De schijnbare dichtheid verwijst naar de verhouding tussen de massa van een materiaal en het schijnbare volume. Het schijnbare volume is het werkelijke volume plus het volume van de gesloten poriën. Het geeft de verhouding weer tussen de ruimte die een materiaal inneemt onder invloed van een externe kracht en de massa van het materiaal, meestal uitgedrukt in kilogram per kubieke meter (kg/m³). Het kan de porositeit, hardheid, elasticiteit en andere eigenschappen van het materiaal weerspiegelen. Bij materialen met een regelmatige vorm kan het volume direct worden gemeten; bij materialen met een onregelmatige vorm kunnen de poriën worden afgedicht met was, waarna het volume kan worden gemeten door het water eruit te laten lopen. De schijnbare dichtheid wordt meestal gemeten in de natuurlijke staat van het materiaal, dat wil zeggen in droge toestand na langdurige opslag in de lucht. Bij isolatiematerialen van schuimrubber en kunststof varieert de verhouding tussen de gesloten celbellen en de rubber- en kunststofcomponenten, en er is een dichtheidsbereik met de laagste warmtegeleidingscoëfficiënt.
Een hoge porositeit kan effectief isoleren, maar een te lage dichtheid kan gemakkelijk leiden tot vervorming en scheuren. Tegelijkertijd neemt de druksterkte toe met een hogere dichtheid, wat de stabiliteit van het materiaal op lange termijn garandeert. Wat betreft de warmtegeleiding geldt: hoe lager de dichtheid, hoe lager de warmtegeleiding en hoe beter de thermische isolatie. Bij een te hoge dichtheid neemt de interne warmteoverdracht echter toe en neemt het isolerende effect af. Daarom is het bij de keuze van thermische isolatiematerialen noodzakelijk om rekening te houden met de schijnbare dichtheid, zodat de verschillende eigenschappen in balans zijn en aan de behoeften van diverse toepassingsscenario's voldoen.
De bulkdichtheid verwijst naar de dichtheid van het materiaal zelf, dat wil zeggen de verhouding tussen de ruimte die een object inneemt en de massa ervan. Bij thermische isolatiematerialen verwijst het meestal naar de verhouding tussen de interne poriënlucht en de werkelijke massa per volume-eenheid, uitgedrukt in kilogram per kubieke meter (kg/m³). Net als de schijnbare dichtheid is de bulkdichtheid een belangrijke parameter voor het evalueren van de prestaties van thermische isolatiematerialen. Deze parameter geeft doorgaans een indicatie van het gewicht, de waterabsorptie, de thermische isolatie en andere eigenschappen van het materiaal.
Hoewel zowel de schijnbare dichtheid als de volumieke dichtheid de dichtheid en porositeit van thermische isolatiematerialen weergeven, zijn er dus enkele duidelijke verschillen:
1. Verschillende betekenissen
De schijnbare dichtheid van thermische isolatiematerialen geeft voornamelijk eigenschappen van het materiaal weer, zoals porositeit en elasticiteit, en kan de verhouding tussen de lucht en de werkelijke massa in het materiaal weerspiegelen.
De bulkdichtheid verwijst naar de dichtheid van het isolatiemateriaal zelf en heeft geen betrekking op eigenschappen van de interne structuur.
2. Verschillende berekeningsmethoden
De schijnbare dichtheid van isolatiematerialen wordt meestal berekend door de massa en het volume van het monster te meten, terwijl de volumieke dichtheid wordt berekend door het gewicht van een materiaalmonster met een bekend volume te meten.
3. Er kunnen fouten voorkomen.
Omdat de schijnbare dichtheid van het isolatiemateriaal wordt berekend op basis van het volume van het samengeperste monster, geeft deze berekening geen goed beeld van de algehele structuur van het materiaal. Bovendien kan de berekening van de schijnbare dichtheid onnauwkeurig zijn wanneer er holtes of vreemde deeltjes in het materiaal aanwezig zijn. De bulkdichtheid kent deze problemen niet en geeft een nauwkeurige weergave van de dichtheid en het gewicht van het isolatiemateriaal.
Meetmethode
Verplaatsingsmethode: Bij materialen met een regelmatige vorm kan het volume direct worden gemeten; bij materialen met een onregelmatige vorm kunnen de poriën worden afgedicht met was, waarna het volume kan worden gemeten met de verplaatsingsmethode.
Pycnometermethode: Voor sommige materialen, zoals koolstofmaterialen, kan de pycnometermethode worden gebruikt, met tolueen of n-butanol als standaardoplossing voor de meting, of kan de gasverplaatsingsmethode worden gebruikt om de microporiën te vullen met helium totdat er vrijwel geen adsorptie meer plaatsvindt.
Toepassingsgebieden
De schijnbare dichtheid heeft een breed scala aan toepassingen in de materiaalkunde. Bijvoorbeeld bij flexibele schuimrubberen en kunststof isolatieproducten is het belangrijkste doel van de schijnbare dichtheidstest het evalueren van de dichtheidsprestaties en het waarborgen dat de thermische isolatie en mechanische eigenschappen aan de normen voldoen. Daarnaast wordt de schijnbare dichtheid ook gebruikt om de fysische eigenschappen van materialen en de prestaties van materialen in technische toepassingen te evalueren.
Als de dichtheid toeneemt en het aandeel rubber en kunststof toeneemt, kunnen de materiaalsterkte en de natte scheursterkte (wet rent factor) weliswaar stijgen, maar de warmtegeleidingscoëfficiënt zal onvermijdelijk toenemen en de thermische isolatieprestaties zullen verslechteren. Kingflex vindt een optimaal evenwichtspunt in de onderling beperkende relatie tussen een lagere warmtegeleidingscoëfficiënt, een hogere natte scheursterkte, de meest geschikte schijnbare dichtheid en de scheursterkte, oftewel de optimale dichtheid.
Geplaatst op: 18 januari 2025
