Die Dichte einer Probe ist sowohl bei Rohstoffen als auch bei Endprodukten ein wichtiger Qualitätsparameter. Die Dichte von festen, viskosen und flüssigen Stoffen, wie Metallen, Kunststoffen, Chemikalien, Schmierstoffen und Lebensmitteln, kann mit verschiedenen Techniken genau bestimmt werden.

Dichte für die Qualitätskontrolle

Eine Abweichung in einem Rohstoff, die durch eine Veränderung der Dichte erkannt werden kann, kann sich negativ auf die Funktionstüchtigkeit oder die Qualität des Endprodukts auswirken. Die Dichtemessung von Rohstoffen kann verwendet werden, um die Reinheit des Stoffes zu überprüfen. Wenn eine Substanz mit einer günstigeren Alternative verfälscht wurde, unterscheidet sich die gemessene Dichte des Verbundstoffes von der der reinen Substanz.

Die Dichte kann auch dabei helfen, die Homogenität sicherzustellen. Wenn ein produziertes Teil nicht homogen ist, kann sich dies möglicherweise auf Eigenschaften wie Festigkeit und Rissbeständigkeit auswirken. Beispielsweise kann eine Luftblase im Inneren schliesslich dazu führen, dass ein Teil unter Belastung versagt. Die zufällige Probennahme von Teilen ist eine einfache und kosteneffiziente Methode zur Überwachung der Qualität.

Warum genaues Wägen unerlässlich ist

Gängige gravimetrische Verfahren im Labor zur Bestimmung der Dichte sind das Auftriebsverfahren, das Verdrängungsprinzip und das Pyknometerverfahren.

Das gängigste Verfahren ist das Auftriebsverfahren, bei dem das archimedische Prinzip angewandt wird. Dieses besagt, dass ein in ein Fluid eintauchender Körper scheinbar so viel Gewicht verliert, wie die von ihm verdrängte Fluidmenge wiegt. Dieses alte Prinzip, das um 200 v. Chr. entdeckt wurde, wird auch heute noch verwendet, um die Dichte gravimetrisch zu bestimmen. Eine genaue Dichtemessung ist daher sehr von genauen Gewichtswerten abhängig.

Auftriebsverfahren – das archimedische Prinzip in Aktion

Das archimedische Prinzip besagt, dass auf einen teilweise oder ganz in ein Fluid eingetauchten Körper eine Auftriebskraft wirkt, die ihn nach oben bewegt. Die Grösse dieser Kraft entspricht
dem Gewicht des von dem Körper verdrängten Fluids.

Wenn mehr als nur die Dichte von Interesse ist, können mit digitalen Dichtemessgeräten die Dichte, das spezifische Gewicht und andere daraus abgeleitete Merkmale flüssiger Proben (z. B. Alkohol%, BRIX° und API-Grad) äusserst präzise und schnell gemessen werden.
 

Die Dichte ist sowohl bei Rohstoffen als auch bei Endprodukten ein äusserst wichtiger Qualitätsparameter. Wir wissen, dass es zahlreiche Faktoren gibt, die es zu berücksichtigen gilt, um genaue Dichteresultate zu gewährleisten. Wenn Sie Unterstützung bei der Dichtebestimmung brauchen oder erfahren möchten, welche Waage oder welches Dichte-Kit am besten für Sie geeignet ist, hilft Ihnen unser Expertenteam gerne weiter.
Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie Hilfe benötigen.

Bläschen

Bei Dichtemessungen ist die bei weitem grösste Fehlerquelle die begrenzte Benetzungsfähigkeit der Probe. Wenn die Probe in Flüssigkeit eingetaucht wird, müssen alle Bläschen, die an der Probe und der Ausrüstung haften, entfernt werden. Verbleibende Bläschen haben Auftrieb zur Folge und verzerren die Dichtemessung. (Ein Bläschen mit einem Durchmesser von 1 mm verursacht einen Auftrieb von 0,5 mg.) Wir empfehlen:
 

• Netzmittel oder organische Flüssigkeit verwenden (die Dichteänderung von destilliertem Wasser durch Zugabe von einigen Tropfen Netzmittel kann vernachlässigt werden).
• Lösungsmittelbeständige Festkörper entfetten
• Ausrüstung regelmässig reinigen
• Teile, die eingetaucht werden, nicht mit blossen Händen anfassen
• Hartnäckige Luftblasen mit einem feinen Pinsel entfernen
   

Temperatur

Festkörper sind im Allgemeinen so unempfindlich gegenüber Umgebungstemperaturschwankungen, dass die entsprechenden Dichteänderungen nicht von Belang sind. Da die Dichtebestimmung allerdings mit einer Hilfsflüssigkeit durchgeführt wird, muss auch die Temperatur berücksichtigt werden. Die Temperatur hat einen grösseren Einfluss bei Flüssigkeiten und zieht Dichteänderungen in der Grössenordnung von 0,1 bis 1 ‰ pro °C nach sich.

Damit wird bereits die dritte Nachkommastelle des Resultats beeinflusst. Zur Erzielung genauer Resultate empfehlen wir Ihnen, bei allen Dichtebestimmungen die Temperatur der Hilfsflüssigkeit stets mit zu berücksichtigen. Die Werte können in entsprechenden Büchern und Tabellen nachgeschlagen werden. In der Waage sind die Dichtewerte der wichtigsten Referenzflüssigkeiten (H₂O und Ethanol) gespeichert.

Wägen

Wie oben bereits erwähnt, spielt das Wägen eine wichtige Rolle bei der genauen Dichtebestimmung. Daher ist es entscheidend, dass die verwendete Waage den Anforderungen der Dichteanwendung entspricht. Bei kleinen Proben muss die Mindesteinwaage der Waage berücksichtigt werden. Eine Probe unterhalb dieses Gewichts zu wägen, ist nicht zuverlässig und nicht genau genug.

Datenverarbeitung

Die manuelle Übertragung von Probendaten, Gewichtswerten und Dichteberechnungen ist zeitaufwendig und fehleranfällig.

Die meisten Analysen- und Präzisionswaagen von METTLER TOLEDO mit einer Ablesbarkeit von 1 mg oder mehr ermöglichen eine einfache Dichtebestimmung mithilfe des Auftriebsverfahrens und des Dichte-Kits. Letzteres lässt sich in wenigen unkomplizierten Schritten an der Waage anbringen.

Die Dichtemessung von Feststoffen mit einer Waage ist ein einfaches und praktisches Verfahren, das im Vergleich zu anderen Methoden, bei denen das Volumen des Teils unabhängig vom Gewicht bestimmt wird, äusserst zuverlässige Ergebnisse liefert. Durch die Installation eines Dichte-Kits an einer herkömmlichen Laborwaage müssen Sie keine speziell gefertigte Ausrüstung mehr kaufen, um dieses unkomplizierte Verfahren auszuführen. Dadurch ist der Kauf des optionalen Dichte-Kits eine sehr kosteneffektive Investition. Wenn ein Glassenkkörper mit bekanntem Volumen hinzugefügt wird, kann mit dem Dichte-Kit ausserdem die Dichte von flüssigen Proben bestimmt werden.

Die integrierte Dichteanwendung bietet Schritt-für-Schritt-Anleitungen, sodass selbst ungeübte Bediener keine Probleme bei der Verwendung haben. Weitere Vorteile:
 

• Hohe Flexibilität, um für individuelle Prozessanforderungen gerüstet zu sein
• Automatische Dichteberechnungen für Feststoffe und Flüssigkeiten, einschliesslich Temperaturjustierung der Referenzflüssigkeit
• Statistische Auswertung mehrerer Proben
• Alle Ergebnisse, einschliesslich Benutzer, Proben-ID, Chargennummer, Datum und Uhrzeit können entweder ausgedruckt oder auf einem USB-Stick gespeichert werden.
   

Dichtemessung von sperrigen Proben

Bei sperrigen Proben, die nicht in das Dichte-Kit passen, können die METTLER TOLEDO Präzisionswaagen mit einer Ablesbarkeit von 0,1 g bzw. 0,01 g umgewandelt werden, um mithilfe eines speziellen Hakens unterhalb der Waage zu wägen. Das Prinzip der Dichtemessung bleibt hierbei genau gleich: Die Probe wird in der Luft und dann erneut in einer Referenzflüssigkeit gewogen.

Sehen Sie sich an, wie einfach die Dichtemessung mit Ihrer Laborwaage von METTLER TOLEDO ist. Mit dem Dichte-Kit können Sie die Dichte von festen, flüssigen, porösen und viskosen Substanzen bestimmen. Dank Schritt-für-Schritt-Anleitungen und automatischer Berechnungen erweist sich der gesamte Prozess als einfach.

Die Dichtebestimmung von Kunststoff ist für eine konsistente Kunststoffqualität von entscheidender Bedeutung. In der Application Note wird beschrieben, wie die Dichte von harten Kunststoffteilen mit der integrierten Anwendung der METTLER TOLEDO MS-TS-, ML-T- oder ME-T-Analysenwaage mit Dichte-Kit bestimmt werden kann.