Gęstość upakowania
Gęstość upakowania oznacza gęstość pozorną zbioru cząstek, czyli masę cząstek na jednostkę objętości, łącznie z pustkami między cząstkami. Gęstość upakowania jest tym wyższa, im bardziej efektywnie cząstki wypełniają dostępną przestrzeń. Wysoka gęstość upakowania jest często obserwowana w przypadku proszków o szerokim rozkładzie wielkości cząstek, ponieważ mniejsze cząstki mogą wypełniać przestrzenie między większymi cząstkami.
Gęstość upakowania ρPack jest często opisywana za pomocą gęstości nasypowej:
ρPack = m · VPowder
Gdzie m jest masą proszku, a VPowder objętością luźno nasypanego zbioru cząstek. Dodatkowo gęstość upakowania można scharakteryzować za pomocą bezwymiarowego stopnia upakowania ϕ:
Φ = VSolid / VPowder
VSolid to rzeczywista objętość cząstek stałych, VPowder to całkowita objętość wraz z pustkami w proszku.
Po procesie mieszania w precyzyjnym mieszalniku gęstość upakowania jest w idealnym przypadku rozłożona równomiernie w przestrzeni. Jednorodna gęstość upakowania jest ważnym warunkiem uzyskania stałych właściwości produktu, takich jak gęstość nasypowa, zdolność do tabletkowania lub właściwości spiekania. Obciążenia mechaniczne po mieszaniu, na przykład wibracje, osuwanie się, transport pneumatyczny lub fluidyzacja, mogą pogorszyć jakość mieszania. Mogą one aktywować mechanizmy rozdzielania. Jednocześnie osiadanie i przemieszczanie się cząstek może spowodować lokalny wzrost gęstości upakowania.
W metalurgii proszkowej i ceramice wysokowydajnej szczególnie ważne jest połączenie wysokiej gęstości upakowania i dobrej jednorodności. Podczas prasowania i spiekania zbiorów proszkowych gęstość upakowania wyjściowego ma decydujący wpływ na osiągalną gęstość i właściwości mechaniczne produktu końcowego. Celem jest zwiększenie gęstości upakowania bez powodowania segregacji.
Systemy proszkowe zazwyczaj nie występują w próżni, ale w otaczającym powietrzu. Suche proszki można zatem traktować jako dwufazowe układy dyspersyjne, składające się z cząstek stałych i otaczającej fazy gazowej. Dodanie cieczy powoduje powstanie trójfazowego układu składającego się z ciała stałego, cieczy i gazu. Gdy cząstki zostaną całkowicie otoczone cieczą, a przestrzeń gazowa zostanie wyparta, powstaje zawiesina, którą można ponownie opisać jako układ dwufazowy (ciało stałe w cieczy).