La densité d'un matériau est définie comme sa masse divisée par son volume. La densité apparente des matériaux pulvérulents et granuleux est souvent mesurée par la méthode de la densité "au robinet "1. La densité au robinet d'un matériau est obtenue en remplissant un récipient d'un volume connu avec une masse connue d'échantillon et en le faisant vibrer. Cette valeur est communément appelée densité "tap" parce qu'elle est généralement obtenue à l'aide d'un dispositif mécanique qui soulève et abaisse alternativement le récipient un nombre spécifié de fois, en produisant un bruit de tapotement fort.
Étant donné que cette mesure varie en fonction de la vigueur et du nombre de tapotements, la densité de tapotement n'est pas une propriété inhérente à un matériau. Il s'agit néanmoins d'une mesure d'un intérêt considérable pour l'emballage, la manutention et l'expédition de produits granulaires en vrac.
La méthode GeoPyc® pour la détermination de la densité "au robinet
L'analyseur de densité GeoPyc 1360 T.A.P.™ de Micromeriticseffectue essentiellement la même mesure qu'un appareil de densité à robinet, mais il fonctionne d'une manière entièrement différente et peut fournir des informations supplémentaires. L'analyse avec le GeoPyc est rapide, facile, automatique et pratiquement silencieuse.
Pour déterminer la densité T.A.P. d'un matériau en poudre ou en granulés, une quantité d'échantillon est placée dans une chambre à échantillon et un piston est inséré dans la chambre. La chambre et le piston sont montés sur l'analyseur, puis l'analyse automatique est lancée. Pour lancer une analyse, l'opérateur saisit les données à l'aide du clavier de l'instrument, en suivant une courte série d'invites sur l'écran à cristaux liquides (LCD).
Pendant l'analyse, le GeoPyc agite la chambre à échantillon. Pendant que la chambre est agitée, le GeoPyc enfonce le piston dans la chambre jusqu'à ce que la force de consolidation (compression) souhaitée soit atteinte.
Le GeoPyc vous permet de spécifier le degré de consolidation sous forme de force (en Newtons) ou de pression (en Newtons/cm2). Le capteur de force sensible et le convertisseur analogique-numérique du GeoPyc garantissent que le piston exerce une force très constante sur l'échantillon, analyse après analyse. Cette répétabilité de la force de compression permet un contrôle précis de la consolidation de l'échantillon.
La distance parcourue par le plongeur dans la chambre contenant l'échantillon est comparée à la distance parcourue par le plongeur lorsque la chambre est vide (les données relatives à la chambre vide sont collectées et stockées dans l'instrument lors de la configuration initiale). Lorsque la même valeur de force est utilisée pour les mesures à blanc et les mesures de l'échantillon, la différence entre les deux mesures peut être utilisée pour calculer le volume en vrac et la densité T.A.P. de l'échantillon.
La capacité du GeoPyc à contrôler la force de consolidation (le degré de compactage) vous offre une grande souplesse dans l'évaluation des données. Par exemple, vous pouvez souhaiter corréler les données de densité T.A.P. du GeoPyc avec les données historiques que vous avez recueillies à l'aide d'un instrument à taraudage traditionnel. Pour ce faire, il suffit de spécifier une force de compression correspondant au nombre de robinets utilisés pour collecter les données antérieures*. Il est également possible d'effectuer des mesures sur une plage de valeurs de force afin d'obtenir des informations supplémentaires sur le comportement de l'échantillon en matière de tassement et de compactage à des pressions plus élevées.
Comme on peut s'y attendre, les densités apparentes augmentent généralement à mesure que la force de consolidation augmente. Les densités du GeoPyc T.A.P. (comme indiqué dans le tableau 1) reproduisent typiquement les densités de piquage entre des forces de consolidation de 5 à 15 N, lorsqu'elles sont appliquées par un piston de 5,07 cm2 de section (c'est-à-dire une consolidation de 1 à 3 N/cm2). Le GeoPyc détermine le volume de l'échantillon au degré de compression souhaité, puis le poids de l'échantillon est utilisé pour calculer sa densité apparente.
*Des instructions pour déterminer la force de compression qui correspond au degré de tassement obtenu par une autre méthode peuvent être trouvées dans la note d'application numéro 107, Détermination de la force ou de la pression à utiliser pour la densité T.A.P. avec le GeoPyc 1360.
1 ASTM Standard Test Method B 527-81, Tap Density of Powders of Refractory Metals and Compounds by Tap-Pak Volumeter.
