Stampfdichte (TAP-Densitiy) und Schüttdichte von Pulvern

Messgeräte

Stampfdichte und Schüttdichte

Unter der Messmethode „Gaspyknometrie zur Bestimmung von Dichte und Volumen“ auf dieser Homepage ist bereits eine Methode für die Dichtebestimmung von Feststoffen aufgeführt. Dabei wird das reine Feststoffvolumen durch ein Messgas ermittelt, d.h. ohne Poren und Zwischenräume. Bei der Schüttdichte wird eine Pulver lose in einen Messzylinder geschüttet. Das Volumen und damit die Schüttdichte berücksichtigen also sowohl vorhandene Poren als auch die interpartikulären Zwischenräume einer losen Pulverschüttung.

Die Stampfdichte von Pulvern wird nach definierter Kompaktierung der Pulverschüttung ermittelt, d.h. auch das Stampfvolumen und die Stampfdichte enthalten Poren und interpartikuläre Zwischenräume, jedoch nicht von einer losen Pulverschüttung sondern der kompaktierten Probe.

Messmethode

Sowohl Schüttdichte als auch Stampfdichte sind Quotienten aus Masse und Volumen, die in g/cm³ anzugeben ist. Bei sehr niedrigen Stampfdichten, von pyrogenen Oxiden, erfolgt die Angabe meist in g/l. Die Stampfdichte ermöglicht Rückschlüsse z.B. auf die erforderliche Verpackungsgröße sowie die Gleichmäßigkeit von Verpackungen.

Messgeräte für die Bestimmung der Stampfdichte sind sogenannte Stampfvolumeter, wie das AUTOTAP und das DUAL AUTOTAP von QUANTACHROME. Es sind kompakte Messgeräte mit einem bzw. Drehtellern zur Aufnahme von je einem Messzylinder, mit 10 ml, 25 ml, 50 ml, 100 ml, 500 ml oder 1000 ml Fassungsvermögen. In dem Messzylinder kann vor der Bestimmung der Stampfdichte die Schüttdichte des Pulvers und damit auch die Kompaktierbarkeit des Schüttvolumens durch eine entsprechende Anzahl von Hüben ermittelt werden. Die Hubanzahl wird eingestellt und nach Erreichen dieser wird die Messung automatisch beendet. Unter einem Hub versteht man das automatische Anheben des Drehtellers mit gefülltem Messzylinder mit anschließendem Herunterfallen, wodurch es zu einem Zusammenfallen des Pulverbetts kommt und das Probenvolumen durch die Kompaktierung entsprechend abnimmt. Die Stampfdichte ist deshalb immer kleiner als die Schüttdichte.

Vorteile

Bei den Methoden zur Bestimmung von Stampfdichte und Schüttdichte handelt es sich um einfache Messanordnungen, die zu wichtigen Materialeigenschaften für Lagerung und Transport von Pulvern und Schüttgütern führen.

Beispiel

Unterschiedliche Oxide wurden hinsichtlich ihrer Schüttdichte und Stampfdichte untersucht. Es wurden jeweils 250 ml in einen Messzylinder lose geschüttet und danach mit dem DUAL AUTOTAP mit jeweils 1250 Hüben kompaktiert. Aus den jeweiligen Schüttvolumina und Stampfvolumina wurde mit Hilfe der Einwaagen die jeweiligen Dichten berechnet.

Literatur