Vochtgehalte van poeders

1. Definitie van vochtgehalte

De meeste poeders hebben het vermogen om water op te nemen en bevatten daarom een bepaalde hoeveelheid water. Dit water kan afkomstig zijn uit het productieproces, bijvoorbeeld de hoeveelheid water die achterblijft na een droogstap, of later in het materiaal terechtkomen, bijvoorbeeld door blootstelling van het poeder aan vochtige lucht. De massa water in een bepaalde massa materiaal wordt het *vochtgehalte* of *watergehalte* genoemd.

Het vochtgehalte mag niet verward worden met de wateractiviteit.

2. Berekeningsformule van vochtgehalte

Hoe bereken je het vochtgehalte? Wat is de watergehalte-vergelijking?

De verhouding tussen het water in het materiaal en het materiaalgewicht geeft het vochtgehalte:

u = m_{_w}/m_{_s}

Met:

u = vochtgehalte (kg water / kg materiaal)
m_{_w} = massa van het watergehalte in het beschouwde vaste gewicht (kg water)
m_{_s} = massa van droog vast materiaal (kg materiaal)

Het moet echter worden opgemerkt dat de conventie in bepaalde toepassingen kan afwijken: in plaats van de massa van droog vast materiaal, kan de massa van nat vast materiaal als noemer worden gebruikt.

3. Hoe het watergehalte meten

De meest gebruikte methode om het watergehalte van een poedermonster te meten, is door gebruik te maken van een oven die het monster verhit en droogt. Het monster wordt nauwkeurig gewogen voor en na droging (onder gedefinieerde omstandigheden), zodat het verschil de hoeveelheid verdampt water aangeeft, en dus de hoeveelheid water die in het monster aanwezig was.

m_{_w} = m_{_s_nat} - m_{_s_droog}

Vergelijking 2: massa van water in een monster

Met

m_{_w} = massa van het watergehalte in het beschouwde vaste gewicht (kg water)
m_{_s_nat} = massa van nat vast materiaal (kg materiaal)
m_{_s_droog} = massa van droog vast materiaal (kg materiaal)

Een nadeel van deze methode is dat deze niet erg nauwkeurig zal zijn als het materiaal ook vluchtige verbindingen bevat die tijdens verhitting eveneens verwijderd worden.

In dit geval kan de Karl-Fischer-titratie beter geschikt zijn, omdat deze alleen water analyseert.

4. Interpretatie en relatie met stromingseigenschappen van vochtgehalte

De "vochtigheid van een poeder", of beter gezegd het vochtgehalte, wordt vaak genoemd als een veelvoorkomende oorzaak van slechte stromingseigenschappen van poeder. Inderdaad, als het vochtgehalte te hoog is, zal een vast materiaal gevoelig zijn voor klontering, klontvorming, over het algemeen slechte stromingseigenschappen. Het watergehalte is dan hoog genoeg om kleine waterbruggen tussen deeltjes te vormen en hun stromingsgedragte wijzigen.

Met een poederrheometer is het mogelijk de relatie tussen de "stromingseigenschappen" en de wateractiviteit te meten. Poeders met verschillende watergehaltes worden gemeten; als de energie die nodig is om ze te laten stromen drastisch verandert bij een bepaald vochtgehalte, dan is het poeder gevoelig.

Een belangrijk effect van water op poeders is dat het als weekmaker kan fungeren, waardoor de glasovergangstemperatuur (Tg) verandert als het poeder uit amorf materiaal bestaat (polymeren, in de kunststofindustrie, maar ook in de voedingsmiddelenindustrie). De glasovergangstemperatuur varieert met het vochtgehalte, wat betekent dat, wanneer het materiaal wordt blootgesteld aan een temperatuur T, het watergehalte de Tg onder T kan brengen en zo het materiaal kleverig maakt, wat de stromingseigenschappen radicaal verandert.