ความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นปรากฏและความหนาแน่นรวมของวัสดุฉนวนกันความร้อนคืออะไร?

ความหนาแน่นปรากฏ หมายถึง อัตราส่วนระหว่างมวลของวัสดุต่อปริมาตรปรากฏ ปริมาตรปรากฏ คือ ปริมาตรจริงบวกกับปริมาตรรูพรุนปิด หมายถึง อัตราส่วนของพื้นที่ที่วัสดุถูกกระทำภายใต้แรงภายนอกต่อมวลของวัสดุ ซึ่งมักแสดงเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m³) ความหนาแน่นปรากฏสามารถสะท้อนถึงความพรุน ความแข็ง ความยืดหยุ่น และคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุ สำหรับวัสดุที่มีรูปร่างปกติ สามารถวัดปริมาตรได้โดยตรง สำหรับวัสดุที่มีรูปร่างไม่ปกติ สามารถปิดผนึกรูพรุนด้วยขี้ผึ้ง แล้วจึงวัดปริมาตรโดยการระบายน้ำ ความหนาแน่นปรากฏมักจะวัดในสภาพธรรมชาติของวัสดุ นั่นคือ สภาวะแห้งที่เก็บไว้ในอากาศเป็นเวลานาน สำหรับวัสดุฉนวนที่ทำจากโฟมยางและพลาสติก อัตราส่วนของฟองอากาศเซลล์ปิดต่อส่วนประกอบยางและพลาสติกจะแตกต่างกันไป และมีช่วงความหนาแน่นที่มีค่าการนำความร้อนต่ำที่สุด

ความพรุนสูงสามารถเป็นฉนวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ความหนาแน่นต่ำเกินไปอาจทำให้เกิดการเสียรูปและแตกร้าวได้ง่าย ขณะเดียวกัน ความแข็งแรงของแรงอัดจะเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้น ทำให้วัสดุมีความเสถียรในระยะยาว ในแง่ของการนำความร้อน ยิ่งความหนาแน่นต่ำ ค่าการนำความร้อนก็จะยิ่งต่ำลง และฉนวนกันความร้อนก็จะยิ่งดีขึ้น แต่หากความหนาแน่นสูงเกินไป การถ่ายเทความร้อนภายในจะเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนจะลดลง ดังนั้น เมื่อเลือกใช้วัสดุฉนวนกันความร้อน จำเป็นต้องพิจารณาความหนาแน่นปรากฏอย่างถี่ถ้วน เพื่อให้มั่นใจว่าคุณสมบัติต่างๆ สมดุลกันและตอบสนองความต้องการในการใช้งานที่แตกต่างกัน
ความหนาแน่นรวม หมายถึง ความหนาแน่นของตัววัสดุเอง นั่นคือ อัตราส่วนของพื้นที่ที่วัตถุครอบครองต่อมวลของวัตถุนั้น ในวัสดุฉนวนกันความร้อน ความหนาแน่นรวมมักหมายถึงอัตราส่วนของอากาศภายในรูพรุนและมวลจริงต่อหน่วยปริมาตร แสดงเป็นกิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (kg/m³) เช่นเดียวกับความหนาแน่นปรากฏ ความหนาแน่นรวมยังเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์สำคัญในการประเมินประสิทธิภาพของวัสดุฉนวนกันความร้อน ซึ่งมักจะสะท้อนถึงน้ำหนัก การดูดซึมน้ำ ฉนวนกันความร้อน และคุณสมบัติอื่นๆ ของวัสดุ

ดังนั้น แม้ว่าความหนาแน่นที่ปรากฏและความหนาแน่นรวมจะสะท้อนถึงความหนาแน่นและความพรุนของวัสดุฉนวนกันความร้อน แต่ก็มีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดบางประการ:
1. ความหมายที่แตกต่างกัน
ความหนาแน่นที่ปรากฏของวัสดุฉนวนกันความร้อนส่วนใหญ่จะประเมินคุณสมบัติของวัสดุ เช่น ความพรุนและความยืดหยุ่น และสามารถสะท้อนความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างอากาศและมวลจริงภายในวัสดุได้
ความหนาแน่นรวมหมายถึงความหนาแน่นของวัสดุฉนวนเอง และไม่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติใดๆ ของโครงสร้างภายใน
2. วิธีการคำนวณที่แตกต่างกัน
โดยทั่วไปความหนาแน่นที่ปรากฏของวัสดุฉนวนจะคำนวณโดยการวัดมวลและปริมาตรของตัวอย่าง ในขณะที่ความหนาแน่นจำนวนมากจะคำนวณโดยการวัดน้ำหนักของตัวอย่างวัสดุที่มีปริมาตรที่ทราบ
3. อาจมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้น
เนื่องจากการคำนวณความหนาแน่นปรากฏของวัสดุฉนวนนั้นขึ้นอยู่กับปริมาตรของตัวอย่างที่ถูกบีบอัด จึงไม่สามารถแสดงโครงสร้างโดยรวมของวัสดุได้อย่างชัดเจน ขณะเดียวกัน หากมีโพรงหรือสิ่งแปลกปลอมอยู่ภายในวัสดุ การคำนวณความหนาแน่นปรากฏก็อาจมีข้อผิดพลาดได้เช่นกัน ความหนาแน่นรวมไม่มีปัญหาเหล่านี้ และสามารถสะท้อนความหนาแน่นและน้ำหนักของวัสดุฉนวนได้อย่างแม่นยำ

วิธีการวัด
วิธีการเคลื่อนที่: สำหรับวัสดุที่มีรูปร่างปกติ สามารถวัดปริมาตรได้โดยตรง สำหรับวัสดุที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ สามารถปิดผนึกรูพรุนได้ด้วยวิธีการปิดผนึกด้วยขี้ผึ้ง จากนั้นจึงวัดปริมาตรได้ด้วยวิธีการเคลื่อนที่
วิธีไพค์โนมิเตอร์: สำหรับวัสดุบางชนิด เช่น วัสดุคาร์บอน สามารถใช้วิธีไพค์โนมิเตอร์ โดยใช้โทลูอีนหรือเอ็น-บิวทานอลเป็นสารละลายมาตรฐานในการวัด หรือไม่ก็สามารถใช้วิธีการแทนที่ตัวกลางก๊าซเพื่อเติมฮีเลียมลงในไมโครรูพรุนจนแทบจะไม่สามารถดูดซับได้อีกต่อไป

พื้นที่การใช้งาน
ความหนาแน่นปรากฏมีการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในศาสตร์วัสดุศาสตร์ ยกตัวอย่างเช่น ในผลิตภัณฑ์โฟมยางแบบยืดหยุ่นและฉนวนพลาสติก วัตถุประสงค์หลักของการทดสอบความหนาแน่นปรากฏคือการประเมินประสิทธิภาพความหนาแน่นและรับรองว่าฉนวนกันความร้อนและคุณสมบัติเชิงกลเป็นไปตามมาตรฐาน นอกจากนี้ ความหนาแน่นปรากฏยังใช้เพื่อประเมินคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุและประสิทธิภาพของวัสดุในงานวิศวกรรมอีกด้วย
หากความหนาแน่นเพิ่มขึ้นและส่วนประกอบยางและพลาสติกเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของวัสดุและค่าสัมประสิทธิ์การฉีกขาดอาจเพิ่มขึ้น แต่ค่าการนำความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และประสิทธิภาพการป้องกันความร้อนจะลดลง Kingflex ค้นพบจุดสมดุลรวมที่เหมาะสมที่สุดในความสัมพันธ์แบบจำกัดซึ่งกันและกันระหว่างค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนที่ต่ำกว่า ค่าสัมประสิทธิ์การฉีกขาดที่สูงขึ้น ความหนาแน่นปรากฏที่เหมาะสมที่สุด และความแข็งแรงในการฉีกขาด นั่นคือ ความหนาแน่นที่เหมาะสมที่สุด