Η φαινόμενη πυκνότητα αναφέρεται στην αναλογία της μάζας ενός υλικού προς τον φαινομενικό του όγκο. Ο φαινομενικός όγκος είναι ο πραγματικός όγκος συν τον όγκο των κλειστών πόρων. Αναφέρεται στην αναλογία του χώρου που καταλαμβάνει ένα υλικό υπό την επίδραση μιας εξωτερικής δύναμης προς τη μάζα του υλικού, συνήθως εκφρασμένη σε χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (kg/m³). Μπορεί να αντικατοπτρίζει το πορώδες, τη σκληρότητα, την ελαστικότητα και άλλες ιδιότητες του υλικού. Για υλικά με κανονικά σχήματα, ο όγκος μπορεί να μετρηθεί απευθείας. Για υλικά με ακανόνιστα σχήματα, οι πόροι μπορούν να σφραγιστούν με σφράγιση με κερί και στη συνέχεια ο όγκος μπορεί να μετρηθεί με αποστράγγιση. Η φαινομενική πυκνότητα μετριέται συνήθως στη φυσική κατάσταση του υλικού, δηλαδή στην ξηρή κατάσταση που αποθηκεύεται στον αέρα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Για τα μονωτικά υλικά από αφρώδες καουτσούκ και πλαστικό, η αναλογία των φυσαλίδων κλειστών κυψελών προς τα ελαστικά και πλαστικά εξαρτήματα ποικίλλει και υπάρχει ένα εύρος πυκνότητας με τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα.
Το υψηλό πορώδες μπορεί να μονώσει αποτελεσματικά, αλλά η πολύ χαμηλή πυκνότητα μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε παραμόρφωση και ρωγμές. Ταυτόχρονα, η αντοχή σε συμπίεση αυξάνεται με την αύξηση της πυκνότητας, εξασφαλίζοντας τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα του υλικού. Όσον αφορά τη θερμική αγωγιμότητα, όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα και τόσο καλύτερη είναι η θερμομόνωση. Αλλά εάν η πυκνότητα είναι πολύ υψηλή, η εσωτερική μεταφορά θερμότητας αυξάνεται και το αποτέλεσμα της θερμομόνωσης μειώνεται. Επομένως, κατά την επιλογή θερμομονωτικών υλικών, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη διεξοδικά η φαινομενική πυκνότητά τους, ώστε να διασφαλίζεται ότι οι διάφορες ιδιότητες είναι ισορροπημένες ώστε να καλύπτουν τις ανάγκες διαφορετικών σεναρίων χρήσης.
Η πυκνότητα όγκου αναφέρεται στην πυκνότητα του ίδιου του υλικού, δηλαδή στην αναλογία του χώρου που καταλαμβάνει ένα αντικείμενο προς τη μάζα του. Στα θερμομονωτικά υλικά, συνήθως αναφέρεται στην αναλογία του αέρα των εσωτερικών πόρων και της πραγματικής μάζας ανά μονάδα όγκου, εκφρασμένη σε χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (kg/m³). Όπως και η φαινομενική πυκνότητα, η πυκνότητα όγκου είναι επίσης μία από τις σημαντικές παραμέτρους για την αξιολόγηση της απόδοσης των θερμομονωτικών υλικών, η οποία συνήθως μπορεί να αντικατοπτρίζει το βάρος, την απορρόφηση νερού, τη θερμομόνωση και άλλα χαρακτηριστικά του υλικού.
Επομένως, αν και τόσο η φαινομενική πυκνότητα όσο και η πυκνότητα όγκου αντικατοπτρίζουν την πυκνότητα και το πορώδες των θερμομονωτικών υλικών, έχουν κάποιες προφανείς διαφορές:
1. Διαφορετικές έννοιες
Η φαινομενική πυκνότητα των θερμομονωτικών υλικών αξιολογεί κυρίως τις ιδιότητες του υλικού, όπως το πορώδες και την ελαστικότητα, και μπορεί να αντικατοπτρίζει την αναλογική σχέση μεταξύ του αέρα και της πραγματικής μάζας μέσα στο υλικό.
Η πυκνότητα όγκου αναφέρεται στην πυκνότητα του ίδιου του μονωτικού υλικού και δεν περιλαμβάνει καμία από τις ιδιότητες της εσωτερικής δομής.
2. Διαφορετικές μέθοδοι υπολογισμού
Η φαινομενική πυκνότητα των μονωτικών υλικών υπολογίζεται συνήθως μετρώντας τη μάζα και τον όγκο του δείγματος, ενώ η πυκνότητα όγκου υπολογίζεται μετρώντας το βάρος ενός δείγματος υλικού γνωστού όγκου.
3. Ενδέχεται να υπάρχουν σφάλματα
Δεδομένου ότι ο υπολογισμός της φαινομενικής πυκνότητας του μονωτικού υλικού βασίζεται στον όγκο που καταλαμβάνει το συμπιεσμένο δείγμα, δεν μπορεί να αναπαραστήσει με ακρίβεια τη συνολική δομή του υλικού. Ταυτόχρονα, όταν υπάρχουν κοιλότητες ή ξένα σώματα μέσα στο υλικό, ο υπολογισμός της φαινομενικής πυκνότητας μπορεί επίσης να έχει σφάλματα. Η πυκνότητα όγκου δεν παρουσιάζει αυτά τα προβλήματα και μπορεί να αντικατοπτρίζει με ακρίβεια την πυκνότητα και το βάρος του μονωτικού υλικού.
Μέθοδος μέτρησης
Μέθοδος μετατόπισης: Για υλικά με κανονικά σχήματα, ο όγκος μπορεί να μετρηθεί απευθείας. Για υλικά με ακανόνιστα σχήματα, οι πόροι μπορούν να σφραγιστούν με τη μέθοδο σφράγισης με κερί και στη συνέχεια ο όγκος μπορεί να μετρηθεί με τη μέθοδο μετατόπισης.
Μέθοδος πυκνόμετρου: Για ορισμένα υλικά, όπως τα υλικά άνθρακα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος πυκνόμετρου, με τολουόλιο ή την n-βουτανόλη ως πρότυπο διάλυμα για μέτρηση, ή μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος μετατόπισης αερίου μέσου για την πλήρωση των μικροπόρων με ήλιο μέχρι να μην προσροφάται σχεδόν καθόλου.
Περιοχές εφαρμογής
Η φαινόμενη πυκνότητα έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στην επιστήμη των υλικών. Για παράδειγμα, σε εύκαμπτα αφρώδη ελαστικά και πλαστικά μονωτικά προϊόντα, ο κύριος σκοπός της δοκιμής φαινόμενης πυκνότητας είναι να αξιολογήσει την απόδοση πυκνότητάς τους και να διασφαλίσει ότι η θερμομονωτική και μηχανική τους ιδιότητα πληρούν τα πρότυπα. Επιπλέον, η φαινόμενη πυκνότητα χρησιμοποιείται επίσης για την αξιολόγηση των φυσικών ιδιοτήτων των υλικών και της απόδοσης των υλικών σε εφαρμογές μηχανικής.
Εάν η πυκνότητα αυξηθεί και αυξηθούν τα ελαστικά και πλαστικά εξαρτήματα, η αντοχή του υλικού και ο συντελεστής υγρής ρωγμάτωσης μπορεί να αυξηθούν, αλλά η θερμική αγωγιμότητα αναπόφευκτα θα αυξηθεί και η απόδοση της θερμομόνωσης θα επιδεινωθεί. Η Kingflex βρίσκει ένα βέλτιστο σημείο συνολικής ισορροπίας στην αμοιβαία περιοριστική σχέση μεταξύ της χαμηλότερης θερμικής αγωγιμότητας, του υψηλότερου συντελεστή υγρής ρωγμάτωσης, της καταλληλότερης φαινομενικής πυκνότητας και της αντοχής στο σχίσιμο, δηλαδή της βέλτιστης πυκνότητας.
Ώρα δημοσίευσης: 18 Ιανουαρίου 2025
