Dichte

Dichte

Zur Ermittlung der Dichte sind im Allgemeinen die Masse und das Volumen zu bestimmen.
Die Dichte ρ eines homogenen Körpers ist definiert als das Verhältnis der Masse m zum gesamten Volumen V, d.h.

$\rho \,=\,{\frac {m}{V}}$

Dabei ist V das Volumen der ganzen Stoffmenge, also einschließlich etwaiger Poren. Die so ermittelten Werte werden auch als Rohdichte bezeichnet, wenn man sich jedoch auf das Volumen des Feststoffes allein bezieht, spricht man von Reindichte. Die Rohdichte geschütteter Stoffe wird auch Schüttdichte genannt. Die Dichte hat die Maßeinheit g cm^-3 oder kg m^-3. Zur experimentellen Bestimmung der Dichte werden die bekannten physikalischen Methoden eingesetzt:

• Auftriebsverfahren
• Schwebeverfahren
• Pyknometer und
• Dichtegradientensäule

Kunststoffe besitzen im Vergleich mit anderen Werkstoffen eine relativ geringe Dichte von ungefähr 0,9 g cm^-3 für die Polyolefine PP und PE bis ungefähr 2,3 g cm^-3 für Polytetrafluorethylen (PTFE). Die Polyolefine schwimmen auf Grund der kleineren Dichte im Wasser und aus diesem Grund ist es auch möglich, sie von anderen Kunststoffen z.B. beim Recycling zu trennen.
Da einige physikalische Eigenschaften eng mit der Dichte gekoppelt sind, z.B. die Kristallinität, kann eine Veränderung dieser Eigenschaften über Dichtemessungen verfolgt werden.

Tabelle: Die Dichte von Kunststoffen im Vergleich zu anderen Werkstoffklassen

Aus der Tabelle ist zu entnehmen, dass die Dichte verschiedener Werkstoffe z.T. um ein Vielfaches höher ist als jene von Kunststoffen. Die größere Dichte anderer Materialien ist auf zwei Ursachen zurückführbar:

• Die einzelnen Atome von Eisen und Aluminium sind mit einer Dichte von 7,8 g cm^-3 bzw. 2,7 g cm^-3 deutlich schwerer als die elementaren Bestandteile von Kunststoffen, wie Kohlenstoff-, Stickstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoffatome.
• Der durchschnittliche Abstand zwischen den Atomen in Kunststoffen ist teilweise größer als in Metallen.

Literaturhinweise

• DIN 1306 (1984): Dichte, Begriffe, Angaben
• DIN EN ISO 1183-1 Normentwurf, (2010-05): Kunststoffe – Verfahren zur Bestimmung der Dichte von nicht verschäumten Kunststoffen – Teil 1: Eintauchverfahren, Verfahren mit Flüssigkeitspyknometer und Titrationsverfahren
• ISO 2781 (2008-05): Elastomere oder thermoplastische Elastomere – Bestimmung der Dichte
• DIN EN ISO 845: Schaumstoffe aus Kautschuk und Kunststoffen – Bestimmung der Rohdichte (ersetzt DIN 53420)
• Michaeli, W., Greif, H., Kaufmann, H., Vossebürger, F.-Z.: Technologie der Kunststoffe. Carl Hanser Verlag München Wien (1992), ISBN 3-446-15821-9 (siehe AMK-Büchersammlung unter H11)
• Woebcken, W. (Hrsg.): Stoeckhert – Kunststofflexikon. Carl Hanser Verlag, München Wien (1998), 9. Auflage , ISBN 978-3-446-17969-1 (siehe AMK-Büchersammlung unter G3)
• Hellerich, W. Harsch, G. Haeule, S.: Werkstoff-Führer Kunststoffe – Eigenschaften, Prüfungen, Kennwerte. Carl Hanser Verlag, München Wien (1996), 7. Auflage, ISBN 3-446-17617-9 (siehe AMK-Büchersammlung unter G1)

Dichtebestimmung

Eintauchverfahren

Titrationsverfahren

Flüssigkeitspyknometer