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關于泡棉的小知識

前言：
在polymer的產業領域中,由于產品的變化和市場的需求。導致多樣化材料的產生.以往在ASTM和JIS以及國標的標準規范中,所提及的鞋材類材料密度的量測都是以不吸水性的量測法。筆者對于總體密度的量測和求法，提出個人的意見。
 
泡綿依配方分類為：
PU聚氨基甲酸酯泡棉 (Polyurethane foam)：
根據原料的種類和獨特的配合、生產出各種具有斷熱性、吸音性、難燃性、彈性的質量安定的泡棉。
 
PE聚乙烯泡棉 (Polyethylene foam)：
性能和PU聚氨基甲酸酯泡棉及橡膠有相同的地方、在耐藥品性和耐氣候性方面
優出PU泡棉。
 
橡膠海棉  (Rubber sponge)：
具有輕量、強韌的特性。可用在車輛、OA、土木建筑、包裝、體育等方面。最近針對先端技術的應用力増強。
 
特殊発泡素材（Special foam material) 
根據市場需要、日本和中國蘇州的研究開發中心不斷開發出高新質量的素材
 
體密度(Bulk Density)  ASTM國際材料試驗協會D3574
 

 
樣品的外觀體積=物體體積+物體之開孔體積+物體之閉孔體積   Vb＝Vm＋Vo＋Vc

體密度=樣品干重x水密度/樣品的外觀體積＝樣品干重x水密度/(樣品飽合水重-樣品水中重)
Db＝Wa×ρ/Vb＝Wa×ρ/ (Wb－Ww)

其中飽合水重＝干重+開孔體積x水密度   Wb＝Wa＋Vo×ρ

浮力=(物體體積+閉孔體積)x水密度   Buoyancy＝(Vm＋Vc)×ρ

水中重＝樣品干重-浮力    Ww＝Wa－(Vm＋Vc)×ρ    

所以
體密度=樣品干重x水密度/(樣品干重+開孔體積x水密度) - [樣品干重- (物體體積+閉孔體積)x水密度]＝樣品干重x水密度/(開孔體積+物體體積+閉孔體積) x水密度
Db(Bulk Density)=Wa×ρ/( Wa+Vo×ρ)- [Wa-(Vm+Vc )×ρ]＝Wa×ρ/(Vo＋Vm＋Vc)×ρ＝Wa/Vb

樣品的外觀體積Vb    體密度Db          樣品的外觀體積Vh    密閉密度Dh
物體之體積Vm       物體之開孔體積Vo   物體之閉孔體積Vc     水密度ρ
樣品干重Wa         樣品飽和空重Wb     樣品水中重Ww 

干密度的測試方法：一般應用于吸水性復合材料、高分子材料，產品比重測試：
利用本公司所推出之吸水性專用比重計QL-300Y，即可量測泡綿鞋底、任何多孔性高分子復合材料和產品。
1、干燥樣品稱重記為W1。 
2、將樣品放入水中讓樣品吸水至飽合。試樣在水中吸水后，將外表稍擦干，稱重記為W2。
3、再將試樣置入水中，稱重記為W3。 
演算公式：D=(W1*d)/(W2-W3)
 
我們實驗報告：
針對海綿吸水性產品，我們用2種不同的機型分別測試，測試結果如下：
 1:一般橡塑料比重計，它只是二個變量，D=(W1*P1)/(W1-W3)，只能測不吸水性產品的比重，若將它使用于吸水性產品，其測試結果如下所示。
  空氣中干重W1 水中重量W3 密度D
試樣一 0.31 -0.61 0.335
試樣二 0.05 -0.12 0.279
試樣三 0.49 -0.82 0.374
試樣四 0.45 -0.91 0.319
試樣五 0.54 -0.73 0.425

此結果因試樣吸水的原因，造成水中的重量一直變大，體積逐漸變小，密度值也因此變大。
 
 二：吸水性專用比重計，就是針對吸水率太強的產品，它具有三個變量D=W1/{[(W2-W3)/P1]-[(W2-W1)/P2]}，其測試順序是將試樣先稱干重，加以防水處理后，在空氣中稱防水處理后的總重量,再置入水中稱水中重量。
  W1 W4 W4 D
試樣一 0.402 0.552 -1.182 0.256
試樣二 0.454 0.602 -1.373 0.250
試樣三 0.327 0.461 -0.966 0.255
試樣四 0.600 0.807 -1.800 0.252
試樣五 0.039 0.514 -1.149 0.255

此結果因以蠟加以防水處理，水不能滲透到產品中，故測試穩定。
以上：D表示密度，單位g/cm3單位為
W1表示空氣中干重，單位g
W2表示防水處理后空氣中重量,單位g
W3表示未防水處理后的水中重量,單位g
W4表示未防水處理后的水中重量,單位g
P1表示水的密度,密度值為0.99800 g/cm3
P2表示防水處理溶液體的密度，密度為0.9 g/cm3

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泡棉密度測試儀

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