Die Dichte eines Materials ist definiert als seine Masse geteilt durch sein Volumen. Die Schüttdichte von pulverförmigen und körnigen Materialien wird häufig mit der "Klopf"-Dichtemethode1 gemessen. Die Klopfdichte eines Materials wird ermittelt, indem ein Behälter mit bekanntem Volumen mit einer bekannten Masse der Probe gefüllt und in Schwingung versetzt wird. Dieser Wert wird gemeinhin als "Klopfdichte" bezeichnet, da er in der Regel mit einer mechanischen Vorrichtung ermittelt wird, die den Behälter abwechselnd eine bestimmte Anzahl von Malen anhebt und fallen lässt und dabei ein lautes Klopfgeräusch erzeugt.
Da diese Messung je nach Stärke und Anzahl der Abschläge variiert, ist die Abstichdichte keine inhärente Eigenschaft eines Materials. Dennoch ist sie eine Messung, die bei der Verpackung, der Handhabung und dem Versand von Schüttgütern von großem Interesse ist.
Die GeoPyc®-Methode zur Bestimmung der Klopfdichte
Der GeoPyc 1360 T.A.P.™ Density Analyzer von Micromeritics führt im Wesentlichen die gleichen Messungen durch wie ein Gerät zur Messung der Klopfdichte, arbeitet aber auf eine völlig andere Weise und kann zusätzliche Informationen liefern. Die Analyse mit dem GeoPyc ist schnell, einfach, automatisch und praktisch geräuschlos.
Um die T.A.P.-Dichte eines pulverförmigen oder körnigen Materials zu bestimmen, wird eine Probenmenge in eine Probenkammer gegeben und ein Kolben in die Kammer eingeführt. Die Kammer und der Kolben werden auf das Analysegerät aufgesetzt, dann wird die automatische Analyse gestartet. Um eine Analyse zu starten, gibt der Bediener die Daten über die Tastatur des Geräts ein und folgt dabei einer kurzen Reihe von Aufforderungen auf dem Flüssigkristallbildschirm (LCD).
Während der Analyse rührt der GeoPyc die Probenkammer um. Während die Kammer geschüttelt wird, treibt der GeoPyc den Kolben in die Kammer, bis die gewünschte Konsolidierungskraft (Kompression) erreicht ist.
Mit dem GeoPyc können Sie den Grad der Verfestigung entweder als Kraft (in Newton) oder als Druck (in Newton/cm2) angeben. Der empfindliche Kraftaufnehmer des GeoPyc und der Analog-Digital-Wandler stellen sicher, dass der Kolben eine sehr gleichmäßige Kraft auf die Probe ausübt, Analyse für Analyse. Diese Wiederholbarkeit der Druckkraft ermöglicht eine präzise Kontrolle der Probenkonsolidierung.
Der Weg, den der Kolben in die Kammer mit dem Probenmaterial zurückgelegt hat, wird mit dem Weg verglichen, den der Kolben zurückgelegt hat, wenn die Kammer leer war (die Daten für die leere Kammer werden bei der Ersteinrichtung erfasst und im Gerät gespeichert). Wenn derselbe Kraftwert für die Leerwert- und die Probenmessung verwendet wird, kann die Differenz zwischen den beiden Messungen zur Berechnung des Schüttvolumens und der T.A.P.-Dichte der Probe verwendet werden.
Die Fähigkeit des GeoPyc, die Konsolidierungskraft (den Grad der Verdichtung) zu steuern, bietet Ihnen eine große Flexibilität bei der Datenauswertung. Sie können zum Beispiel die GeoPyc T.A.P.-Dichtedaten mit historischen Daten korrelieren, die Sie mit einem herkömmlichen Stechinstrument gesammelt haben. Dies lässt sich leicht bewerkstelligen, indem Sie eine Kompressionskraft angeben, die der Anzahl der Gewindeschneidungen entspricht, die zur Erfassung früherer Daten verwendet wurden*. Alternativ können Messungen über einen Bereich von Kraftwerten durchgeführt werden, um zusätzliche Informationen über das Packungsverhalten der Probe und die Verdichtung bei höheren Drücken zu erhalten.
Wie zu erwarten ist, steigt die Schüttdichte im Allgemeinen mit zunehmender Verfestigungskraft. GeoPyc T.A.P. Dichten (wie in Tabelle 1 gezeigt) replizieren typischerweise Klopfdichten zwischen Konsolidierungskräften von 5 bis 15N, wenn sie durch einen Kolben von 5,07 cm2 Querschnitt aufgebracht werden (d.h.: Konsolidierung von 1 bis 3N/cm2). Der GeoPyc bestimmt das Volumen der Probe bei dem gewünschten Verdichtungsgrad, dann wird das Gewicht der Probe zur Berechnung ihrer Schüttdichte verwendet.
*Anweisungen zur Bestimmung der Kompressionskraft, die dem mit einer anderen Methode erreichten Packungsgrad entspricht, finden Sie im Anwendungshinweis Nr. 107, Bestimmung der Kraft oder des Drucks für die T.A.P.-Dichte mit dem GeoPyc 1360
1 ASTM Standard Test Method B 527-81, Tap Density of Powders of Refractory Metals and Compounds by Tap-Pak Volumeter.
