塑膠材料很會玩水,常常把水分子攬在身上。它沒事就多喝水。不過,跟你一樣,它喝到一定程度,就飽了,不會再喝。跟你不一樣的地方是:你喝飽會自動排洩出來,它喝飽只會把水放在身上;你喝飽不會變形,它喝飽可能會把物化性都變調。
在有水份的環境中,塑膠吸收水份而增加重量,此性質稱為「吸水性(Water Absorption)」或「吸濕性(Hydroscopic Property)」。所謂「吸水性」是指塑膠在水中能吸收水分的性質。而「吸濕性」則是指塑膠在空氣中能吸收水分的性質。通常用含水量(Water content)來表示。
「含水量」定義為:塑膠吸收的水重量,占塑膠原本重量的比例,常用百分比來表示。舉例:
首先,以天平磅稱塑膠原本重量,假設為A;
接著,放入烘箱烘烤,直到重量不會降低,新的重量,假設為B;
然後,算出水份的重量為:A-B = C;
最後,含水率就是:C/A * 100% = X %。
一般常用的試驗標準為「ASTM D570」及「ISO 62」。
影響塑膠含水量的因素大概有下列幾項:
- 與塑膠的表面的性質有關,例如:表面化學能容易吸附水分子。
- 與塑膠的微結構的性質有關,例如:如果多毛細孔,其吸濕能力就比較強;進一步探討,甚至說與毛細孔的直徑與結構相關。
- 與塑膠的化學組成與結構有關,因為分子結構不同,塑膠對水的吸收程度也不同,例如:分子結構中只有C和H的塑膠,其吸水率將越低,例如PP與PE;分子結構中有醯胺基(C-N=O)者,容易與水產生氫鍵,其吸水率將偏高,例如尼龍(Nylon)。
塑料玩起水來,有時會搞死人。含水量對材料的影響:
我們常認為塑膠吸濕後是會改變其性質,故要採預防措。例如:塑膠東西的耐候性降低;耐藥品性降低;尺寸安定性降低,也就是產品尺寸會發生變化(通常為膨脹);絕緣電阻或其它電氣性質會劣化;影響密度量測。另外,機械性質也會受影響,例如:尼龍會因吸濕產生回潮現象,即表面硬度降低,但增加衝擊強度(韌性增加);酚樹脂,會因吸濕而降低彈性係數。
另外,吸水率較高的塑膠,在加工之前必須先乾燥,以除去吸附在塑膠內的水份,才能避免產品內部產生氣泡或表面出現銀條等缺陷。而且,吸水率較高的塑膠,在加工時也常常導致生產條件的大幅變化。由於,各種塑膠吸濕性不同,加工前的乾燥時間及溫度也不同。
下表供參考:
吸水率(1)是相對濕度85%的環境中的數據,單位是%
吸水率(2)是相對濕度50%的環境中的數據,單位是%
材料 | 吸水率(1) | 吸水率(2) | 參考用乾燥溫度('C) | 參考用乾燥時間(Hrs) |
ABS | 0.6 | 0.6 | 80 | 2~3 |
CA | 2.3 | 1 | 75 | 2~3 |
PA 11/12 | 1.5 | 1 | 75 | 4~5 |
PA6/66/10 | 5~12 | 1~2 | 75 | 4~6 |
PC | 0.36 | 0.3 | 120 | 2~3 |
PE | 0 | 0 | 90 | 1 |
PE | 1~2 | 0.8 | 85 | 2~3 |
VPE | 4 | 0.8 | 55 | 3~4 |
PETP | 0.08 | 0.08 | 160 | X |
PBTB | 0.34 | 0.08 | 150 | X |
PMMA | 0.7 | 0.1 | 80 | 3 |
POM | 0.25 | 0.08 | 100 | 2 |
PP | 0 | 0 | 90 | 1 |
PPO | 0.13 | X | 120 | 1~2 |
PS | 0 | X | 80 | 1 |
TPU | 0.9 | 0.2 | 90 | 2~3 |
PVC | 0.4 | 0.1 | 70 | 1~2 |
SAN | 0.3 | 0.1 | 80 | 1~2 |
SBR | 0.6 | 0.2 | 80 | 1~2 |
PES | X | 0.4 | 150 | 3 |
PEEK | X | 0.5 | 150 | 3 |
PPS | X | 0.05 | 150 | 2~3 |
PEI | X | 0.2 | 120~150 | 2~4 |