Die scheinbare Dichte bezeichnet das Verhältnis der Masse eines Materials zu seinem scheinbaren Volumen. Das scheinbare Volumen ist das tatsächliche Volumen zuzüglich des geschlossenen Porenvolumens. Es bezeichnet das Verhältnis des von einem Material unter Einwirkung einer äußeren Kraft eingenommenen Raums zur Masse des Materials und wird üblicherweise in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) angegeben. Sie kann die Porosität, Härte, Elastizität und andere Eigenschaften des Materials widerspiegeln. Bei Materialien mit regelmäßiger Form kann das Volumen direkt gemessen werden; bei Materialien mit unregelmäßiger Form können die Poren mit Wachs versiegelt und anschließend das Volumen durch Entwässerung gemessen werden. Die scheinbare Dichte wird üblicherweise im natürlichen Zustand des Materials gemessen, d. h. im trockenen Zustand, der lange Zeit an der Luft gelagert wurde. Bei Schaumgummi- und Kunststoffdämmstoffen variiert das Verhältnis von geschlossenzelligen Blasen zu Gummi- und Kunststoffbestandteilen, und es gibt einen Dichtebereich mit der niedrigsten Wärmeleitfähigkeit.
Eine hohe Porosität kann effektiv isolieren; eine zu geringe Dichte kann jedoch 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 geringer die Wärmeleitfähigkeit und desto besser die Wärmedämmung. Ist die Dichte jedoch zu hoch, erhöht sich der interne Wärmeübergang und die Wärmedämmwirkung nimmt ab. Daher ist es bei der Auswahl von Wärmedämmstoffen notwendig, deren Rohdichte umfassend zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die verschiedenen Eigenschaften ausgewogen sind und den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsszenarien gerecht werden.
Die Schüttdichte bezeichnet die Dichte des Materials selbst, also das Verhältnis des von einem Objekt eingenommenen Raums zu seiner Masse. Bei Wärmedämmstoffen bezeichnet sie üblicherweise das Verhältnis der inneren Porenluft zur tatsächlichen Masse pro Volumeneinheit, ausgedrückt in Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Ähnlich wie die Rohdichte ist auch die Schüttdichte ein wichtiger Parameter zur Bewertung der Leistung von Wärmedämmstoffen. Sie spiegelt üblicherweise das Gewicht, die Wasseraufnahme, die Wärmedämmung und andere Eigenschaften des Materials wider.
Obwohl sowohl die scheinbare Dichte als auch die Rohdichte die Dichte und Porosität von Wärmedämmstoffen widerspiegeln, weisen sie einige offensichtliche Unterschiede auf:
1. Unterschiedliche Bedeutungen
Die Rohdichte von Wärmedämmstoffen bewertet vor allem Materialeigenschaften wie Porosität und Elastizität und kann das Verhältnis zwischen der Luft und der tatsächlichen Masse im Material widerspiegeln.
Die Rohdichte bezieht sich auf die Dichte des Isoliermaterials selbst und hat nichts mit den Eigenschaften der inneren Struktur zu tun.
2. Verschiedene Berechnungsmethoden
Die scheinbare Dichte von Isoliermaterialien wird üblicherweise durch Messen der Masse und des Volumens der Probe berechnet, während die Schüttdichte durch Messen des Gewichts einer Materialprobe mit bekanntem Volumen berechnet wird.
3. Es können Fehler auftreten
Da die Berechnung der Rohdichte des Dämmstoffs auf dem Volumen der komprimierten Probe basiert, kann sie die Gesamtstruktur des Materials nicht gut abbilden. Gleichzeitig kann die Berechnung der Rohdichte auch bei Hohlräumen oder Fremdkörpern im Material fehlerhaft sein. Die Rohdichte weist diese Probleme nicht auf und kann die Dichte und das Gewicht des Dämmstoffs genau wiedergeben.
Messmethode
Verdrängungsmethode: Bei Materialien mit regelmäßiger Form kann das Volumen direkt gemessen werden. Bei Materialien mit unregelmäßiger Form können die Poren mit der Wachsversiegelungsmethode versiegelt und anschließend das Volumen mit der Verdrängungsmethode gemessen werden.
Pyknometermethode: Bei manchen Materialien, wie etwa Kohlenstoffmaterialien, kann die Pyknometermethode mit Toluol oder n-Butanol als Standardlösung zur Messung verwendet werden. Alternativ kann die Gasmediumverlagerungsmethode 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. Bei flexiblen Schaumgummi- und Kunststoff-Dämmprodukten dient die Rohdichteprüfung beispielsweise vor allem dazu, die Dichteleistung zu bewerten und sicherzustellen, dass die Wärmedämmung und die mechanischen Eigenschaften den Normen entsprechen. Darüber hinaus wird die Rohdichte auch zur Bewertung der physikalischen Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit von Materialien in technischen Anwendungen herangezogen.
Mit zunehmender Dichte und den zunehmenden Gummi- und Kunststoffkomponenten können sich zwar die Materialfestigkeit und der Nassmietfaktor erhöhen, die Wärmeleitfähigkeit nimmt jedoch zwangsläufig zu und die Wärmedämmleistung verschlechtert sich. Kingflex findet einen optimalen Gesamtausgleichspunkt in der sich gegenseitig einschränkenden Beziehung zwischen der geringeren Wärmeleitfähigkeit, dem höheren Nassmietfaktor, der am besten geeigneten Rohdichte und der Reißfestigkeit, d. h. der optimalen Dichte.
Veröffentlichungszeit: 18. Januar 2025
