מה ההבדל בין הצפיפות הנראית לעין לצפיפות הנפח של חומרי בידוד תרמי?

צפיפות נראית לעין מתייחסת ליחס בין מסת החומר לנפחו הנראה לעין. נפח נראית לעין הוא הנפח בפועל בתוספת נפח הנקבוביות הסגורות. הוא מתייחס ליחס בין החלל שתופס חומר תחת פעולת כוח חיצוני למסת החומר, בדרך כלל מבוטא בקילוגרמים למטר מעוקב (ק"ג/מ"ק). הוא יכול לשקף את הנקבוביות, הקשיות, האלסטיות ותכונות אחרות של החומר. עבור חומרים בעלי צורה סדירה, ניתן למדוד את הנפח ישירות; עבור חומרים בעלי צורה לא סדירה, ניתן לאטום את הנקבוביות באמצעות איטום שעווה, ולאחר מכן ניתן למדוד את הנפח באמצעות ניקוז. הצפיפות הנראית לעין נמדדת בדרך כלל במצב הטבעי של החומר, כלומר, במצב יבש המאוחסן באוויר למשך זמן רב. עבור חומרי בידוד מגומי מוקצף ופלסטיק, היחס בין בועות תאים סגורים לרכיבי גומי ופלסטיק משתנה, ויש טווח צפיפות עם המוליכות התרמית הנמוכה ביותר.

נקבוביות גבוהה יכולה לבודד ביעילות; אך צפיפות נמוכה מדי עלולה להוביל בקלות לעיוות וסדקים. יחד עם זאת, חוזק הדחיסה עולה עם העלייה בצפיפות, מה שמבטיח את יציבותו ארוכת הטווח של החומר. מבחינת מוליכות תרמית, ככל שהצפיפות קטנה יותר, כך המוליכות התרמית נמוכה יותר והבידוד התרמי טוב יותר; אך אם הצפיפות גבוהה מדי, העברת החום הפנימית עולה ואפקט הבידוד התרמי פוחת. לכן, בעת בחירת חומרי בידוד תרמי, יש צורך לשקול באופן מקיף את הצפיפות הנראית לעין שלהם כדי להבטיח שהתכונות השונות מאוזנות כדי לענות על הצרכים של תרחישי שימוש שונים.
צפיפות נפח מתייחסת לצפיפות החומר עצמו, כלומר, היחס בין החלל שתופס אובייקט למסה שלו. בחומרי בידוד תרמי, היא מתייחסת בדרך כלל ליחס בין האוויר הנקבוביות הפנימיות למסה בפועל ליחידת נפח, המתבטאת בקילוגרמים למטר מעוקב (ק"ג/מ"ק). בדומה לצפיפות הנראית לעין, צפיפות נפח היא גם אחד הפרמטרים החשובים להערכת ביצועי חומרי בידוד תרמי, אשר בדרך כלל יכולים לשקף את המשקל, ספיגת המים, הבידוד התרמי ומאפיינים אחרים של החומר.

לכן, למרות שגם הצפיפות הנראית לעין וגם צפיפות הנפח משקפות את הצפיפות והנקבוביות של חומרי בידוד תרמי, יש ביניהן כמה הבדלים ברורים:
1. משמעויות שונות
הצפיפות הנראית לעין של חומרי בידוד תרמי מעריכה בעיקר את תכונות החומר כגון נקבוביות וגמישות, ויכולה לשקף את היחס הפרופורציונלי בין האוויר למסה בפועל בתוך החומר.
צפיפות נפח מתייחסת לצפיפות חומר הבידוד עצמו, ואינה כוללת תכונות של המבנה הפנימי.
2. שיטות חישוב שונות
הצפיפות הנראית לעין של חומרי בידוד מחושבת בדרך כלל על ידי מדידת המסה והנפח של הדגימה, בעוד שצפיפות הנפח מחושבת על ידי מדידת משקל של דגימת חומר בנפח ידוע.
3. ייתכנו שגיאות
מכיוון שחישוב הצפיפות הנראית לעין של חומר הבידוד מבוסס על הנפח שתפוס הדגימה הדחוסה, הוא אינו יכול לייצג היטב את המבנה הכללי של החומר. יחד עם זאת, כאשר ישנם חללים או חומרים זרים בתוך החומר, חישוב הצפיפות הנראית לעין עלול להכיל שגיאות. צפיפות הנפח אינה סובלת מבעיות אלה ויכולה לשקף במדויק את הצפיפות והמשקל של חומר הבידוד.

שיטת מדידה
שיטת תזוזה: עבור חומרים בעלי צורה סדירה, ניתן למדוד את הנפח ישירות; עבור חומרים בעלי צורה לא סדירה, ניתן לאטום את הנקבוביות בשיטת איטום שעווה, ולאחר מכן ניתן למדוד את הנפח בשיטת תזוזה.
שיטת הפיקנומטר: עבור חומרים מסוימים, כגון חומרי פחמן, ניתן להשתמש בשיטת הפיקנומטר, עם טולואן או n-בוטנול כתמיסה הסטנדרטית למדידה, או שניתן להשתמש בשיטת עקירת תווך גז כדי למלא את המיקרו-נקבוביות בהליום עד שהוא כמעט ואינו נספג עוד.

אזורי יישום
לצפיפות נראית לעין מגוון רחב של יישומים במדעי החומרים. לדוגמה, במוצרי בידוד גומי מוקצף גמישים ופלסטיק, המטרה העיקרית של בדיקת הצפיפות הנראית לעין היא להעריך את ביצועי הצפיפות שלה ולהבטיח שהבידוד התרמי והתכונות המכניות שלה עומדים בתקנים. בנוסף, צפיפות נראית לעין משמשת גם להערכת התכונות הפיזיקליות של חומרים וביצועי חומרים ביישומים הנדסיים.
אם הצפיפות עולה ורכיבי הגומי והפלסטיק עולים, חוזק החומר ומקדם הרטיבות עשויים לעלות, אך המוליכות התרמית תגדל באופן בלתי נמנע וביצועי הבידוד התרמי יידרדרו. קינגפלקס מוצאת נקודת איזון כוללת אופטימלית בקשר ההדדי המגביל בין המוליכות התרמית הנמוכה יותר, מקדם הרטיבות הגבוה יותר, הצפיפות הנראית לעין המתאימה ביותר וחוזק הקרע, כלומר, הצפיפות האופטימלית.