ความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นปรากฏและความหนาแน่นรวมของวัสดุฉนวนกันความร้อนคืออะไร?

ความหนาแน่นปรากฏ หมายถึง อัตราส่วนของมวลของวัสดุต่อปริมาตรปรากฏ ปริมาตรปรากฏคือปริมาตรจริงบวกกับปริมาตรของรูพรุนที่ปิดอยู่ หมายถึง อัตราส่วนของพื้นที่ที่วัสดุครอบครองภายใต้การกระทำของแรงภายนอกต่อมวลของวัสดุ โดยปกติจะแสดงเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กก./ลบ.ม.) ความหนาแน่นปรากฏสามารถสะท้อนถึงความพรุน ความแข็ง ความยืดหยุ่น และคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุได้ สำหรับวัสดุที่มีรูปร่างปกติ สามารถวัดปริมาตรได้โดยตรง สำหรับวัสดุที่มีรูปร่างไม่ปกติ สามารถปิดผนึกรูพรุนด้วยขี้ผึ้ง จากนั้นจึงวัดปริมาตรโดยการระบายออก ความหนาแน่นปรากฏมักวัดในสภาพธรรมชาติของวัสดุ นั่นคือ สภาพแห้งที่เก็บไว้ในอากาศเป็นเวลานาน สำหรับวัสดุฉนวนยางโฟมและพลาสติก อัตราส่วนของฟองอากาศเซลล์ปิดต่อส่วนประกอบของยางและพลาสติกจะแตกต่างกัน และจะมีช่วงความหนาแน่นที่มีค่าการนำความร้อนต่ำที่สุด

ความพรุนสูงสามารถเป็นฉนวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ความหนาแน่นต่ำเกินไปอาจทำให้เกิดการเสียรูปและแตกร้าวได้ง่าย ในขณะเดียวกัน ความแข็งแรงในการรับแรงอัดจะเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้น ทำให้วัสดุมีความเสถียรในระยะยาว ในแง่ของค่าการนำความร้อน ยิ่งความหนาแน่นน้อย ค่าการนำความร้อนก็จะยิ่งต่ำ และฉนวนกันความร้อนก็จะยิ่งดี แต่ถ้าความหนาแน่นสูงเกินไป การถ่ายเทความร้อนภายในก็จะเพิ่มขึ้น และประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนก็จะลดลง ดังนั้น เมื่อเลือกวัสดุฉนวนกันความร้อน จึงจำเป็นต้องพิจารณาความหนาแน่นอย่างรอบด้าน เพื่อให้แน่ใจว่าคุณสมบัติต่างๆ มีความสมดุลกัน เพื่อตอบสนองความต้องการในสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
ความหนาแน่นเชิงปริมาตรหมายถึงความหนาแน่นของวัสดุนั้นเอง กล่าวคือ อัตราส่วนของปริมาตรที่วัตถุครอบครองต่อมวลของวัตถุนั้น ในวัสดุฉนวนกันความร้อน โดยทั่วไปจะหมายถึงอัตราส่วนของอากาศในรูพรุนภายในต่อมวลจริงต่อหน่วยปริมาตร โดยแสดงในหน่วยกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (กก./ลบ.ม.) เช่นเดียวกับความหนาแน่นปรากฏ ความหนาแน่นเชิงปริมาตรก็เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญสำหรับการประเมินประสิทธิภาพของวัสดุฉนวนกันความร้อน ซึ่งโดยทั่วไปสามารถสะท้อนถึงน้ำหนัก การดูดซับน้ำ การเป็นฉนวนกันความร้อน และคุณลักษณะอื่นๆ ของวัสดุได้

ดังนั้น แม้ว่าทั้งความหนาแน่นปรากฏและความหนาแน่นรวมจะสะท้อนถึงความหนาแน่นและความพรุนของวัสดุฉนวนกันความร้อน แต่ก็มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดบางประการ:
1. ความหมายที่แตกต่างกัน
ความหนาแน่นปรากฏของวัสดุฉนวนกันความร้อนส่วนใหญ่ใช้ประเมินคุณสมบัติของวัสดุ เช่น ความพรุนและความยืดหยุ่น และสามารถสะท้อนความสัมพันธ์เชิงสัดส่วนระหว่างอากาศกับมวลจริงภายในวัสดุได้
ความหนาแน่นรวม หมายถึง ความหนาแน่นของวัสดุฉนวนนั้นเอง และไม่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติใดๆ ของโครงสร้างภายใน
2. วิธีการคำนวณที่แตกต่างกัน
ความหนาแน่นปรากฏของวัสดุฉนวนมักคำนวณโดยการวัดมวลและปริมาตรของตัวอย่าง ในขณะที่ความหนาแน่นรวมคำนวณโดยการวัดน้ำหนักของตัวอย่างวัสดุที่มีปริมาตรที่ทราบแล้ว
3. อาจมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น
เนื่องจากการคำนวณความหนาแน่นปรากฏของวัสดุฉนวนนั้นอิงตามปริมาตรที่ตัวอย่างที่ถูกอัดครอบครอง จึงไม่สามารถแสดงโครงสร้างโดยรวมของวัสดุได้อย่างแม่นยำ ในขณะเดียวกัน เมื่อมีโพรงหรือสิ่งแปลกปลอมอยู่ภายในวัสดุ การคำนวณความหนาแน่นปรากฏก็อาจมีข้อผิดพลาดได้เช่นกัน ความหนาแน่นแบบปริมาตรไม่มีปัญหาเหล่านี้และสามารถสะท้อนความหนาแน่นและน้ำหนักของวัสดุฉนวนได้อย่างแม่นยำ

วิธีการวัด
วิธีการวัดปริมาตรโดยการแทนที่: สำหรับวัสดุที่มีรูปทรงปกติ สามารถวัดปริมาตรได้โดยตรง สำหรับวัสดุที่มีรูปทรงไม่ปกติ สามารถปิดรูพรุนด้วยวิธีการปิดผนึกด้วยขี้ผึ้ง จากนั้นจึงวัดปริมาตรด้วยวิธีการวัดปริมาตรโดยการแทนที่
วิธีการวัดด้วยไพคโนมิเตอร์: สำหรับวัสดุบางชนิด เช่น วัสดุคาร์บอน สามารถใช้วิธีการวัดด้วยไพคโนมิเตอร์ได้ โดยใช้โทลูอีนหรือเอ็น-บิวทานอลเป็นสารละลายมาตรฐานสำหรับการวัด หรืออาจใช้วิธีการแทนที่ด้วยตัวกลางก๊าซเพื่อเติมฮีเลียมเข้าไปในรูพรุนขนาดเล็กจนกระทั่งแทบไม่มีการดูดซับอีกต่อไป

ขอบเขตการใช้งาน
ความหนาแน่นปรากฏมีประโยชน์หลากหลายในวิทยาศาสตร์วัสดุ ตัวอย่างเช่น ในผลิตภัณฑ์ฉนวนยางโฟมและพลาสติกที่มีความยืดหยุ่น จุดประสงค์หลักของการทดสอบความหนาแน่นปรากฏคือการประเมินประสิทธิภาพความหนาแน่นและตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณสมบัติการเป็นฉนวนความร้อนและคุณสมบัติทางกลเป็นไปตามมาตรฐาน นอกจากนี้ ความหนาแน่นปรากฏยังใช้ในการประเมินคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุและประสิทธิภาพของวัสดุในการใช้งานทางวิศวกรรมอีกด้วย
หากความหนาแน่นเพิ่มขึ้นและส่วนประกอบของยางและพลาสติกเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของวัสดุและค่าการยืดตัวเมื่อเปียกอาจเพิ่มขึ้น แต่ค่าการนำความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และประสิทธิภาพการเป็นฉนวนความร้อนจะลดลง Kingflex ค้นหาจุดสมดุลโดยรวมที่เหมาะสมที่สุดในความสัมพันธ์ที่จำกัดซึ่งกันและกันระหว่างค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่า ค่าการยืดตัวเมื่อเปียกที่สูงกว่า ความหนาแน่นที่เหมาะสมที่สุด และความแข็งแรงต่อการฉีกขาด นั่นคือความหนาแน่นที่เหมาะสมที่สุด