Densità di impaccamento
La densità di impaccamento indica la densità apparente di un insieme di particelle, ovvero la massa delle particelle per volume, compresi gli spazi vuoti tra le particelle. Maggiore è l'efficienza con cui le particelle riempiono lo spazio disponibile, maggiore è la densità di impaccamento. Una densità di impaccamento elevata si osserva spesso nelle polveri con un'ampia distribuzione granulometrica, poiché le particelle più piccole possono riempire gli spazi tra quelle più grandi.
La densità di impaccamento ρPack viene spesso descritta tramite la densità apparente:
ρPack = m · VPowder
Dove m è la massa della polvere e VPowder è il volume dell'insieme di particelle sparse. In aggiunta, la densità di impaccamento può essere caratterizzata dal grado di impaccamento adimensionale ϕ:
Φ = VSolid / VPowder
VSolid è il volume reale dei solidi delle particelle, VPowder è il volume totale compreso i vuoti nella polvere.
Dopo un processo di miscelazione in un miscelatore di precisione, la densità di impaccamento è idealmente distribuita in modo omogeneo nello spazio. Una densità di impaccamento omogenea è un requisito importante per garantire caratteristiche costanti del prodotto, quali densità apparente, comprimibilità o comportamento di sinterizzazione. Le sollecitazioni meccaniche dopo la miscelazione, ad esempio vibrazioni, smottamenti, trasporto pneumatico o fluidizzazione, possono compromettere la qualità della miscelazione. Possono attivare meccanismi di separazione. Allo stesso tempo, il compattamento e il riassestamento delle particelle possono aumentare localmente la densità di compattazione.
Nella metallurgia delle polveri e nella ceramica ad alte prestazioni, la combinazione di elevata densità di compattazione e buona omogeneità è particolarmente importante. Durante la pressatura e la sinterizzazione di collettivi di polveri, la densità di compattazione iniziale determina in modo significativo la densità raggiungibile e le proprietà meccaniche del prodotto finale. L'obiettivo è aumentare la densità di compattazione senza causare segregazione.
I sistemi di polveri non sono generalmente presenti nel vuoto, ma nell'aria ambiente. Le polveri secche possono quindi essere considerate sistemi dispersi bifase, costituiti da particelle solide e fase gassosa circostante. Se vengono aggiunti liquidi, si crea un sistema trifase composto da solido, liquido e gas. Non appena le particelle sono completamente circondate dal liquido e lo spazio gassoso viene espulso, si ottiene una sospensione che può essere nuovamente descritta come un sistema bifase (solido in liquido).