WO2010060876A1

WO2010060876A1 - Dispergierverfahren zur bestimmung der partikelhaftkraft

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Publication number: WO2010060876A1
Application number: PCT/EP2009/065622
Authority: WO
Inventors: Claudius Weiler; Marc Egen; Peter Langguth
Original assignee: Boehringer Ingelheim International GmbH
Current assignee: Boehringer Ingelheim International GmbH
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2010-06-03
Anticipated expiration: 2011-05-28

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Dispergierung von Pulvern die aufgrund ihrer geringen Partikelgröße (<10 µm) Agglomerate bilden. Das Verfahren ermöglicht die Bestimmung der mittleren Partikelgröße in Abhängigkeit des Volumenstroms eines definierten Zerstäubungsgasstromes.

Description

DISPERGIERVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER PARTIKELHAFTKRAFT

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dispergierung von Pulvern die aufgrund ihrer geringen Partikelgröße (<10 μm) Agglomerate bilden. Das Verfahren ermöglicht die Bestimmung der mittleren Partikelgröße in Abhängigkeit des Volumenstroms eines definierten Zerstäubungsgasstromes sowie darüber hinaus durch eine Kalibrierung mit Referenzpartikeln die Bestimmung einer mittleren Haftkraft die zwischen den einzelnen Partikeln herrscht.

Hintergrund der Erfindung

Pulver, die aus Partikel bestehen, die eine geometrische Partikelgröße kleiner 10 μm aufweisen, liegen in agglomerierter Form vor. Die zwischen den Teilchen wirksamen Haftkräfte führen zur Bildung von Agglomeraten (A. Zahradnicek, F. Löffler:

Verfahrenstechnik, 11, Nr. 4, 1977). Zur Bestimmung der Partikelgröße findet eine Dispergierung, das bedeutet die Zerlegung der Agglomerate in Primärpartikel in Gasatmosphäre durch kommerziell erhältliche Venturi-Düsen statt. Bedingt durch den Druckabfall einer expandierten Gasströmung werden dabei Pulveragglomerate angesaugt (Venturi-Prinzip) und in einen Injektor geleitet. Aufgrund einer starken Beschleunigung erfolgt die Dispergierung aufgrund von Partikel-Partikel-Kollision, Partikel-Wand- Kollision und aufgrund von Zentrifugalkräften. Das Ziel dieser Dispergiergeräte besteht darin durch einen möglichst hohen Energieeintrag (im Überschuss) eine vollständige Zerlegung von Pulveragglomeraten zu gewährleisten, wobei durch Erreichen der vollständigen Dispergierung nicht auf die Partikelhaftkraft geschlossen werden kann.

Die atomare Kraftmikroskopie AFM ermöglicht, direkt die Partikelhaftkraft zwischen einzelnen Partikeln zu messen. Diese Technik ermöglicht jedoch nicht mittels einer direkten Messung, einen Mittelwert der Partikelhaftkraft eines Partikelkollektivs zu bestimmen.

Pulver finden in vielfältiger Form in der Technik Anwendung. Speziell im Gebiet der Arzneimitteltechnologie werden Pulver eingesetzt, um auf deren Basis Darreichungsformen zu erschließen, mit Hilfe dessen es möglich ist, Wirkstoffe zu verabreichen. Bei der Applikationsform Pulverinhalativa werden beispielsweise Inhalationspulver, die beispielsweise in geeignete Kapseln (Inhaletten) abgefüllt werden, mittels Pulverinhalatoren in der Lunge ausgebracht. Ebenso sind weitere Systeme, in denen die zu applizierende Pulvermenge vordosiert ist (z.B. Blister), als auch Multidose- Pulversysteme bekannt. Alternativ dazu kann eine inhalative Anwendung auch durch Applikation geeigneter pulverförmiger Inhalationsaerosole, die beispielsweise in

HFA 134a, HFA227 oder deren Gemisch als Treibgas suspendiert sind, erfolgen. Bei der Pulverinhalation werden die Mikropartikel eines reinen Wirkstoffs durch die Atemwege auf der Lungenoberfläche, z.B. in den Alveolen, mittels des Inhalationsvorganges appliziert. Diese Partikel sedimentieren auf der Oberfläche und können erst nach dem Lösevorgang durch aktive und passive Transportvorgänge im Körper aufgenommen werden. Ein bedeutender Aspekt bei Pulverinhalativa ist, dass bei der inhalativen Applikation des Wirkstoffes nur Teilchen einer bestimmten aerodynamischen Größe in das Zielorgan Lunge gelangen. Die mittlere Teilchengröße dieser lungengängigen Partikel (inhalierbarer Anteil) liegt im Bereich weniger Mikrometer, typischerweise zwischen 0.1 und 10 μm, vorzugsweise unterhalb von 6 μm. Solche Partikel werden üblicherweise durch Mikronisierung (Luftstrahlmahlung) oder mittels Sprühtrocknung erzeugt. Daraus ergibt sich, dass die Partikel dieser Inhalationspulver in agglomerierter Form vorliegen, und im Rahmen der inhalativen Anwendung dispergiert werden müssen. Eine solche Dispergierung wird durch den Patienten im Rahmen des Inhalationsvorgangs mit Hilfe eines Inhalators erreicht. Zur korrekten technischen Auslegung der Dispergierkraft sowie zur Prüfung, in wie weit eine Pulverformulierung (Inhalationspulver) deagglomerierbar und damit durch den Patienten anwendbar ist, ist es im Rahmen der Entwicklung solcher Produkte notwendig zu wissen, welche mittlere Partikelhaftkraft ein Pulver aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, Messverfahren zur Pulvercharakterisierung von Pulvern mit einer mittleren Partikelgröße kleiner 10 μm bereit zu stellen.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Messapparatur (Stromröhre) zur Pulvercharakterisierung von Pulvern mit einer mittleren Partikelgröße kleiner 10 μm bereit zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methode zur Charakterisierung von schlecht fließenden Pulvern (Primärpartikelgröße im Bereich von 1 bis 10 μm) und Schüttgütern, insbesondere für Inhalationspulver zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein analytisches Messverfahren zu Bestimmung der mittleren Partikelhaftkraft von pharmazeutischen Zubereitungen für die inhalative Applikation bereit zu stellen.

Es ist weiterhin Aufgabe, eine Methode zur Pulvercharakterisierung zur Verfügung zu stellen, wobei diese durch Kalibrierung mit Standardpartikeln ermöglicht, eine Beurteilung interpartikulärer Haftkräfte, insbesonderen der mittleren Partikelhaftkraft von Inhalationspulver zu ermöglichen (Konventionsmethode).

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorstehend genannten Aufgaben können durch ein Verfahren zur Messung der mittleren Partikelgröße in Abhängigkeit des Massenstroms des Zerstäubungsgases mit Hilfe einer Stromröhre gelöst werden. Zur Messung der mittleren Partikelgröße in Abhängigkeit des Massenstroms des

Zerstäubungsgases mit Hilfe einer Stromröhre wird das Pulver über einen Trichter in eine Stromröhre eingebracht, durch die ein Luftstrom, der als Zerstäubungsgasstrom auf das Pulver einwirkt, geleitet wird. Nach der Deagglomaration der Probe in der Stromröhre erfolgt die Messung der mittleren Partikelgröße mittels eines Partikelmesssystems (z. B. Laserdiffraktometer Helos, Firma Sympatec) .

Überaschenderweise ist durch Messung der mittleren Partikelgröße der Probe unter Einhaltung verschiedener Massenströme des Zerstäubungsgases mit Hilfe der Stromröhre die mittlere Partikelgröße in Abhängigkeit des Deagglomerationsstroms der Probe zugänglich. Diese Größe wird im folgenden Xso^Deagg genannt.

Der Parameter der mittleren Partikelgröße in Abhängigkeit des Deagglomerationsstroms stellt eine technisch wichtige Größe zur Charakterisierung eines Aerosol dar, welches aus einem Pulverhaufwerk generiert wird. Dieser charakteristische Wert ist durch ein Verfahren unter Verwendung der erfinderischen Stromröhre zugänglich. Unter Einbeziehung weiterer experimentell zugänglicher Messgrößen, ist eine mittlere Partikelhaftkraft bestimmbar.

Detaillierte Beschreibung Wird ein Agglomerat in eine Gasströmung eingebracht, wirken unterschiedliche Strömungskräfte auf seine Oberfläche. Rumpfund Raasch [Rumpf, H.; Raasch, J.: Desagglomeration in Strömungen. 1. Europäisches Symposion Zerkleinern, Frankfurt (1962) 151-159] unterscheiden hierbei die Beanspruchung eines Körpers aufgrund der Widerstandskraft während der Beschleunigung und die Beanspruchung aufgrund von Schubspannung und Teilchenrotation in Scherströmungen. In Gasströmungen überwiegt hierbei eindeutig die Beanspruchung durch Teilchenrotation, so dass für eine Abschätzung der Deagglomeration in einer Scherströmung die Schubspannung vernachlässigt werden kann.

Für die Ermittlung der Agglomeratbeanspruchung durch die Strömungskraft während der Beschleunigung bezieht man die auf den Körper wirkende Widerstandskraft auf seine Oberfläche und erhält die so genannte Vergleichsspannung σy [Niedballa, S.: Dispergierung von feinen Partikelfraktionen in Gasströmungen - Einfluss von

Dispergierbeanspruchung und oberflächenmodifizierender Zusätze; Dissertation der Technischen Universität Bergakademie Freiberg (1999)].

Die erfmdungsgemäße Stromröhre ermöglicht, dass das zu analysierende Pulver einem Deagglomerationsprozess ausgesetzt wird, der es ermöglicht, dass die gemessene mittlere Partikelgröße Xso^Deagg in direktem Bezug zu dem angelegten Massenstrom des Zerstäubungsgases steht. Das bedeutet, dass für jeden Zerstäubungsgasstrom eine spezifische mittlere Partikelgröße Xso^Deagg gemessen werden kann.

Die Bestimmung der mittlere Partikelgröße Xso^Deagg in Abhängigkeit des angelegten Massenstroms des Zerstäubungsgases erfolgt, indem die zu vermessende Probe (Pulver) der Stromröhre zugeführt wird (die folgenden Nummerierungen beziehen sich auf die Angaben in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3). Die durch die Abbildungen ableitbaren Abmessungen und Toleranzen sind als Beispiele besonders bevorzugter Ausführungsformen anzusehen und dürfen nicht als den Schutzumfang begrenzend ausgelegt werden. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schemazeichnung als 3D-Modell einer Stromröhre zur Bestimmung der mittleren Partikelgröße Xso^Deagg in direktem Bezug zu dem angelegten Massenstrom des Zerstäubungsgases;

Fig. 2 eine Schemazeichnung einer Stromröhre unter Angabe der charakteristischen geometrischen Abmessungen der Bauteile;

Fig. 3 die Gesamtanordnung des Messaufbaus zur Bestimmung der mittleren Partikelgröße Xso^Deagg in direktem Bezug zu dem angelegten Massenstrom des Zerstäubungsgases. Die erfindungsgemäße Stromröhre stellt ein Rohr dar, welches eine Gesamtlänge von L_E+L_A besitzt. In bevorzugter Art und Weise ist dieses Rohr durch eine durchgehend gleichförmige, konzentrische Rohröffhung gekennzeichnet. Durch dieses Rohr wird im Rahmen der Messung zur Bestimmung der mittleren Partikelgröße Xso^Deagg ein Zerstäubungsgas durchgeleitet. Die Menge des Zerstäubungsgases ist gekennzeichnet durch den Massenstrom des Gases M_g, welcher in kg pro Sekunde angegeben wird.

Der offene Querschnitt der Stromröhre wird durch den Parameter A (durchströmte Querschnittsfläche der Stromröhre in m²) angegeben. In einem Abstand L_E, gemessen von dem Zuführungsport des Zerstäubungsgases, befindet sich eine Bohrung bzw. Öffnung, durch die Trichter-förmig eine Zuführung der Probe (des Pulvers) in die Stromröhre ermöglicht wird sowie der Abstand zwischen dem Zuführungsport für die Probe und dem Ende der Stromröhre eine Länge von L_A aufweist. Innerhalb der Stromröhre ist diese Zuführung für die Probe als gleichförmiges Zuführungsrohr ausgebildet. Der offene Innendurchmesser für die Zuführung der Probe (Pulver) wird durch Di_(T) charakterisiert, wobei Di(T) den Innendurchmesser der Öffnung des Zuführungsrohres innerhalb der Stromröhre darstellt, an welcher das Pulver dem Zerstäubungsgasstrom ausgesetzt ist. Die Zuführung für die Probe (Pulver) ist in bevorzugter Art und Weise derartig ausgestaltet, dass das Zuführungsrohr mit dem Innendurchmesser Di(T) mindestens 20 % und maximal 50% - bezogen auf den Innendurchmessers der Stromröhre Di(R) - in die Stromröhre hineinreicht. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Wanddicke des Zuführungsrohrs für die Probe (Pulver) durch eine Wanddicke von 0,5 mm gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Stromröhre zur Bestimmung der mittlere Partikelgröße Xso^Deagg in Abhängigkeit des angelegten Massenstroms des Zerstäubungsgases ist durch die in Tabelle 1 aufgelisteten Angaben zu den Dimensionen und der Massenströme des Zerstäubungsgases gekennzeichnet:

Tabelle 1

In bevorzugter Art und Weise ist die Stromröhre durch die in Tabelle 2 aufgelisteten Angaben zu den Dimensionen und der Massenströme des Zerstäubungsgases gekennzeichnet:

Tabelle 2

Als weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Messaufbau zur Bestimmung der mittleren Partikelgröße X₅₀ ^Deagg in Abhängigkeit des angelegten Massenstroms des Zerstäubungsgases durch die Erfindung umfasst (siehe dazu Skizze in Fig. 3, wobei dieser Aufbau als bevorzugte Ausführungsform anzusehen ist und nicht als den Schutzumfang begrenzend ausgelegt werden darf).

Mittels der erfindungsgemäßen Stromröhre ist es möglich, die mittlere Partikelgröße X₅₀ ^Deagg in Abhängigkeit des angelegten Massenstroms des Zerstäubungsgases zu bestimmen, in dem bevorzugt ein apparativer Messaufbau gemäß Fig. 3 verwendet werden kann.

Mit Hilfe von Druckluft (Ziffer 3 in Fig. 3) wird ein Zerstäubungsgas bereitgestellt. Die Flussrate kann über ein Kontrollventil (Ziffer 4 in Fig. 3) im Bereich von 0,00054 - 0,0043 kg/s variiert und über einen Massenstromdurchflussmesser (Kobold DMS-614C3FD23L) (Ziffer 5 in Fig. 3) mit einer Genauigkeit von ±2,15- 10^"5 kg/s ermittelt werden. Die Probe (Pulver) wird über eine Vibrationsdosierrinne (Sympatec Vibri HDD200 mit V- Profilrinne) zugeführt (Ziffer 6 in Fig. 3). Beispielsweise kann hierbei ca. 20 mg Pulver, welches direkt auf den vorderen Bereich der Dosierrinne über eine Länge von 5 - 10 cm verteilt ist, dem Messvorgang zugeführt werden. Da sich die zu untersuchenden Pulver bezüglich ihres Fließ- und Dosierverhaltens teilweise stark unterscheiden, wird die Vibrationsleistung der Dosierrinne manuell gesteuert, um eine annähernd konstante Pulverförderrate zu erhalten. Als Richtwert kann eine gleichmäßige Zuführung von 10 mg Pulver pro Sekunde angegeben werden. Die Probe (Pulver) wird durch den Zerstäubungsgasstrom in der Stromröhre (Ziffer 7 in Fig. 3) deagglomeriert. Das in Abhängigkeit des Zerstäubungsgasstrom deagglomerierte Pulver tritt als Aerosol am Ende der Stromröhre aus. Direkt nach Austritt erfolgt mit Hilfe eines Partikelmesssystems eine Partikelgrößenanalyse bevorzugt mittels Laserbeugung. Bewährt hat sich dabei eine Partikelgrößenanalyse mittels des Partikelmesssystems „Laserdiffraktometer Helos", Fa. Sympatec unter Verwendung folgender Messparameter:

Messbereich: 0,9 - 175 μm (Brennweite 100 mm)

Auswertung: Annahme des Kugelmodells (Formfaktor = 1), hochauflösender Modus (Fraunhofer HRLD, Softwareversion

WINDOX 4.1.2.0) optische Konzentration: 0,2% - 1,0%

Es werden mindestens 3 Proben nach diesen Kriterien vermessen und die mittlere Partikelgröße X50 in Abhängigkeit des jeweiligen Massenstroms des Zerstäubungsgases als geometrisches Mittel dieser Messwerte bestimmt. Unter dem Medianwert X₅₀ versteht man hierbei die Partikelgröße, unterhalb derer 50% der Partikel (Volumen-bezogen) liegt. Ziffer 9 in Fig. 3 stellt ein Absauge-System dar, mittels dessen das analysierte Aerosol aufgefangen und entsorgt werden kann.

Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Methode zur Bestimmung des Deagglomerationsstroms Mg^Dea88(0"^95> sowie das analytische Verfahren zur Bestimmung dieser physikalischen Größe. Dabei versteht man unter dem Deagglomerationsstrom

Mg^Deag _g ^(0,95) ^_6n z_erstäubungsgasstrom, bei dem ein Pulver nahezu vollständig, d.h. zu ca. 95% in Primärpartikel zerlegt wird. Dieser Wert ist dadurch erhältlich, dass

(a) gemäß Gleichung 1 der Dispergiergrad mit 0,95 gleichgesetzt wird und mit Hilfe des Messwertes X_{50 total} der Parameter X₅₀ ^eags ' bestimmt wird und

(b) aus der experimentellen Korrelation X₅₀ ^Deagg zu Mg^Deag8, die entsprechend den obigen Angaben experimentell mittels der erfinderischen Stromröhre zugänglich ist (die Korrelation stellt dabei die Abhängigkeit X₅₀ ^Deagg zu Mg^Dea88 dar, wobei durch die Variation des Deagglomerationsstroms Mg^Dea88 die dazugehörigen Werte für die mittlere Partikelgröße X₅₀ ^Deagg experimentell bestimmt werden) und in einem weiteren Schritt der gemäß (a) berechnete Wert X - 5_^0 ^eags ' dem entsprechenden Zerstäubungsgasstrom zugeordnet wird.

Dieser zugeordnete Wert wird als Deagglomerationsstrom Mg D ^ee^aa^gg⁸g^[(0 ',95 ') bezeichnet.

X

Dispergiergrad = 5θJotal

X Deagg(0,95) Gleichung 1

50

Hierbei entspricht der Messwert X_{50 total} die dem Fachmann bekannte mittlere geometrische Partikelgröße, die mittels Laserbeugung zugänglich ist. Beispielsweise kann die Bestimmung des Messwertes X_{50 total} nach folgender Methode bestimmt werden:

Methode zur Bestimmung der mittleren geometrischen Partikelgröße X™ und X™ _total-

Methode: Laserbeugung (Sympatec, Trockendispergierung), die Bedienung der Geräte erfolgte in Übereinstimmung mit den Bedienungsanleitungen des Herstellers.

Messgerät: Laser-Beugungs-Spektrometer (HELOS), Sympatec

(Partikelgrößenbestimmung mittels Fraunhoferbeugung)

Dispergiereinheit: Trockendispergierer RODOS mit Saugtrichter, Sympatec

Probenmenge: 200 mg ± 150 mg

Produktzufuhr: Schwingrinne Vibri, Fa. Sympatec

Frequenz d. Vibrationsrinne: bis 100 % ansteigend

Dauer der Probenzufuhr: 15 bis 25 sek. (im Fall von 200 mg)

Brennweite: 100 mm (Messbereich: 0,9 - 175 μm)

Messzeit/Wartezeit: ca. 15 s (im Fall von 200 mg)

Zykluszeit: 20 ms

Start/Stop bei: 1 % auf Kanal 28

Dispergiergas: Druckluft Druck: 3 bar Unterdruck: maximal Aus wertemo dus : HRLD Probenvorbereitung / Produktzufuhr: Ca. 200 mg der Prüfsubstanz werden auf einem

Kartenblatt eingewogen. Mit einem weiteren

Kartenblatt werden alle größeren Agglomerate zerstoßen. Das Pulver wird dann auf der vorderen Hälfte der Schwingrinne (ab ca. 1 cm vom vorderen Rand) fein verteilt aufgestreut.

Nach dem Start der Messung wird die Frequenz der Schwingrinne so variiert, dass die Zufuhr der

Probe möglichst kontinuierlich erfolgt. Die

Produktmenge darf aber auch nicht zu groß sein damit eine ausreichende Dispergierung erreicht wird.

Die Methode zur Bestimmung des Deagglomerationsstroms Mg^Deag8(0'^95> ist dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Gleichung 1 für einen Dispergiergrad von 0,95 der Parameter X ' 5_^n0 ^eags ' bestimmt wird, wobei der Parameter X_{50 total} die mittlere geometrische

Partikelgröße des vollständig deagglomerierten Pulvers darstellt und wobei eine Korrelation zwischen der Messgröße X₅₀ ^Deagg zu Mg^Dea88 herangezogen wird, mittels deren der Deagglomerationsstrom Mg^Deag8(0'^95> für X₅₀ ^eag8 ' bestimmt werden kann unά Mg^Deagg(0'⁹⁵⁾ und χ_5Q ^Dea88^ spezifische Werte der Korrelation X₅₀ ^Deagg zu Mg^Deag8 darstellen.

Schließlich stellt die Erfindung eine Methode zur Bestimmung der mittleren Partikelhaftkraft F_H sowie das analytische Verfahren zur Bestimmung dieser physikalischen Größe dar.

Unter der mittleren Partikelhaftkraft F₁₁ versteht man dabei die Haftkraft, die zwischen zwei gleich großen Partikeln der mittleren Partikelgröße X_{50 totai} eines Partikelkollektives

(Pulver) herrscht. Im Sinne der Erfindung ist das Verfahren zur Bestimmung der mittleren Partikelhaftkraft F_n dadurch gekennzeichnet, dass diese physikalische Größe mit Hilfe des Messwertes X_{50 total} , die dem Fachmann bekannte mittlere geometrische

Partikelgröße darstellt, und dem Deagglomerationsstrom Mg^Dea88(0"^95> unter Anwendung der Gleichung 2 zugänglich ist. F₁₁ = (a - Mg Deagg(0,95)

+ß⁾ K,_total - π + r Gleichung 2

mit α = 2,074- 10⁶ K¹ -s^"1] ß = -910,86 [kg- m V²] γ = 4,037- 10^"8 [N] π entspricht der Kreiszahl (3,14159)

Dabei wird zur Bestimmung der Korrelation zwischen der Messgröße Xso^Deagg zu Mg^Deagg zur Berechnung des Deagglomerationsstroms Mg^Dea88(0"^95> erfindungsgemäß bevorzugt eine Stromröhre verwendet, die die Dimensionen gemäß Tabelle 3 aufweist.

Tabelle 3

Beispiel: Analytische Vorgehensweise (Verfahren) zur Bestimmung der

(i) mittleren Partikelgröße Xsn^Deagg in Abhängigkeit des angelegten

Massenstroms des Zerstäubungsgases (ü) des Deagglomerationsstroms Mg^Deagg<0'^95> iii) der mittleren Partikelhaftkraft F H,

Zur Bestimmung des Dispergierverhaltens wird als charakteristische Partikelgröße der Medianwert X₅₀ ^Deagg bei einem Deagglomerationsstromes Mg^Deagg von 0,00054 kg/s, 0,00108 kg/s, 0,00215 kg/s, 0,00323 kg/s und 0,00431 kg/s der Probe (Pulver) gemäß dem Messaufbau Fig. 3 ermittelt, wobei eine Stromröhre entsprechend der Skizze von Fig. 2, zum Einsatz kommt. Die Stromröhre ist dabei durch die Dimensionen gemäß Tabelle 1 , bevorzugt gemäß der Tabelle 2 und besonders bevorzugt gemäß der Tabelle 3 gekennzeichnet.

Als weitere experimentelle Größe wird die mittlere geometrische Partikelgröße X50, total bestimmt. Dabei stellt X50, total die dem Fachmann bekannte mittlere Partikelgröße dar, die mittels Laserbeugung zugänglich ist (nähere Angaben siehe dazu unter „detaillierte Beschreibung": Laserbeugungsmethode zur Bestimmung der mittleren geometrische Partikelgröße).

Mit Hilfe der Gleichung 1 ist es möglich, eine rechnerisch ermittelte mittlere Partikelgröße X₅₀ ^eags ' zu bestimmen, wobei für den Dispergiergrad der Wert 0,95 eingesetzt wird.

Mit Hilfe des experimentellen Zusammenhangs zwischen X₅₀ ^eagg und Mg^Dea88 , der entsprechend den obigen Angaben experimentell mittels der erfinderischen Stromröhre zugänglich ist, kann der Wert Mg^Dea88(0"^95> durch Extrapolation zu dem rechnerisch bestimmten Zahlenwert X₅₀ ^eags ' bestimmt werden. Durch Einsetzen der experimentell bestimmten Parameter Mg^Dea88(0'⁹⁵⁾ und X_{50 total} in Gleichung 2 ist die mittlere Partikelhaftkraft F_H zugänglich.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung der mittleren Partikelgröße Xso^Deagg in Abhängigkeit des Massenstroms des Zerstäubungsgases mit Hilfe einer Stromröhre dadurch gekennzeichnet, dass die Stromröhre eine Gesamtlänge von L_E+L_A aufweist, die Stromröhre als konzentrisches Rohr ausgeformt ist, durch dieses Rohr ein Zerstäubungsgas geleitet wird, welches ein Massenstrom M_g des Gases aufweist, der offene Querschnitt der Stromröhre die Querschnittsfläche A aufweist, die Stromröhre einen Zuführungsport für die Probe aufweist und der Zuführungsport einen offenen Innendurchmesser Di_(T) für die Zuführung der Probe aufweist, die

Stromröhre einen Innendurchmesser Di_(R) aufweist, der Zuführungsport für die Probe sich in einem Abstand L_E (gemessen von der Öffnung des Stromrohres für das Zerstäubungsgas) befindet, der Abstand zwischen dem Zuführungsport für die Probe und dem Ende der Stromröhre eine Länge von L_A aufweist, wobei

Di_(R) geteilt durch Di_(T) größer oder gleich 1 ,5 ist, L_E größer oder gleich dem 20fachen des Di_(R) ist, L_A größer oder gleich dem lOfachen des Di_(R) ist, M_g geteilt durch A kleiner oder gleich 350 kg/(s-m²) ist, Di_<R) größer oder gleich 2 mm und kleiner oder gleich 20 mm ist und das Verfahren zur Messung der mittleren Partikelgröße in Abhängigkeit des

Massenstroms des Zerstäubungsgases einen Messaufbau umfasst, der eine (a) Einheit umfasst, die kontrolliert einen Gasstrom mit einem Massenstrom des Gases M_g der Stromröhre zuführt, (b) eine Stromröhre, in welche durch den Zuführungsport die Probe zugeführt wird und

(c) ein Partikelmesssystem zur Bestimmung der mittleren geometrischen Partikelgröße, das unmittelbar nach dem Austritt der in der Stromröhre deagglomerierten Pulverprobe aufweist, wobei die Messung bei einem Massenstrom des Zerstäubungsgases M_g durchgeführt wird und dabei M_g zwischen 0,0005 kg/s und 0,1 kg/s variiert wird.

2. Verfahren zur Bestimmung des Massenstroms des Zerstäubungsgases

bei dem 95% des Pulvers deagglomeriert ist, gekennzeichnet dadurch, dass der Parameter Deagglomerationsstrom Mg^De"⁸⁸⁽⁰'⁹⁵⁾ dadurch erhältlich ist, dass der Parameter Λr₅₀ ^Deagg(0'⁹⁵⁾ mittels der Gleichung

Dispergiergrad = _v D ⁵⁰ea'^tg^otg^a(^l0,95) A 50

berechnet wird, in dem der Dispergiergrad dem Wert 0,95 gleichgesetzt wird und über die Korrelation zwischen der mittleren Partikelgröße Xso^Deagg , wie sie gemäß Anspruch 1 erhältlich ist, zu dem Massenstroms des Zerstäubungsgases Mg^Deagg der

Parameter Deagglomerationsstroms Mg^De"⁸⁸⁽⁰'⁹⁵⁾ dem Wert der mittleren Partikelgröße zugeordnet wird, der dem Wert Zso^{Deagg (0}'⁹⁵⁾ entspricht.

3. Verfahren zur Bestimmung der mittleren Partikelhaftkraft F₁₁ dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Partikelhaftkraft F₁₁ gemäß der Gleichung

F_H = (a - Mg^D^ ⁽⁰'⁹⁵⁾ + ß) X₅ ² _0,totar π + r mit α = 2,074- Kf [In ¹ -s^"1] ß = -910,86 [kg- m V²] γ = 4,037- 10^"8 [N]

erhältlich ist, wobei der Parameter Deagglomerationsstrom Mg^Dea88(0"^95> gemäß Anspruch 2 verwendet wird.