Plus d’une façon de mesurer la densité d’un solide ?!

La densité est la masse contenue dans un volume donné. Bien que la définition soit la même, la densité peut être calculée de différentes manières.

  • La densité squelettique est obtenue en mesurant le volume occupé par l’échantillon, à l’exclusion des pores accessibles et des espaces vides entre les particules à l’intérieur de l’échantillon. La densité squelettique ne peut correspondre à la densité vraie, absolue ou réelle (true, absolute ou real en anglais) que si l’échantillon ne présente pas de pores fermés (pores inaccessibles à tout fluide, gaz ou liquide).
  • La densité apparente (bulk en anglais) est obtenue en mesurant le volume total occupé par une masse connue de matériau. Ce volume comprend également le volume des vides interparticulaires et le volume des pores.
  • La densité obtenue par tapotement ou masse volumique par tapotement est une augmentation de la densité apparente obtenue après avoir tapoté mécaniquement le récipient contenant l’échantillon de poudre.
Quand utiliser les différentes densités?

Alors que la densité squelettique est une propriété intrinsèque du matériau composant l’échantillon, les densités apparente et la masse volumique reflètent la manière dont les particules de l’échantillon se comportent collectivement dans des conditions spécifiques.

Lors de l’analyse de poudres, la densité squelettique est influencée par la chimie et la composition de l’échantillon, tandis que les propriétés physiques telles que la taille et la morphologie des particules sont moins pertinentes.

En revanche, la densité apparente est fortement influencée par les changements de taille et de morphologie des particules, ainsi que par les conditions externes ou la façon dont le matériau est manipulé. La densité apparente est liée aux propriétés rhéologiques de l’échantillon et peut être utilisée pour comprendre les différents comportements de l’échantillon. Le rapport entre la densité apparente et la masse volumique (densité par tapotement) est souvent utilisé comme indice de la capacité d’une poudre à s’écouler. Ce rapport est connu sous le nom d’indice de compressibilité ou de rapport de Hausner. Il mesure la propension d’une poudre à être comprimée et est influencé par les interactions inter-particulaires qui affectent l’écoulement de la poudre.

Comment mesurer les différentes densités ?

Densité apparente : elle est souvent analysée à l’aide d’un cylindre volumétrique mesurant le volume occupé par une masse de poudre connue (poids). Le rapport entre le volume lu et le poids de l’échantillon donne la valeur de la densité apparente.

 

 

Chez Alfatestlab, nous l’analysons à l’aide du rhéomètre pour poudres FT4 de Micromeritics avec un processus « inversé » par rapport au cylindre traditionnel. Nous mesurons le poids de la poudre placée et nivelée dans un récipient divisible de volume connu (la division est une procédure utilisée pour obtenir un volume contrôlé de poudre). Le principal avantage est que l’instrument effectue, avant le fractionnement, un conditionnement de la poudre dans le but de déplacer et faire tomber doucement chaque particule créant ainsi un lit de poudre homogène, et éliminant tout pré-compactage ou excès d’air. Ce procédé garantit l’indépendance entre des tests successifs, et l’indépendance par rapport à la manière dont l’opérateur manipule la poudre et la place dans le récipient d’essai. La densité apparente mesurée de cette façon est appelée « densité apparente de conditionnement » (conditioning bulk density en anglais).

 

 

Densité ou masse volumique par tapotement : la densité apparente de la poudre est mesurée après consolidation, par un processus de « tapotement » contrôlé.

Alfatestlab effectue cette mesure avec l’instrument Copley JV1000. Avec le rhéomètre pour poudre FT4, nous effectuons le test de « consolidation » qui, en plus de la valeur de la densité par tapotement, fournit également la valeur de l’énergie nécessaire à l’écoulement de la poudre.

Les variations de l’énergie d’écoulement après consolidation sur une échelle relative sont jusqu’à 300 fois plus importantes que les variations de volume.

Et bien sûr, nous pouvons toujours revenir à la méthode du cylindre où nous mesurons le changement de volume suite au tapotement.

 

Qui nous sommes

AlfatestLab est un laboratoire d’analyse sous contrat qui vous fournit des résultats fiables, grâce à des décennies d’expérience sur les techniques analytiques et leurs applications.

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