verwendet, um die Zeit zu bestimmen, während der ein bestimmtes Gewicht des Pulvers durch eine Düse fließt, oder um eine Düse nach einer bestimmten Zeit zu schließen, so daß das Pulver, das während dieser Zeit durchgeflossen ist, gewogen werden kann. Obgleich die "Ruhewinkel"-Messungen und die Verfahren mit einer Abgabe während einer abgestoppten Zeit Ergebnisse liefern, die mit der Fließfähigkeit des Materials im Zusammenhang stehen, ist die Reporudzierbarkeit selbst in den allerbesten Fällen schlecht. Eine Erklärung für den geringen Erfolg dieser Versuche ist der, daß die angegebenen Tests nicht den wichtigsten Punkt der Schwierigkeit berühren. Insbesondere ist es falsch, die Fließfähigkeit durch eine Reibung zwischen den Teilchen zu identifizieren, als ob die Pulver Glas- oder Sandkugeln wären.

In der Tat sind die Parameter, die die Fließfähigkeit des Pulvers bestimmen, zahlreich und beeinflussen sich gegensätzlich und abhängig: die Teilchengröße, die "Feinstoffe", die Einheitsoberfläche, die Teilchenform, die tatsächliche Dichte, die scheinbare Dichte, die Porosität, die Luftpermeabilität durch das Pulver, die elektrostatische Ladung, die Feuchtigkeit, die Quellung, die Kohäsionsfestigkeiten (wie London, Wasserstoff usw.).

Augsburger und Shangraw (J. Pharm. Sci, 55, Nr. 4, 418-423 [1966]) haben versucht, die freien Fließfähigkeitseigenschaften von Pulvern zu bewerten und zu vergleichen, indem sie das Gewicht und die Gewichtsvariation der fertigen Tabletten als Meßparameter verwendet haben. In der Tat wurde festgestellt, daß die Gewichtsänderungen der Kapseln und Tabletten direkt von der Reproduzierbarkeit des Pulverfließvermögens in ein Aufnahmegefäß mit stationärem Volumen (welches der Hohlraum einer Tablettenform oder die Kapselhülle sein kann) abhängen. Eine gute Genauigkeit, die ein höheres Tablettengewicht und einen geringeren Variationskoeffizienten anzeigt, kann nur erhalten werden, wenn das einzufüllende Pulver eine gute Fließfähigkeit aufweist. Obgleich dieses Verfahren zweckdienlich bei Routinequalitätskontrolltests verwendet werden kann, ist es mühevoll, zeitaufwendig und nicht praktisch bei der Entwicklungsstufe eines Produktes im frühen Zustand, hauptsächlich, weil eine große Menge an Arzneistoffen erforderlich ist.

Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der freien Fließfähigkeitseigenschaften eines Pulvers wurde in DEGUSSA Schriftenreihe, Anwendungstechnik Pigmente Nr. 31 (Wolfgang, Hanau/ Main), Seiten 6 bis 8, beschrieben. Es basiert auf der Tatsache, wie ein Pulver durch sanduhrähnliche Trichter mit unterschiedlichen Düsen fließt. Die beschriebene Vorrichtung besteht aus einer Reihe von fünf Glastrichtern mit Düsendurchmessern von 2,5, 5, 8, 12 und 18 mm. Die Pulverfließfähigkeit wird als hervorragend, sehr gut, gut, annehmbar oder schlecht bezeichnet, abhängig von dem Durchmesser der Düse, durch den das Pulver noch hindurchfließen kann. Diese Vorrichtung erlaubt jedoch nur eine grobe Schätzung der Fließfähigkeit des Pulvers und liefert keine Ergebnisse, die reproduzierbar und genau genug sind, um sich auf sie in der Versuchs- oder Industrieanlage verlassen zu können.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Messen der freien Fließfähigkeit eines Pulvers und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wie sie eingangs angegeben ist, sind aus der US-PS 33 76 753 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ist im einzelnen so ausgebildet, daß der Behälter, der zur Aufnahme des Pulvers dient, dessen Fließfähigkeit bestimmt werden soll, ein konisch-trichterförmiger Behälter ist, dessen konische Trichterform funktioneller Art ist, weil diese bekannte Vorrichtung eine Strömungsmeßeinrichtung ist, mit der die Zeit gemessen wird, welche eine vorbestimmte Menge (Gewicht oder Volumen) des Materials dazu benötigt, um durch das Loch im Boden des Behälters hindurchzufließen. Zwar kann der jeweilige Durchmesser des Lochs durch Verwendung eines anderen Bodeneinsatzes für den Behälter geändert werden, da eine Reihe von Bodeneinsätzen mit unterschiedlich großen Löchern zur Verfügung stehen. Jedoch sind diese verschiedenen Bodeneinsätze so ausgebildet, daß der Durchmesser jedes der Löcher genau gleich dem Innendurchmesser des Behälters an der Stelle ist, an welcher der Behälter in das Loch übergeht. Zu diesem Zweck umfaßt jeder der Bodeneinsätze eine konische Verlängerung des unteren Endes des konisch-trichterförmigen Behälters, die so präzisionsbearbeitet ist, daß sie genau bündig in die konisch-trichterförmige Wand des Behälters übergeht. Auch bei diesem glatt-bündigen Übergang der konischen Fläche des trichteförmigen Behälters in die konische Fläche des Bodeneinsatzes und bei dem stufenlosen Übergang dieser konischen Fläche in das jeweilige Loch handelt es sich um funktionelle Merkmale der Vorrichtung nach der US-PS 33 76 753. Denn aus einer ganzen Reihe von Schwierigkeiten heraus, die die Tendenz haben, Meßverfälschungen zu bewirken, wird von den zwei möglichen Verfahren, entweder die Durchflußzeit einer vorbestimmten Gewichtsmenge an pulverförmigem Material zu bestimmen oder das Gewicht von pulverförmigem Material, welches innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer ausströmt, zu ermitteln, das erstere Verfahren bevorzugt. Hierbei können aber brauchbare Meßwerte nur dann erhalten werden, wenn von der in den trichterförmigen Behälter eingefüllten vorbestimmten Gewichtsmenge tatsächlich alles Pulver durch das Loch ausströmt, ohne daß es in irgendeiner Weise eingefangen oder durch Stufen in den Wänden od. dgl. abgestützt wird. Das Pulver muß also ohne jede Stockung und Hemmung durch das Loch ausströmen, wozu sogar ein Vibrator und eine Rühreinrichtung mit beitragen sollen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber, ein Verfahren zum Messen der freien Fließfähigkeit eines Pulvers so auszubilden, daß damit in sehr einfacher Weise die Fließfähigkeit von Pulvern bestimmt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• (1) durch den Verfahrensschritt des Beobachtens festgestellt wird, ob Pulver durch das Loch hindurchfließt und dadurch in dem zylindrischen oder parallelepipedalen Behälter, dessen Innendurchmesser größer als der größte Lochdurchmesser ist, um das Loch herum ein konischer oder zylindrischer Hohlraum in der Gesamtdicke der Pulverfüllung des Behälters zurückgelassen wird oder ob kein Pulver durch das Loch hindurchfließt,
• (2) die Verfahrensschritte (a) bis (c) wiederholt werden mit einem neuen Loch kleineren Durchmessers, wenn Pulver durch das Loch hindurchfließt, oder mit einem neuen Loch größeren Durchmessers, wenn kein Pulver durch das Loch hindurchfließt, und
• (3) die Verfahrensschritte (a) bis (c) mit einem neuen Loch jeweils geänderten Durchmessers so lange wiederholt werden, bis der Durchmesser des kleinsten Lochs ermittelt ist, durch welches das Pulver unter Zurücklassung eines konischen oder zylindrischen Hohlraums in der Gesamtdicke der Pulverfüllung gerade noch hindurchfließt.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die mit der Erfindung für die Durchführung des vorstehenden Verfahrens zur Verfügung gestellt wird, zeichnet sich dadurch aus, daß der Behälter ein Zylinder (1) ist, dessen Innendurchmesser größer als der größte Lochdurchmesser ist.

Zwar ist in der US-PS 28 36 975 ein becherförmiges Viskosimeter bekannt, das einen ebenen, plattenförmigen Boden mit einem mittig darin vorgesehenen Loch als Auslauföffnung für die Flüssigkeit hat, deren Viskosität gemessen werden soll. Jedoch ergeben sich bei den zu messenden Flüssigkeiten völlig andere Fließverhältnisse als bei Pulvern. Mit dem bekannten Viskosimeter wird, ebenso wie mit der Vorrichtung nach der oben erörterten US-PS 33 76 753, die Zeit gemessen, die ein vorbestimmtes Volumen benötigt, um durch das Loch hindurchzufließen.

Im Gegensatz hierzu wird mit der Erfindung die Fähigkeit des Pulvers ermittelt, durch ein wie großes Loch (Durchmesser) es gerade noch unter Erzeugung eines konischen oder zylindrischen Hohlraums, der sich durch die Dicke der Pulverfüllung hindurch auf der als Boden vorgesehenen Platte bildet, in welcher sich das Loch befindet, hindurchströmt. Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird also die Pulverfließfähigkeit bestimmt, indem man das zu prüfende Pulver in den Zylinder gibt, die Platte, die normalerweise verhindert, daß das Material durch das Loch fließt, entfernt und den Durchmesser des kleinsten Loches mißt, durch das das Pulver noch hindurchfließt. Auf diese Weise kann die Eigenfließfähigkeit, das Eigenfließvermögen oder die spezifische Fließfähigkeit oder das spezifische Fließvermögen von Pulvern leicht bestimmt werden.

Die mit der Erfindung zur Verfügung gestellte Vorrichtung ist einfach, und man kann die Fließfähigkeit von Pulvern selbst bei einer frühen Laborstufe bestimmen. Sie kann zur Bestimmung des Fließfähigkeitswertes eines gegebenen, pulverisierten Materials oder einer Zubereitung verwendet werden und erlaubt so eine Klassifizierung des Materials oder der Zubereitung hinsichtlich der Fließfähigkeit für Vortestzubereitungen, bevor man in die Produktion geht. Sie erlaubt weiterhin die Bewertung des Einflusses von Gleitmitteln und anderen Materialien, die man verwendet, um das Fließen zu verbessern. Man kann auch Vergleichsanalysen mit anerkannten Zubereitungen und vorgegebenen Standards durchführen, wodurch eine Qualitätskontrolle der Zubereitungen erleichtert wird. Es ist so möglich, die optimalen Pulverfließbedingungen und Zubereitungen zu bestimmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für diese und andere Zwecke, wie im folgenden näher erläutert wird, verwendet werden.

Das Verfahren zur Messung der Fließfähigkeit eines Pulvers mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beruht auf der Fähigkeit des Pulvers, durch eine Reihe von Löchern mit unterschiedlicher Größe zu fließen, wobei der Durchmesser des kleinsten Loches, durch das das Pulver noch hindurchfließt, der reziproke Wert des Fließfähigkeitswertes ist. Diese Vorrichtung umfaßt einen Zylinder, an dessen Boden eine Scheibe angebracht ist, die ein zentrales Loch mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist. Die Vorrichtung umfaßt einen Verschluß, der normalerweise verhindert, daß das Pulver durch das Loch fließt, und welche in eine entfernte Lage bewegt wird, so daß das Pulver fließen kann.

Der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Zylinder soll nur die Menge an Pulver beschränken, die für die Messungen erforderlich ist. Ein Behälter mit zylindrischer Form wird bevorzugt verwendet, es können jedoch auch parallelepipedale Behälter verwendet werden. Die Dimensionen des Zylinders besitzen keine kritische Bedeutung. Aus Wirtschaftlichkeits- und Raumgründen werden bevorzugt Zylinder mit ausreichend verkleinerter Größe verwendet, wie solche, die z. B. einen Innendurchmesser von etwa 40 bis etwa 100 mm und eine Länge von etwa 50 bis etwa 100 mm aufweisen. Es ist offensichtlich, daß die Dimensionen des Zylinders von denen der Reihe von Löchern abhängen, da der Zylinderdurchmesser größer sein muß als das größte Loch.

Weiterhin ist das Material, aus dem die Vorrichtung hergestellt ist, nicht kritisch, vorausgesetzt, daß das Material, das verwendet wird, dem zu prüfenden Pulver keine elektrostatische Ladung verleiht, da diese die Ergebnisse beeinflussen würde. Es werden bevorzugt Glas, Metall und Metallegierungen verwendet. Die Durchmesser der Löcher sollten auf geeignete Weise innerhalb einer Sequenz von zunehmender Größe ausgewählt werden und müssen mit dem Zweck des Tests in Übereinstimmung sein.

In der Tat werden in der pharmazeutischen Industrie bevorzugt Pulver verwendet, die frei durch Löcher mit einem Durchmesser von etwa 4 bis etwa 34 mm fließen können, während für analytische Zwecke selbst Löcher mit einem Durchmesser bis zu 40 mm oder mehr verwendet werden. Die Sequenz der Löcher muß mit einer großen Zahl von Löchern eingestellt werden, so daß verläßliche und genaue Ergebnisse erhalten werden. Der Unterschied im Durchmesser zwischen zwei aufeinanderfolgenden Löchern kann im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 3 mm und bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 2 mm liegen.

Anhand der Zeichnungen wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine schematische isometrische Ansicht einer Vorrichtung zur Bestimmung des Fließvermögens in der Grundausführung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; die Verschlußscheibe 4 ist in dieser Ansicht in offener Stellung gezeigt;

Fig. 2 eine Ansicht von oben auf die Vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung, wobei die Verschlußscheibe 4 in dieser Darstellung in geschlossener Stellung ist;

Fig. 4 in getrennter Darstellung die Bestandteile 1, 2, 3 und 5 der zusammengesetzten Vorrichtung.

Entsprechend einer in den Fig. 1 bis 4 im wesentlichen dargestellten spezifischen Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die mehrere Scheiben 2 enthält, von denen jede ein Loch mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist und die in den fixierten Zylinder 1 eingesetzt wird. Entsprechend dieser Ausführungsform sind die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung:

• (1) ein Zylinder 1 aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von 58 mm, einer Höhe von 70 mm, einer Kapazität von etwa 185 ml, der für die Pulverbeschickung verwendet wird;
• (2) eine Reihe von 22 gebohrten Scheiben 2 aus rostfreiem Stahl mit einem Außendurchmesser von 60 mm, einer Scheibendicke von 0,5 mm und Lochdurchmessern von 4-5-6-7-8-9-10-12-14-16-18-20-22-24-26-28-30-32-34- 36-38-40 mm;
• (3) ein Rändelring 3, der eine Scheibe 2 umfaßt und unter den Zylinder 1 "schnappt" bzw. gebracht wird;
• (4) eine Hebelvorrichtung 4 mit einem Hebel 4′ und einer Verschlußplatte mit einem Durchmesser von 48 mm, die durch eine Tragvorrichtung 5 gehalten wird, welche als Auflagepunkt für das momentane, manuelle Schließen und Öffnen und ohne daß die Löcher geschüttelt werden, dient;
• (5) die bereits genannte Tragvorrichtung 5, welche den Zylinder 1 hält und trägt und als Auflagepunkt für die Hebelvorrichtung 4 dient;
• (6) ein Traggestell 6, zum Beispiel ein Laborgestell, um die übrigen Teile der Vorrichtung über die Tragvorrichtung 5 zu halten.

Die Vorrichtung ist weiterhin ausgerüstet mit:

• (7) einer Reihe von Trichtern aus Glas oder rostfreiem Stahl mit 70 mm langen Stielen, wobei die Bohrung im Stiel einen Innendurchmesser von 3 bis 15 mm aufweist. Der zur Beschickung dienende Trichter wird durch einen Ring, der an dem Traggestell 6 befestigt ist, gehalten, so daß seine Spitze über dem Mittelpunkt des Zylinders 1 liegt und gerade über der Oberfläche der Pulverfüllung. Diese Trichter können durch ein Sieb, das durch einen kleinen Motor vibriert wird, ersetzt sein, mit einer sehr niedrigen Energieanwendung, um die Bildung statischer Elektrizität zu vermeiden;
• (8) einem Behälter, in dem das Pulver, das durch das Loch fließt, gesammelt wird.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die Reihe der unterschiedlichen Scheiben durch eine Platte ersetzt, die Löcher umfaßt, die in einer oder mehreren Reihen verteilt sind und über die der offene Zylinder bewegt werden kann.

Bei einer noch anderen spezifischen Ausführungsform wird der Zylinder am Boden mit einer stationären Scheibe verschlossen, die mit einer Klappe bzw. einem Verschluß und einer mechanischen Einrichtung ausgerüstet ist, mit der die Öffnung des Lochs eingestellt werden kann. Diese mechanische Vorrichtung kann manuell betrieben oder automatisch verwendet werden. Beim zweiten Fall wird der Durchmesser der Öffnung jedesmal durch eine Registrierskala kenntlich gemacht, die mit der Klappe bzw. dem Verschluß verbunden ist. Die Vorrichtung kann weiterhin mit einem Nachweissystem, wie einer photoelektrischen Zelle, unter dem Zylinder ausgerüstet sein, durch die der Verschluß bzw. die Klappe angehalten wird, wenn das Pulver zu fließen beginnt, wodurch eine direkte Ablesung des Fließfähigkeitswertes auf der Registrierskala möglich wird.

Die Bestimmung der Pulverfließfähigkeit beginnt, indem man 50 g des Testpulvers durch einen geeignet ausgewählten Trichter in den Zylinder 1 gibt. Das Kriterium, das man verwendet, um den geeigneten Trichter auszuwählen, ist das, daß der Innendurchmesser der kleinste sein muß, der noch ein freies Fließen des Pulvers erlaubt. Dann wird die Klappe bzw. der Verschluß schnell entfernt, indem man den Hebel 4′ bewegt. Ein frei fließendes Pulver fließt langsam durch kleine Löcher, bis ein umgekehrter Kegel in der gesamten Dicke der Füllung gebildet ist, während ein Pulver, welches zu einer Masse ausflockt, in einem Klumpen fließt und eine zylindrische Höhlung in der Füllung ergibt. Jeder Versuch ergibt ein positives Ergebnis, wenn das Fließen des Pulvers innerhalb von 60 sec beginnt und weitergeht, bis ein Hohlraum mit kegelförmiger oder zylindrischer Form in der Gesamtdicke der Füllung gebildet worden ist. Wenn der Versuch positiv ist, wird das Pulver erneut geprüft, indem man eine Scheibe mit einem kleineren Loch verwendet. Umgekehrt wird, wenn der Versuch negativ ist, mit einem größeren Loch geprüft. Entsprechend diesen Angaben wurden viele Messungen durchgeführt, wobei eine Reihe unterschiedlicher Pulver geprüft wurde. Die Schlüsse, die aufgrund dieser Versuche gezogen werden können, sind wie folgt:

Bei klassischen Einkapselungsvorrichtungen, wie Parke Davis, Zanasi und MG2, können optimale Ergebnisse erhalten werden mit Pulvern mit einer spezifischen Fließfähigkeit zwischen 1/10 und 1/24, d. h. mit Pulvern, die frei durch ein Loch mit einem Durchmesser von 10 bis 24 mm fließen.

Bei der Herstellung komprimierter Tabletten wird der optimale Bereich von dem Durchmesser der Formstanzungen abhängen, die verwendet werden, und er liegt zwischen etwa 25 bis etwa 100% des Durchmessers und bevorzugt zwischen etwa 50 und etwa 100%.

Die hohe Korrelation zwischen der spezifischen Fließfähigkeit eines Gemisches, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmt wurde, und dem Variationskoeffizienten des mittleren Gewichts der Kapseln, die mit dem gleichen Gemisch in einer Versuchsanlage gefüllt wurden, wird in der folgenden Tabelle erläutert, in der einige Versuchsergebnisse dargestellt sind.

Spezifischer Fließfähigkeitswert
Variationskoeffizient des mittleren Gewichts von Typ-1-Kapseln, die mit einer Zanasi LZ-6-Verkapselungsvorrichtung gefüllt worden sind
1/20
0,52
1/22	1,20
1/24	1,76
1/26	2,24
1/28	-
1/30	3,33

Aus den obigen Ausführungen folgt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung und die Testverfahren bei der Qualitätskontrolle von Produktionsmaterialien wie auch bei der Bestimmung oder bei der Prüfung nichtbekannter, granulierter Materialien hinsichtlich ihrer Fließfähigkeit und bei der Vorprüfung der Zubereitungen, die bei der Produktion verwendet werden sollen, eingesetzt werden können.

Die Pulverfließfähigkeit wurde in der Vergangenheit als Eigenschaft eines Pulvers definiert, das unter dem Einfluß der Schwerkraft und anderer Kräfte fließt. Im folgenden wird erläutert, daß eine Korrelation zwischen dem Durchmesser des kleinsten Loches, durch das das Pulver noch hindurchgeht, und diesen Kräften besteht, und es wird gezeigt, daß die angenommene Korrelation zwischen dem Durchmesser und der Fließfähigkeit (eines ist das Reziproke des anderen) richtig ist. In der Tat kann man leicht, wenn man k als inneren Reibungskoeffizienten des Pulvers, d. h. den "Viskositätskoeffizienten" des Pulvers, ausgedrückt in dyn/cm², mit d dem Durchmesser des Loches in cm, mit δ der scheinbaren, nichtkompakten Dichte des Pulvers, ausgedrückt in g/cm³, mit der Höhe h der Füllung und mit g der Beschleunigung der Schwere (980 cm/sec²) bezeichnet, die folgende Gleichung (1)

π · (d/2)² · h · δ · g 2 π · (d/2) · h · k (1)

schreiben, worin π·(d/2)²·h das Volumen des Zylinders und 2 π·(d/2)·h die Seitenoberfläche des Zylinders aus Pulver bedeuten. Dies zeigt einfach an, daß das Gewicht des Zylinders des fallenden Pulvers größer sein muß als die Reibung an der Seitenoberfläche des Zylinders selbst. Zur Vereinfachung wird die Gleichung (2) erhalten

und unter der Annahme des kleinsten Loches, welches noch erlaubt, daß das Pulver frei fließt, kann man die obige Gleichung dem Schwellenwert nähern (3)

Da es offensichtlich ist, daß die Fließfähigkeit des Pulvers um so geringer ist, je größer das Loch ist und vice versa, kann die Fließfähigkeit als reziproker Wert des Durchmessers des kleinsten Loches und daher als

ausgedrückt werden.

Die Fließfähigkeit wird entsprechend der Gleichung (4) direkt von der scheinbaren Dichte und dem "Viskositätskoeffizienten" abhängen, die ihrerseits durch andere Faktoren beeinflußt werden, die als solche nicht in der Formel in Erscheinung treten, wie die elektrostatische Ladung und die Feuchtigkeit.

Claims (8)

1. Verfahren zum Messen der freien Fließfähigkeit eines Pulvers, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

• (a) Füllung von Pulver in einen Behälter, der als Boden eine Platte aufweist, die ein zentrales, verschlossenes Loch besitzt,
• (b) Öffnen des Lochs, damit Pulver aus dem Behälter durch das Loch hindurchfließen kann,
• (c) Beobachten eines eventuellen Hindurchfließens von Pulver durch das Loch,
• (d) Wiederholen der Verfahrensschritte (a) bis (c) mit einem neuen Loch von geändertem Durchmesser,

dadurch gekennzeichnet, daß

• (1) durch den Verfahrensschritt des Beobachtens festgestellt wird, ob Pulver durch das Loch hindurchfließt und dadurch in dem zylindrischen oder parallelepipedalen Behälter, dessen Innendurchmesser größer als der größte Lochdurchmesser ist, um das Loch herum ein konischer oder zylindrischer Hohlraum in der Gesamtdicke der Pulverfüllung des Behälters zurückgelassen wird oder ob kein Pulver durch das Loch hindurchfließt,
• (2) die Verfahrensschritte (a) bis (c) wiederholt werden mit einem neuen Loch kleineren Durchmessers, wenn Pulver durch das Loch hindurchfließt, oder mit einem neuen Loch größeren Durchmessers, wenn kein Pulver durch das Loch hindurchfließt, und
• (3) die Verfahrensschritte (a) bis (c) mit einem neuen Loch jeweils geänderten Durchmessers so lange wiederholt werden, bis der Durchmesser des kleinsten Lochs ermittelt ist, durch welches das Pulver unter Zurücklassung eines konischen oder zylindrischen Hohlraums in der Gesamtdicke der Pulverfüllung gerade noch hindurchfließt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Messen der freien Fließfähigkeit eines Pulvers, umfassend

• (a) einen Behälter zur Aufnahme des Pulvers, dessen Fließfähigkeit bestimmt werden soll,
• (b) ein im Boden des Behälters vorgesehenes mittiges Loch, dessen Durchmesser unterschiedlich groß wählbar ist, und
• (c) eine das Loch verschließende und aus dieser Verschließstellung heraus bewegbare Platte,

dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein Zylinder (1) ist, dessen Innendurchmesser größer als der größte Lochdurchmesser ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Zylinders (1) als auswechselbare Scheibe (2) ausgebildet ist und die Vorrichtung zur Auswahl des Lochdurchmessers mehrere Scheiben (2) umfaßt, von denen jede ein Loch mit einem Lochdurchmesser aufweist, der von demjenigen einer anderen Scheibe (2) unterschiedlich ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Zylinders (1) als Platte ausgebildet ist, die mehrere Löcher von unterschiedlichem Lochdurchmesser aufweist, welche in einer oder mehreren Reihen angeordnet sind und über die der Zylinder zur Auswahl eines dieser Löcher bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochdurchmesser eine Lochdurchmesseraufeinanderfolge im Bereich von etwa 4 mm bis etwa 40 mm haben, wobei der Durchmesserunterschied zwischen zwei benachbarten Lochdurchmessern im Bereich von etwa 0,5 mm bis etwa 3 mm liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Behälter mit parallelepipedaler Form anstelle des Zylinders (1) umfaßt.