Mikronize tozlar, malzeme biliminin ve endüstriyel üretimin temel yapı taşlarıdır. İlaçlardan metalurjiye, seramikten kozmetiğe kadar pek çok alanda, bir tozun nihai ürün üzerindeki etkisini anlamak için iki temel özellik hayati önem taşır: yoğunluk ve partikül boyutu dağılımı. Bu parametreler, tozun işlenme şeklini, depolanmasını ve hatta kimyasal reaksiyon hızını doğrudan belirler.
Yoğunluk, birim hacimdeki kütle miktarıdır. Ancak tozlar söz konusu olduğunda, bu kavram karmaşıklaşır, çünkü tozlar katı partiküller, aralarındaki hava ve nemden oluşur. Bu nedenle, mikronize tozlar için üç farklı yoğunluk tanımı kullanılır:
Gerçek yoğunluk, partikülün kendisinin, yani partikül içindeki gözenekler hariç, saf katı malzemenin yoğunluğudur.
Ölçüm Tekniği: Gaz Pikinometresi: Bu teknikte, helyum gibi inert bir gaz kullanılır. Gaz, en küçük gözeneklere bile sızabilir. Bilinen hacimdeki bir odacığa toz konulur, gaz basıncı ölçülür. Boyle Yasası kullanılarak gazın girebildiği boşluk hacmi hesaplanır ve böylece yalnızca katı partikülün saf hacmine ulaşılır.
Önemi: Bu, malzemenin kimyasal olarak saf halinin yoğunluğunu temsil eder ve malzeme karakterizasyonu için temel bir referans değeridir.
Yığın yoğunluğu, tozun serbestçe yığıldığı andaki, yani partikül arasındaki boşluklar (inter-partikül gözenekler) dahil olmak üzere, birim hacimdeki kütlesidir.
Ölçüm Tekniği: Yığın Yoğunluk Testi: Belirli bir kaba (huniden yavaşça dökülerek) doldurulan tozun kütlesi ölçülür ve kabın hacmine bölünür.
Önemi: Bu değer, tozun depolanma hacmini, paketleme gereksinimlerini ve silolardaki kapasiteyi belirlemek için kritiktir (üretim verimliliği).
Sıkıştırılmış yoğunluk, tozun mekanik titreşimle veya çalkalanarak maksimum sıkıştığı andaki yoğunluğudur.
Ölçüm Tekniği: Yığın yoğunluğu ölçülen kap, standardize edilmiş bir cihaz üzerinde belirli bir süre veya sayıda vuruşla (tapping) sıkıştırılır.
Önemi: Bu değer, tabletleme, kapsül dolumu veya sinterleme gibi süreçlerde tozun ne kadar iyi konsolide olabileceğini gösterir. Hausner Oranı ve Sıkışma İndeksi gibi akışkanlık testleri bu iki yoğunluk arasındaki farktan hesaplanır.
Partikül boyutu dağılımı (PSD), bir toz numunesi içindeki farklı boyutlardaki partiküllerin yüzde oranını gösteren bir grafiktir. Tek bir ortalama boyut yerine, bu dağılım eğrisi, tozun davranışını tahmin etmede çok daha güçlü bir araçtır.
Lazer Difraksiyonu (LD): Mikronize ve altı mikron boyutlardaki partiküllerin dağılımını ölçmede endüstri standardıdır. Partiküllerden saçılan lazer ışığının açısı ve yoğunluğu analiz edilerek hızlı ve tekrarlanabilir sonuçlar elde edilir.
Dinamik Işık Saçılımı (DLS): Özellikle nano partikül (sub-mikron) boyutlarında ve süspansiyon halindeki tozların ölçümünde kullanılır. Brown hareketi hızı temel alınarak partikülün hidrodinamik çapı belirlenir.
Reaktivite ve Çözünürlük: Daha küçük partiküller (geniş yüzey alanı), daha hızlı kimyasal reaksiyona girer ve biyolojik olarak daha hızlı çözünür (farmasötik tozlar).
Sıkıştırma Davranışı: Çok geniş bir dağılıma sahip tozlar (büyük ve küçük partiküllerin karışımı), genellikle iyi sıkıştırılabilir çünkü küçükler, büyüklerin arasındaki boşlukları doldurur.
Optik ve Görünüm: Pigmentlerin renk yoğunluğu ve boya filmlerinin pürüzsüzlüğü, PSD'ye bağlıdır.
Yoğunluk ve partikül dağılım analizi, modern üretimde sadece kalite kontrol aracı değil, aynı zamanda AR-GE ve proses optimizasyonunun da temelidir. Bu hassas ölçüm teknikleri, endüstrilerin, ürünlerinin spesifikasyonlara tam olarak uyduğunu garanti etmesini sağlayarak, güvenilirliği ve maliyet etkinliğini artırır.
