Die scheinbare Dichte bezeichnet das Verhältnis der Masse eines Materials zu seinem scheinbaren Volumen. Das scheinbare Volumen setzt sich aus dem tatsächlichen Volumen und dem Volumen der geschlossenen Poren zusammen. Es beschreibt das Verhältnis des von einem Material unter Einwirkung einer äußeren Kraft eingenommenen Raums zu seiner Masse und wird üblicherweise in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) angegeben. Die scheinbare Dichte gibt Aufschluss über Porosität, Härte, Elastizität und weitere Materialeigenschaften. Bei Materialien mit regelmäßiger Form lässt sich das Volumen direkt messen; bei Materialien mit unregelmäßiger Form können die Poren mit Wachs verschlossen und das Volumen anschließend durch Entleerung bestimmt werden. Die scheinbare Dichte wird üblicherweise im natürlichen Zustand des Materials gemessen, d. h. im trockenen Zustand nach längerer Lagerung an der Luft. Bei Schaumgummi- und Kunststoffdämmstoffen variiert das Verhältnis von geschlossenzelligen Blasen zu Gummi- bzw. Kunststoffanteilen, und es existiert ein Dichtebereich mit der geringsten Wärmeleitfähigkeit.
Eine hohe Porosität ermöglicht eine effektive Wärmedämmung; eine zu geringe Dichte hingegen kann leicht zu Verformungen und Rissen führen. Gleichzeitig steigt die Druckfestigkeit mit zunehmender Dichte, was die Langzeitstabilität des Materials gewährleistet. Hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit gilt: Je geringer die Dichte, desto niedriger die Wärmeleitfähigkeit und desto besser die Wärmedämmung. Ist die Dichte jedoch zu hoch, erhöht sich der interne Wärmetransport und die Wärmedämmwirkung nimmt ab. Daher ist es bei der Auswahl von Wärmedämmstoffen notwendig, deren Rohdichte umfassend zu berücksichtigen, um ein ausgewogenes Verhältnis der verschiedenen Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungsbereiche zu gewährleisten.
Die Rohdichte bezeichnet die Dichte eines Materials selbst, also das Verhältnis des von ihm eingenommenen Raums zu seiner Masse. Bei Wärmedämmstoffen entspricht sie üblicherweise dem Verhältnis der im Inneren enthaltenen Luft zur tatsächlichen Masse pro Volumeneinheit und wird in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) angegeben. Ähnlich wie die Schüttdichte ist auch die Rohdichte ein wichtiger Parameter zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Wärmedämmstoffen und gibt Aufschluss über Gewicht, Wasseraufnahme, Wärmedämmung und weitere Materialeigenschaften.
Obwohl sowohl die scheinbare Dichte als auch die Rohdichte die Dichte und Porosität von Wärmedämmstoffen widerspiegeln, weisen sie dennoch einige deutliche Unterschiede auf:
1. Unterschiedliche Bedeutungen
Die scheinbare Dichte von Wärmedämmstoffen beurteilt hauptsächlich die Materialeigenschaften wie Porosität und Elastizität und kann das proportionale Verhältnis zwischen der Luft und der tatsächlichen Masse im Inneren des Materials widerspiegeln.
Die Schüttdichte bezieht sich auf die Dichte des Dämmmaterials selbst und beinhaltet keine Eigenschaften der inneren Struktur.
2. Unterschiedliche Berechnungsmethoden
Die scheinbare Dichte von Dämmstoffen wird üblicherweise durch Messung der Masse und des Volumens der Probe ermittelt, während die Schüttdichte durch Messung des Gewichts einer Materialprobe mit bekanntem Volumen ermittelt wird.
3. Es können Fehler auftreten.
Da die Berechnung der Schüttdichte des Dämmstoffs auf dem Volumen der komprimierten Probe basiert, kann sie die Gesamtstruktur des Materials nicht adäquat wiedergeben. Zudem kann die Berechnung der Schüttdichte bei Vorhandensein von Hohlräumen oder Fremdkörpern im Material fehlerhaft sein. Die Rohdichte hingegen weist diese Probleme nicht auf und gibt Dichte und Gewicht des Dämmstoffs präzise wieder.
Messmethode
Verdrängungsmethode: Bei Materialien mit regelmäßigen Formen kann das Volumen direkt gemessen werden; bei Materialien mit unregelmäßigen Formen können die Poren mit Wachs versiegelt werden, und anschließend kann das Volumen mit der Verdrängungsmethode gemessen werden.
Pyknometermethode: Bei einigen Materialien, wie z. B. Kohlenstoffmaterialien, kann die Pyknometermethode angewendet werden, wobei Toluol oder n-Butanol als Standardlösung für die Messung verwendet werden. Alternativ kann die Gasmediumverdrängungsmethode verwendet werden, um die Mikroporen mit Helium zu füllen, bis es fast nicht mehr adsorbiert wird.
Anwendungsgebiete
Die Rohdichte findet in der Materialwissenschaft vielfältige Anwendung. Beispielsweise dient die Rohdichtemessung bei flexiblen Schaumgummi- und Kunststoffisolierungsprodukten hauptsächlich dazu, deren Dichteverhalten zu bewerten und sicherzustellen, dass ihre Wärmedämm- und mechanischen Eigenschaften den Normen entsprechen. Darüber hinaus wird die Rohdichte auch zur Beurteilung der physikalischen Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit von Materialien in technischen Anwendungen eingesetzt.
Mit steigender Dichte und zunehmendem Anteil an Gummi und Kunststoff können zwar die Materialfestigkeit und der Nassreißfaktor steigen, jedoch erhöht sich zwangsläufig die Wärmeleitfähigkeit, was zu einer Verschlechterung der Wärmedämmleistung führt. Kingflex ermittelt den optimalen Kompromiss zwischen minimaler Wärmeleitfähigkeit, maximalem Nassreißfaktor, optimaler Rohdichte und Reißfestigkeit – die optimale Dichte.
Veröffentlichungsdatum: 18. Januar 2025
