Verdichtbarkeit

Verdichtbarkeit bezeichnet allgemein die Fähigkeit eines Materials, unter Druck seine Dichte zu erhöhen, also sein Volumen zu verringern oder Porositäten abzubauen. Der Begriff findet Verwendung in verschiedenen Fachgebieten, insbesondere in der Thermodynamik und der Pulver- bzw. Feststofftechnik, wo er unterschiedliche, aber verwandte Konzepte beschreibt.

In der Thermodynamik beschreibt Verdichtbarkeit die Reaktion eines Stoffes auf Druckänderungen. Die isotherme Verdichtbarkeit κT wird definiert als κT = −(1/V)(dV/dP) bei konstanter Temperatur; die adiabatische Verdichtbarkeit κS berücksichtigt Temperaturänderungen und ist entsprechend definiert. Der Kehrwert der isothermen Verdichtbarkeit ist der Bulkmodul B = 1/κT. Größere Werte von B bedeuten geringere Verdichtbarkeit; Werte hängen stark von Temperatur, Phase und Materialzusammensetzung ab. Messungen erfolgen durch volumetrische Dichtemessungen, Ultraschallverfahren oder Druck-Durch-Druck-Versuche.

In der Pulver- und Feststofftechnik bezieht sich Verdichtbarkeit auf die Fähigkeit eines Pulvers, unter Pressung dichter zu werden (densification). Wichtige Einflussfaktoren sind Partikelgröße und -geometrie, Feuchtigkeit, Bindemittel, Porenstruktur, Reibung und Pulverfließverhalten. Typische Modelle zur Beschreibung der Verdichtbarkeit in der Tablettenherstellung sind Heckel- und Kawakita-Gleichungen; Experimentelle Erhebung erfolgt über Druck-Dichte-Kurven sowie Kompaktionstests.

Anwendungen der Verdichtbarkeit reichen von der Formulierungsoptimierung in der Pharmazie über die Geotechnik bis hin zur Gastechnologie und Materialcharakterisierung. Verwandte Konzepte sind Kompressibilität, Bulkmodul, Porosität und Dichte.