מה ההבדל בין הצפיפות לכאורה לצפיפות בתפזורת של חומרי בידוד תרמי?

צפיפות לכאורה מתייחסת ליחס של מסת חומר לנפח לכאורה. נפח לכאורה הוא הנפח בפועל בתוספת נפח הנקבוביות הסגור. זה מתייחס ליחס של החלל שנכבש על ידי חומר בפעולה של כוח חיצוני למסת החומר, שבא לידי ביטוי בדרך כלל בקילוגרמים למטר מעוקב (ק"ג/מ"ק). זה יכול לשקף את נקבוביות, קשיות, גמישות ותכונות אחרות של החומר. לחומרים עם צורות רגילות, ניתן למדוד את הנפח ישירות; לחומרים עם צורות לא סדירות, ניתן לאטום את הנקבוביות בעזרת איטום שעווה, ואז ניתן למדוד את הנפח על ידי ניקוז. הצפיפות לכאורה נמדדת בדרך כלל במצב הטבעי של החומר, כלומר המצב היבש המאוחסן באוויר במשך זמן רב. ‌ לחומרי בידוד גומי ופלסטיק מוקצבים, 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 יכולה בקלות להוביל לעיוות ולסדקים. במקביל, חוזק הדחיסה עולה עם עליית הצפיפות, ומבטיח את היציבות לטווח הארוך של החומר. מבחינת המוליכות התרמית, ככל שהצפיפות קטנה יותר, ככל שהמוליכות התרמית נמוכה יותר וככל שהבידוד התרמי טוב יותר; אך אם הצפיפות גבוהה מדי, העברת החום הפנימית עולה ואפקט הבידוד התרמי יורד. לכן, בבחירת חומרי בידוד תרמי, יש לקחת בחשבון באופן מקיף את הצפיפות לכאורה שלהם כדי להבטיח כי המאוזנים השונים מאוזנים כדי לענות על הצרכים של תרחישי שימוש שונים.
צפיפות בתפזורת מתייחסת לצפיפות החומר עצמו, כלומר היחס בין המרחב שנכבש על ידי חפץ למסה שלו. בחומרי בידוד תרמי, זה בדרך כלל מתייחס ליחס של אוויר הנקבוביות הפנימי ולמסה בפועל לנפח יחידה, המתבטא בקילוגרמים למטר מעוקב (ק"ג/מ"ק). בדומה לצפיפות לכאורה, צפיפות בתפזורת היא גם אחד הפרמטרים החשובים להערכת הביצועים של חומרי בידוד תרמי, שיכולים בדרך כלל לשקף את המשקל, ספיגת המים, הבידוד התרמי ומאפיינים אחרים של החומר.

לכן, למרות שגם צפיפות לכאורה וגם צפיפות בתפזורת משקפים את הצפיפות והנקבוביות של חומרי בידוד תרמי, יש להם כמה הבדלים ברורים:
1. משמעויות שונות
הצפיפות לכאורה של חומרי בידוד תרמי מעריכה בעיקר את תכונות החומר כמו נקבוביות וגמישות, ויכולה לשקף את הקשר היחסי בין האוויר למסה בפועל בתוך החומר.
צפיפות בתפזורת מתייחסת לצפיפות חומר הבידוד עצמו, ואינה כוללת תכונות של המבנה הפנימי.
2. שיטות חישוב שונות
הצפיפות לכאורה של חומרי בידוד מחושבת בדרך כלל על ידי מדידת המסה והנפח של הדגימה, ואילו צפיפות התפזורת מחושבת על ידי מדידת המשקל של מדגם חומר של נפח ידוע.
3. יתכנו שגיאות
מכיוון שחישוב הצפיפות לכאורה של חומר הבידוד מבוסס על הנפח שנכבש על ידי המדגם הדחוס, הוא לא יכול לייצג היטב את המבנה הכללי של החומר. יחד עם זאת, כאשר ישנם חללים או חומר זר בתוך החומר, חישוב הצפיפות לכאורה עשוי גם להיות שגיאות. לצפיפות בתפזורת אין בעיות אלה ויכולה לשקף במדויק את הצפיפות והמשקל של חומר הבידוד.

שיטת מדידה
‌ שיטת מיקום: לחומרים עם צורות רגילות ניתן למדוד את הנפח ישירות; לחומרים עם צורות לא סדירות, ניתן לאטום את הנקבוביות בשיטת איטום שעווה, ואז ניתן למדוד את הנפח בשיטת העקירה.
‌ שיטת Pycnometer ‌: עבור חומרים מסוימים, כגון חומרי פחמן, ניתן להשתמש בשיטת Pycnometer, באמצעות טולואן או N-butanol כפתרון הסטנדרטי למדידה, או שניתן להשתמש בשיטת העקירה הבינונית של הגז כדי למלא את המיקרופוריות עם הליום עד שהוא כמעט כבר לא סופג.

אזורי יישום
לצפיפות לכאורה מגוון רחב של יישומים במדע החומרים. לדוגמה, במוצרי בידוד גומי וקצף גמישים, המטרה העיקרית של מבחן הצפיפות לכאורה היא להעריך את ביצועי הצפיפות שלה ולהבטיח כי הבידוד התרמי והתכונות המכניות שלה עומדות בתקנים. בנוסף, צפיפות לכאורה משמשת גם להערכת התכונות הפיזיות של החומרים ואת ביצועי החומרים ביישומים הנדסיים.
אם הצפיפות גדלה ורכיבי הגומי והפלסטיק יגדלו, חוזק החומר וגורם השכירות הרטוב עשויים לגדול, אך המוליכות התרמית בהכרח תגדל וביצועי הבידוד התרמי ייפלו. קינגפלקס מוצא נקודת איזון כוללת אופטימלית במערכת היחסים המגבילה הדדית בין המוליכות התרמית התחתונה, גורם השכירות הרטוב הגבוה יותר, הצפיפות לכאורה המתאימה ביותר לחוזק הדמעות, כלומר הצפיפות האופטימלית.