JOVANA
Library Glossary Getting Started Three Levels Fields How it works Mission
Join the mission
All guides

它能流動嗎?密度、休止角與卡爾指數

粉體流動性決定錠重均一性。學習簡單的台架試驗——休止角、鬆裝與振實密度——以及把它們轉化為判斷的卡爾指數與豪斯納比。

流動性是個工藝問題

高速壓錠機每分鐘填充數百個模孔。每個模孔都必須在一瞬間、僅靠重力,接收幾乎完全相同質量的粉末。若粉末遲滯、架橋或湧動,錠重就會波動,重量差異便不合格。所以粉體流動性絕非趣談——它是「可生產產品」的把關者,我們在確定配方之前就要測試它。

流動性取決於一場拔河:重力想讓顆粒移動,而顆粒之間的黏聚力與摩擦力則加以抵抗。粗大、圓潤、緻密的顆粒讓重力佔上風,便自由流動;細小、不規則、黏聚性強的顆粒則相互鎖結。下面的台架試驗便宜、快速,能告訴你粉末位於這條譜帶的何處。

休止角

讓粉末經漏斗傾瀉到平面上,會堆成一個圓錐。錐面斜坡與檯面之間的夾角即休止角。流動性好的粉末攤成低矮平緩的錐;黏聚性強的則堆得陡峭,因為顆粒相互黏附而非滑落。粗略而言,夾角小於約30°表示流動性極佳,約30–40°尚可,而遠高於40°則預示麻煩。

鬆裝、振實,及它們揭示的訊息

把已知質量的粉末輕輕倒入量筒,讀取體積——質量除以該體積即鬆裝密度。再機械振實量筒,直到粉末不再下沉;較小的沉降體積給出振實密度。兩者之間的差距道盡了一切:流動性好的粉末本已堆得緊實,幾乎不收縮;而黏聚性強的粉末裹挾空氣、鬆散堆置,振實時大幅壓實。顆粒之間的空隙即其孔隙率

兩個比值把這些密度化為判斷。卡爾壓縮指數是從鬆裝到振實體積下降的百分比;豪斯納比是振實密度除以鬆裝密度。兩者以不同方式說著同一件事:粉末壓縮得越多,黏聚性越強、流動性越差。卡爾指數低於約15%(豪斯納比低於約1.18)表示流動性好;高於約25%(豪斯納比高於約1.35)則表示流動性差,多半需要加助流劑或製粒。

Worked example — Carr's index & Hausner ratio

Sample: 50.0 g of a granule blend in a cylinder
  Bulk (poured) volume   = 100.0 mL  → bulk density   = 50/100 = 0.500 g/mL
  Tapped (settled) volume =  82.0 mL  → tapped density = 50/82  = 0.610 g/mL

Carr's compressibility index (%):
  CI = 100 × (tapped − bulk) / tapped
     = 100 × (0.610 − 0.500) / 0.610
     = 100 × 0.110 / 0.610 ≈ 18.0 %
  (Equivalently from volumes: 100 × (100 − 82)/100 = 18 %)

Hausner ratio:
  HR = tapped density / bulk density = 0.610 / 0.500 = 1.22

Verdict: CI ≈ 18 %, HR ≈ 1.22 → 'fair' flow.
Likely acceptable on a press with a glidant; borderline for very high speed.
鬆裝與振實密度直接代入卡爾指數與豪斯納比——快速而果斷的流動性指標。