Der Dichteanalysator GeoPyc 1360 T.A.P.TM von Micromeritics führt im Wesentlichen die gleichen Messungen durch wie ein lautes, vibrierendes Klopfdichtegerät, arbeitet aber auf eine völlig andere Weise. Außerdem kann er zusätzliche Informationen liefern. Die Analyse mit dem GeoPyc ist schnell, einfach, automatisch und leise.
Um die T.A.P.-Dichte eines pulverförmigen oder körnigen Materials zu bestimmen, wird die Probe in die Probenkammer gegeben und ein Kolben in die Kammer eingeführt. Die Kammer und der Stößel werden auf dem Analysegerät montiert. Dann müssen Sie nur noch die Analyse starten. Während der Analyse wird die Probenkammer geschüttelt und der Kolben in die Kammer gefahren, bis eine vorprogrammierte 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 und der Analog-Digital-Wandler des GeoPyc stellen sicher, dass der Kolben eine reproduzierbare und gleichbleibende Kraft auf die Probe ausübt, Analyse für Analyse. Diese Wiederholbarkeit der Kompressionskraft ermöglicht eine präzise Steuerung der Probenkonsolidierung durch das Gerät.
Der Weg, den der Kolben in die Kammer mit dem Probenmaterial zurücklegt, wird mit dem Weg verglichen, den der Kolben zurücklegt, wenn die Kammer leer ist. Während der Ersteinrichtung werden Leerwertdaten für die leere Kammer erfasst und im Gerät gespeichert. Wenn für die Leerwert- und die Probenmessung die gleiche Probenkraft verwendet wird, wird die Differenz zwischen den beiden Messungen zur Berechnung des Schüttvolumens und der T.A.P.-Dichte der Probe verwendet.
Die T.A.P.-Dichte eines Materials ist keine intrinsische Eigenschaft dieses Materials und hängt sicherlich in hohem Maße von der Partikelgrößenverteilung und -form des Materials sowie von anderen Faktoren einschließlich der Geometrie der Probenzelle ab. Darüber hinaus kann die T.A.P.-Dichte (oder das zugehörige Packungsvolumen) für eine Pulvermischung nicht vorhergesagt werden, selbst wenn die T.A.P.-Dichte der einzelnen Bestandteile bekannt ist. Um dies zu demonstrieren, wurde eine synthetische heiße Schokoladenmischung simuliert, indem verschiedene Mengen von Kristallzucker, Milchpulver und Kakaopulver gemischt wurden.
Die gemessenen T.A.P.-Dichten der drei einzelnen Bestandteile sind in Tabelle 1 aufgeführt. Alle Messungen wurden mit einer Kraft von 5 Newton durchgeführt, die auf einen Kolben von 5,07 cm2 ausgeübt wurde.
Anschließend wurden sechs künstliche Formulierungen durch vorsichtiges Rollen auf einem Tuch (einem so genannten Mischtuch) in abwechselnden, senkrechten Richtungen hergestellt. Die T.A.P.-Dichte jeder dieser künstlichen Mischungen wurde mit dem GeoPyc 1360 gemessen. Auch hier wurde eine Druckkraft von 5 Newton auf einen Kolben von 5,07 cm3 ausgeübt. Darüber hinaus wurde eine theoretische T.A.P.-Dichte mit Hilfe eines einfachen linearen Modells berechnet. Die gemessenen Werte und die berechneten Werte sind in Tabelle 2 für die sechs verschiedenen hergestellten Gemische aufgeführt.
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, kann das Packungsvolumen bzw. die T.A.P.-Dichte einer beliebigen Trockenpulvermischung nicht mit einem einfachen Modell der Komponenteneigenschaften berechnet werden. Das Problem ist eindeutig nichtlinear und kann nicht simuliert werden. Mit einer Ausnahme war das gemessene Packungsvolumen dieser Formulierung erheblich größer als das durch ein einfaches massengewichtetes arithmetisches Mittel der Komponentenwerte vorhergesagte. Das GeoPyc 1360 bietet eine einfache und äußerst reproduzierbare Methode zur schnellen Quantifizierung einer wichtigen, aber schwer zu messenden Größe. Bei einfachen Geräten zur Bestimmung der Klopfdichte kommt es zu einer Entmischung von Komponenten unterschiedlicher Dichte, und der Bediener ist in unterschiedlichem Maße subjektiv.
