De stortdichtheid geeft aan hoeveel massa van een stortgoed zich in een bepaald volume bevindt. Bij poeders en granulaten omvat dit volume niet alleen de vaste deeltjes zelf, maar ook de lucht en de lege ruimten tussen de deeltjes. Daarom is de stortdichtheid niet hetzelfde als de dichtheid van het materiaal waaruit de afzonderlijke deeltjes bestaan.
In industriële processen heeft dit verschil directe praktische gevolgen. De stortdichtheid – in de industrie ook vaak bulkdichtheid genoemd – beïnvloedt onder andere de benodigde opslagruimte, de vulling van big bags, de werking van volumetrische doseerders, de stabiliteit van de dosering en het gedrag van materiaal na transport of opslag. Dezelfde massa poeder kan een ander volume innemen wanneer het materiaal sterker belucht, verdicht, vochtig of mechanisch belast is.
Wat betekent stortdichtheid?
Eenvoudig gezegd is de stortdichtheid de massa van een stortgoed gedeeld door het totale volume dat het als poeder- of granulaatbed inneemt. Dit kan worden weergegeven als 
, waarbij 
de massa van het monster is en 
het door het stortgoed ingenomen volume.
Het belangrijkste is dat hierbij het volledige volume van het deeltjesbed wordt beschouwd. Een vat gevuld met poeder bevat geen massief blok materiaal. Tussen de deeltjes bevinden zich holle ruimten en vooral fijne poeders kunnen bovendien aanzienlijke hoeveelheden lucht vasthouden. Wanneer hetzelfde materiaal los in een vat wordt gestort, kan het daardoor meer volume innemen dan na trillen, kloppen, mechanische belasting of langdurige opslag.
Een waarde voor de stortdichtheid is daarom alleen goed te interpreteren als bekend is onder welke omstandigheden deze is bepaald. De dichtheid van los gestort materiaal, de dichtheid na gecontroleerd inklinken en de dichtheid van materiaal dat onder belasting is verdicht, beschrijven verschillende toestanden van hetzelfde stortgoed.
| Eigenschap | Wat betekent dit? | Praktisch voorbeeld |
|---|---|---|
| Losse stortdichtheid | De massa van het materiaal per volume-eenheid nadat het zonder doelbewuste verdichting is gevuld. | Een vrij ingestort poeder kan relatief veel ruimte innemen doordat lucht en holle ruimten tussen de deeltjes aanwezig blijven. |
| Dichtheid na inklinken | De dichtheid van het deeltjesbed nadat het volgens een bepaalde methode mechanisch is verdicht, geklopt of getrild. | Hetzelfde poeder kan na transport of vibratie minder volume innemen. |
| Werkelijke dichtheid | Een dichtheid die betrekking heeft op het vaste materiaal zelf en niet op de holle ruimten tussen afzonderlijke deeltjes. De precieze definitie hangt af van de gebruikte meetmethode. | Een materiaal kan als vaste stof een hoge dichtheid hebben en als los poeder toch een relatief lage stortdichtheid. |
| Verdichtbaarheid | De mate waarin het volume van een stortgoed afneemt wanneer de mechanische belasting of consolidatie toeneemt. | Een fijn cohesief poeder kan onderin een silo sterker verdicht zijn dan in de bovenste lagen. |
| Vochtgehalte | De hoeveelheid vocht in het materiaal of op het oppervlak van de deeltjes. | Vocht kan cohesie, aankoeken, deeltjespakking en stromingsgedrag beïnvloeden. |
Hoe wordt de stortdichtheid van poeders gemeten?
De berekening zelf is eenvoudig, maar voor een reproduceerbare meetwaarde is een gedefinieerde meetprocedure nodig. Een bekende hoeveelheid materiaal wordt in een meetvat of maatcilinder gebracht en het volume van het gevormde deeltjesbed wordt bepaald. Vervolgens wordt de dichtheid berekend uit de verhouding tussen massa en volume.
Bij de bepaling van de losse stortdichtheid wordt het materiaal volgens de gekozen methode zonder doelbewuste verdichting in het meetvat gebracht. Wanneer ook het effect van verdichting moet worden onderzocht, kan het vat volgens een vastgelegde procedure worden geklopt, getrild of op een andere gecontroleerde manier worden belast. De exacte apparatuur, hoeveelheid monster en werkwijze hangen af van het materiaal en de gebruikte norm.
Er bestaat daarom niet één universele stortdichtheidsmeting die zonder meer op elk poeder of granulaat kan worden toegepast. Voor kunststoffen, keramische poeders, metaalpoeders, meststoffen, mineralen en andere stortgoederen kunnen verschillende meetmethoden en benamingen worden gebruikt. Meetwaarden zijn vooral goed vergelijkbaar wanneer ze volgens dezelfde of een aantoonbaar vergelijkbare procedure zijn bepaald.
Stortdichtheid wordt vaak uitgedrukt in kg/m³, kg/l of g/cm³. Wanneer bijvoorbeeld 500 ml los gestort poeder een massa van 350 g heeft, geldt:
Dit komt overeen met ongeveer 700 kg/m³. Wanneer dezelfde massa na gecontroleerd inklinken minder volume inneemt, wordt een hogere dichtheid gemeten, ook al zijn de massa en de chemische samenstelling van het materiaal niet veranderd.
Stortdichtheid en werkelijke dichtheid zijn niet hetzelfde
De stortdichtheid beschrijft het volledige poeder- of granulaatbed, inclusief de ruimten tussen de deeltjes. De werkelijke dichtheid heeft betrekking op het vaste materiaal zelf. Afhankelijk van de toegepaste meetmethode kunnen open en gesloten poriën in de deeltjes daarbij verschillend worden behandeld.
Dit onderscheid is in de praktijk belangrijk omdat industriële installaties geen afzonderlijk ideaal deeltje verwerken, maar grote hoeveelheden deeltjes als stortgoed. Een vaste stof met een hoge materiaaldichtheid kan als sterk belucht of los gestort poeder toch een relatief lage stortdichtheid hebben.
Voor verpakkingen, voorraadvaten, doseerders en eerste capaciteitsberekeningen is de stortdichtheid daarom vaak direct bruikbaarder dan alleen de dichtheid van het vaste materiaal. Ze vormt de koppeling tussen de massa die in het proces wordt verwerkt en het volume dat deze massa onder bepaalde omstandigheden inneemt.
Fijne poeders, granulaten en vochtige materialen gedragen zich verschillend
Fijne poeders zijn vaak gevoeliger voor cohesieve krachten, beluchting en verdichting dan grovere, goed stromende granulaten. De deeltjesgrootte alleen bepaalt het stromingsgedrag echter niet. Ook de deeltjesvorm, deeltjesgrootteverdeling, oppervlakte-eigenschappen, vocht, elektrostatische effecten en de eerdere mechanische belasting van het product kunnen van invloed zijn.
Granulaten met grotere en regelmatigere deeltjes kunnen onder bepaalde omstandigheden voorspelbaarder stromen en pakken dan zeer fijne cohesieve poeders. Dit is echter geen algemene regel. Onregelmatige deeltjes kunnen in elkaar haken, mengsels met verschillende deeltjesgroottes kunnen juist dichter pakken en granulaten kunnen tijdens transport ontmengen, afslijten of breken.
Ook vocht kan het gedrag van stortgoed op verschillende manieren veranderen. In sommige gevallen kan het stofvorming of elektrostatische oplading verminderen. Tegelijkertijd kan vocht de cohesie verhogen, vloeistofbruggen tussen deeltjes vormen en aankoeken bevorderen. Alleen op basis van de stortdichtheid kan daarom niet betrouwbaar worden voorspeld of een vochtig poeder goed uit een trechter of silo zal stromen.
Een eenvoudige samenhang:
los gestort of sterk belucht poeder → meer ruimte tussen de deeltjes → lagere stortdichtheid
kloppen, trillen of mechanische belasting → dichtere deeltjespakking → hogere dichtheid van het stortgoed
deeltjesbreuk of slijtage → veranderde deeltjesgrootteverdeling → mogelijk ander stort-, stromings- en doseergedrag
Bij mechanisch en pneumatisch transport komen aanvullende invloeden voor. Deeltjes worden versneld, van richting veranderd en kunnen met elkaar of met leidingwanden botsen. Kwetsbare granulaten en agglomeraten kunnen beschadigen en slijtage kan het aandeel fijne deeltjes vergroten. Daardoor kunnen onder andere de deeltjesgrootteverdeling, stofvorming, stortdichtheid en doseereigenschappen veranderen.
Waarom is stortdichtheid belangrijk bij doseren?
Een volumetrische doseerder voert per tijdseenheid een bepaald volume materiaal toe. Wanneer de stortdichtheid voldoende constant blijft, kan dit volume redelijk betrouwbaar aan een bepaalde massa worden gekoppeld. Wanneer het poeder echter de ene keer sterker belucht en de andere keer meer verdicht is, kan hetzelfde doseervolume een andere massa vertegenwoordigen.
Een schroefdoseerder kan bijvoorbeeld met exact hetzelfde toerental blijven draaien terwijl de werkelijke massastroom verandert doordat de vulling van de schroef of de stortdichtheid van het materiaal is veranderd. De instellingen van de machine blijven gelijk, maar het proces ontvangt toch meer of minder grondstof.
Bij hogere eisen aan de doseernauwkeurigheid of bij sterk wisselende materiaaleigenschappen wordt daarom vaak gravimetrisch gedoseerd. Bij een loss-in-weight-systeem wordt de afname van de massa in de tijd gemeten en wordt de doseersnelheid daarop geregeld. Het systeem is daardoor minder afhankelijk van de aanname dat een bepaald volume altijd exact dezelfde massa vertegenwoordigt.
Volumetrisch doseren kan echter een geschikte en economische oplossing blijven wanneer het materiaal voldoende constante eigenschappen heeft en de vereiste doseernauwkeurigheid dit toelaat. Belangrijk is vooral dat mogelijke veranderingen in stortdichtheid bij de keuze en instelling van het doseersysteem worden meegenomen.
Wat betekent stortdichtheid voor silo’s en voorraadvaten?
Silo’s, voorraadvaten en andere opslagvoorzieningen bieden een bepaald bruikbaar volume, terwijl productie en logistiek meestal in massa rekenen: kilogrammen, tonnen, zakken, big bags of complete leveringen. De stortdichtheid legt het verband tussen deze twee grootheden.
Heeft een stortgoed bijvoorbeeld een stortdichtheid van 500 kg/m³, dan neemt één ton ongeveer 2,0 m³ in. Bij een stortdichtheid van 800 kg/m³ heeft dezelfde ton slechts ongeveer 1,25 m³ nodig. Het verschil bedraagt 0,75 m³ per ton en kan bij grotere hoeveelheden een aanzienlijke invloed hebben op de benodigde opslagcapaciteit.
Variaties in stortdichtheid beïnvloeden ook de relatie tussen het gemeten vulniveau en de werkelijke massa in een silo. Een vergelijkbare niveaumeting betekent niet noodzakelijk dat dezelfde massa aanwezig is wanneer de ene partij sterker belucht en de andere partij meer verdicht is.
Een stortdichtheid die in een klein meetvat is bepaald, is echter op zichzelf niet voldoende voor de stromingstechnische dimensionering van een industriële silo. Het opgeslagen stortgoed wordt onder invloed van zijn eigen massa belast en kan tijdens opslag verder verdichten. De toestand onderin een hoge silo kan daardoor aanzienlijk verschillen van die van een los gestort laboratoriummonster.
Voor het betrouwbaar ontwerpen van silo’s, trechters en uitlopen kunnen daarom aanvullende eigenschappen nodig zijn. Voorbeelden zijn cohesie en stortgoedsterkte, wandwrijving, verdichtingsgedrag en het risico op brugvorming. Ook het gewenste stromingspatroon – bijvoorbeeld massastroming of kernstroming – speelt een rol. De losse stortdichtheid is dus nuttig voor eerste volumeberekeningen, maar beschrijft niet het volledige stromingsgedrag van opgeslagen stortgoed.
Wat vertelt stortdichtheid niet?
Stortdichtheid is een belangrijke materiaaleigenschap, maar vormt geen volledige beschrijving van de stromingseigenschappen van een poeder. Uit één dichtheidswaarde kan niet betrouwbaar worden afgeleid of het product boven een uitloop een brug zal vormen, tijdens het vullen zal ontmengen, na langdurige opslag zal aankoeken of probleemloos uit een silo zal stromen.
Dergelijke verschijnselen kunnen onder andere afhankelijk zijn van de deeltjesgrootteverdeling, deeltjesvorm, vochtigheid, cohesie, wandwrijving, verdichtbaarheid, elektrostatische eigenschappen en de belastingsgeschiedenis van het materiaal. Bij procesproblemen moeten daarom de eigenschappen worden onderzocht die daadwerkelijk relevant zijn voor de toepassing.
In de praktijk zijn drie zaken bijzonder belangrijk. Ten eerste moet duidelijk worden aangegeven in welke toestand en volgens welke methode de stortdichtheid is bepaald. Ten tweede moeten metingen onder reproduceerbare omstandigheden worden uitgevoerd, omdat monstervoorbereiding en handling het resultaat kunnen beïnvloeden. Ten derde moeten problemen met doseren, brugvorming of silo-uitloop niet uitsluitend op basis van één waarde voor de stortdichtheid worden beoordeeld.
Bronnen en verdere informatie
- NEN-EN 1236 – Meststoffen – Bepaling van de stortdichtheid
- NEN-EN-ISO 60:2023 – Kunststoffen – Bepaling van de schijnbare dichtheid van materiaal dat door een voorgeschreven trechter kan stromen
- NEN-EN-ISO 3953:2025 – Poeders van metalen – Bepaling van de volumieke massa na inklinken
- NEN-EN-ISO 23145-2 – Technische keramiek – Bepaling van de dichtheid van keramische poeders – Dichtheid voor het inklinken
- NEN-EN 17189:2025 – Bepaling van de werkelijke dichtheid van granulaten en poeders
- Hosokawa Micron B.V. – Agglomereren en eigenschappen van poeders
- Hosokawa Micron B.V. – Bulk handling en stromingseigenschappen van stortgoed
- Gericke Nederland – Volumetrisch doseren
- Gericke Nederland – Gravimetrisch doseren
- Gericke Nederland – Pneumatisch transport in dichte fase
- KSE Process Technology – Doseersystemen voor grondstoffen met verschillende bulkdichtheden en stroomeigenschappen
