密度测试中应注意的问题

硬质聚氨酯泡沫塑料(简称聚氨酯硬泡)的物性一般参照通用硬质泡沫塑料的测试标准测试。然而由于聚氨酯硬泡与其它硬质泡沫塑料在发泡特性上有着明显的差异, 因此, 只有在测试中充分考虑这些差异性, 才能保证测试结果的科学性与准确性。

对于不同的情况, 实际上有三种密度概念, 即表观总密度、表观芯密度和体积密度。

三种密度概念的区别在于测试时的样品是否包含有模制时产生的表皮, 以及试样的取样部位。因此必须根据不同的情况和需要测定不同的密度。通常人们所说的聚氨酯硬泡的密度, 实际上是指去除表皮后取芯材制样所测定的密度, 应具体表述为表观芯密度。

对于同一块聚氨酯硬泡材料(例如一块板材)而言, 三种概念的密度在数值上差异是很大的。表观芯密度最小;而根据泡沫部位不同、是否有表皮等,某一特定部位的体积密度既可能大于表观总密度,也可能小于或等于泡沫的表观总密度。

聚氨酯硬泡密度的测试, 除了考虑试样尺寸、数量、状态调节等基本因素外, 还需要重视空气浮力引起的误差, 以及样品的大小。

对低密度硬泡的空气浮力的修正

低密度(密度<30 kg/m3)硬质聚氨酯泡沫, 在测定密度时必须考虑空气浮力所引起的误差。对空气浮力修正后密度的计算公式为:ρa =[(m+ma)/V]×106 。式中:m 为试样质量(g), ma 为试样排除空气的质量(g), V 为试样体积(mm3)。

例如, 三组不同密度的聚氨酯硬质泡沫试样, 尺寸均约为100 mm ×100 mm ×50 mm, 则如此体积的泡沫块排除空气的质量为0 .61 g 。对于第一组样品(体积密度<30 kg/m3), 若不进行空气浮力修正, 会产生多达5 .3 %的相对误差。

大样品表观总密度的测试方法

小样品通常可以直接测出表观总密度。而某些聚氨酯硬泡样品(例如大板材)的体积通常较大, 受量具和精度要求的限制, 只能通过测定小试样的体积密度间接来算出大块样品的表观总密度。根据表观总密度的定义, 必须保证测试样品和原大样品二者的表皮面积与体积之比相同。

例如, 一块尺寸为1220 mm ×2430 mm ×250 mm的硬泡板材, 通过测试带单面表皮的小试样的体积密度来测定板材的表观总密度的过程为:

(1)计算板材的体积为741150 cm3 。

(2)计算板材的表皮总面积为77542 cm2 。

(3)计算板材的体积与表皮总面积之比约为9.6 。若选取带单面表皮的试样, 则此比值即为小试样的样品高度(cm)。此时设试样的单面表皮面积为S, 则小试样的体积宜取为9.6S , 即其体积与表皮面积比也应为9.6 , 与大样品相同。

(4)由此得出小试样样品尺寸为100 mm ×100mm ×96 mm(因其中一面为100 mm ×100 mm 的单面表皮)。求出小试样的体积密度, 即为板材的表观总密度。

上述大板材, 用原大样品测试得表观总密度为41.3 kg/m3 , 用100 mm ×100 mm×96 mm(带100 mm×100 mm 的单面表皮)切割样品测试得表观总密度为41.1 kg/m3 , 用100 mm ×100 mm ×50 mm 芯材测得的表观芯密度为33.4 kg/m3 , 用100 mm ×100 mm×50 mm(带100 mm ×100 mm 的单面表皮)样品测得的体积密度为48.2 kg/m3 , 用100 mm ×100 mm ×250 mm(带100 mm ×100 mm 的双面表皮)样品测得的体积密度为39.2 kg/m3 。可见, 用带单面表皮的小试样的体积密度来计算原样品的表观总密度, 结果与原大样品的密度测试结果基本一致。

2017-09-13 星期三

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