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수분 흡수는 소재 성능에 영향을 미칩니다. 이 도구는 '성형된' 시료와 '완전히 어닐링된' 시료 모두에 대해 시간과 위치의 함수로 수분이 등급을 통해 확산되는 속도를 계산합니다.

이 도구에 대한 자세한 정보가 포함된 블로그 게시물 약 여기를 읽다.

폴리아미드는 흡습성이며 수분 흡수는 폴리아미드 속성에 영향을 미칩니다. 이 도구는 수분 흡수 또는 방출의 양과 관련된 시간 척도를 예측합니다. 사용자는 조건의 단일 단계 변경을 계산하는 '기본' 모드 또는 주기적 조건을 고려한 고급 모드의 두 가지 계산 유형을 선택할 수 있습니다.

'단계 변경':

샘플은 초기 조건(온도 T_0, 상대 습도 RH_0)에서 평형을 이루고 time=0에서 특정 시간 동안 부과된 조건(온도 T_1, 상대 습도 RH_1)에 노출됩니다. 시간의 함수로서 수분 함량은 물론 시료의 두께 위에 해당하는 수분 농도 프로파일도 예측됩니다. 이러한 방식으로 수분 흡수뿐만 아니라 건조 효과도 시뮬레이션할 수 있습니다.

사용자 입력:

등급 선택
플레이트 두께(높이와 깊이는 무한대로 가정)
플레이트의 초기 온도 및 상대 습도
플레이트에 적용되는 부과된 온도 및 상대 습도
최대 시간(값이 높을수록 계산 시간이 길어짐)

공구 출력:

3개 시점에 대한 플레이트 내부의 정확한 위치의 함수로 수분 침투를 표시하는 그래프
시간 경과에 따른 위치 평균 수분 농도를 표시하는 그래프

1-10 mm (0.04-0.4 in) 사이의 두께가 다양한 플레이트를 성형 한 후 상승 된 온도 (유리 전환 온도 Tg와 녹는 온도 Tm의 중간, 결정화 속도가 최대)에서 어닐링했습니다. 이 열처리는 16시간 동안 수행되었으며, 이는 상당한 양의 결정도를 나타내는 것으로 여겨집니다(추가 열처리로 더 높은 수준의 결정도를 달성할 수 있는 것으로 알려져 있음). 샘플의 잠재적인 산화를 피하기 위해 질소 분위기가 사용되었습니다.

다양한 상업용 폴리아미드 등급의 매개변수화는 23 - 120°C (73-248°F)의 온도 체계에서 광범위한 수분 흡수 및 방출 실험을 기반으로 합니다. 대부분의 플레이트는 수조에 넣었고 일부는 컨디셔닝 챔버에 넣었습니다. 플레이트의 무게를 측정하면 시간이 지남에 따라 얼마나 많은 수분이 흡수되었는지 알 수 있습니다. 건조한 조건에서 탈착은 동일한 방식으로 연구되었습니다.

결정성

반결정질 플라스틱(semi-crystalline plastics)은 전형적으로 폴리머 사슬이 무작위로 배열되는 비정질 상(amorphous phase)과 결정질(ordered) 상(ordered)을 모두 포함한다. 비정질상만 수분을 흡수할 수 있습니다. 그러나 결정도 수준은 고정된 소재 매개변수가 아니라 가공 조건 및 노화에 따라 다릅니다. 사출/블로우 성형 및 냉각('성형 후 건조') 후 플라스틱은 아직 최대 결정화도에 도달하지 않았습니다. 일부 응용 분야의 경우 이 최대값 미만의 상태가 응용 분야에 이점을 제공하고 다른 경우에는 완전 결정 상태가 필요합니다. 건조 성형 샘플은 어닐링된(또는 숙성된) 소재 재료에 비해 더 많은 수분을 흡수할 수 있습니다. 부품의 수명 동안 결정도는 일반적으로 증가하지만 (수분 흡수 감소) 이 공정의 속도를 높이기 위해 '어닐링'(단기간 동안 열처리)을 적용할 수 있습니다.

결정도는 가공 조건, 환경 조건 및 연식에 따라 달라지기 때문에 소재 재료에 대한 절대적인 진리로 단일 값을 제시하는 것은 불가능합니다. 대신, 당사의 도구는 건조 성형 샘플의 수분 함량에 대한 예측과 어닐링된(지정된 조건에서) 샘플에 대한 예측을 모두 제공합니다. 극단적인 어닐링이 적용되지 않는 한, 부품의 수분 함량은 이 두 예측 사이에 있을 가능성이 큽니다.

데이터 시트에는 일반적으로 '건조 성형' 값이 제공됩니다. PA6, PA66 및 PPA의 경우 '어닐링된' 평형 수분 함량은 10-20% 낮을 수 있으며, PA46의 경우 건조 성형 샘플에 비해 2배 더 낮을 수 있습니다.

이 도구는 수용성과 확산 성을 고려한 고급 물리적 모델을 기반으로 합니다. 이 모델은 솔버를 사용하여 시간과 공간에서의 1차원 확산 방정식을 계산합니다.

수분, 노화, 결정화 후 또는 가수분해의 존재로 인해 잠재적으로 발생할 수 있는 화학적 변화는 모델링에서 고려 되지 않습니다 . 소재 결정도의 크기는 '건조 성형' 및 '어닐링' 예측을 모두 제시하여 해결됩니다(자세한 내용은 '결정도' 탭 참조).
계산 시간은 사용자 입력에 따라 다릅니다. 시간이 너무 오래 걸리면 더 짧은 확산 시간부터 시작하는 것이 좋습니다.
이 모델은 너비와 높이에 비해 두께 가 훨씬 작은 플레이트를 기반으로합니다. 인장 철근과 같은 다른 샘플 형상을 설명하기 위해 모델에 수정이 적용됩니다. 인장 철근은 표준 두께를 가지고 있지만 사용자가이 값에서 벗어나 입력 필드에 다른 두께를 지정할 수 있습니다. ISO 527 1A 의 표준 두께 두께는 4.0mm(0.157인치), ISO 527 1BA 의 경우 2.0mm(0.079인치), ASTM D638 유형 1 의 경우 3.2mm(0.126인치), ISO 8256 유형 3 의 경우 2.0mm(0.079인치), 3.0mm(0.118인치) 또는 4.0mm(0.157인치)입니다.
적합 계수의 정확도는 최대 5%에서 10% 정도입니다(확산 계수의 경우 5%, 활성화 에너지의 경우 10%)입니다. '성형된' 샘플의 경우 가공 조건에 따라 결정도의 더 큰 변화로 인해 예측의 정확도가 약간 떨어질 수 있습니다. 이 '엔지니어링 정확도'는 각 라인의 그래프에서 반투명 신뢰 영역을 통해 표시됩니다.

"안녕하세요 Envalior,

평균 벽 두께이 3.2mm(0.13인치)인 응용 프로그램에서 Stanyl® TW241F6 사용할 계획입니다.

부품을 23°C(73°F)/50%RH에서 컨디셔닝하거나 70°C(158°F)/62%RH에서 가속 컨디셔닝을 사용할 때 컨디셔닝 시간 및 최종 수분 농도에 대해 조언해 주시겠습니까? 도와 주셔서 감사합니다.

감사합니다, 크리스틴"

이 질문은 평판 형상으로 부품에 접근할 수 있다고 가정할 때 간단한 수분 흡수 계산으로 답할 수 있습니다. 먼저 드롭다운에서 요청된 성적을 선택하고(또는 이름을 입력하여 성적 검색) 필요한 입력을 제공합니다.

샘플 형상 = 무한 플레이트
플레이트/시료 두께 = 3.2mm(0.13인치)
초기 온도 = 23°C (73°F)
초기 습도 = 0%(성형 후 부품에 수분이 포함되어 있지 않은 경우 이를 '건식 성형'이라고 함)
부과 온도 = 23°C (73°F)
부과 습도 = 50%
최대 확산 시간 = 100시간(계산 속도를 높이려면 짧은 시간부터 시작)

수분 진화 그래프는 이 부분에서 평형에 도달하는 데 100시간이 충분하지 않다는 것을 보여줍니다. 범례에서 "계산 편집" 아이콘을 클릭하여 최대 확산 시간을 9000시간으로 늘리고 "계산 업데이트"로 다시 계산합니다.

그래프에는 두 개의 선이 표시되는데, 하나는 '건조 성형' 시료의 경우 고체이고 다른 하나는 결정도가 더 높은 시료의 경우 '어닐링된' 점선입니다. 더 높은 결정도는 열/수분 처리를 적용하여 얻을 수 있지만(자세한 내용은 측정 탭 참조) 부품이 노화됨에 따라 자연적으로 발생합니다. Stanyl®(PA46)의 경우 이 효과는 다른 폴리아미드에 비해 더 큽니다. 실제로 파트의 상태는 이 두 모델 예측 사이에 있을 수 있습니다.
9000시간 후 수분 진화 그래프 '성형 상태'는 거의 평평해지며, 이는 평형에 도달했음을 의미합니다(어닐링된 샘플의 경우 4000시간 후에 이미 해당됨).
이론적으로 수분 농도는 두 선 사이 어디에나 있을 수 있습니다. 그러나 극한 조건이 적용되지 않았기 때문에 부품은 2.6wt%의 수분으로 '성형 당시' 라인에 가까울 수 있습니다.

70°C(158°F)/62%RH에서 가속 컨디셔닝에 대한 그래프를 추가하려면 동일한 절차를 따를 수 있습니다. 동일한 등급을 선택하고 필수 필드를 채우거나 "계산 편집" 버튼(이제 모두 입력 필드가 미리 채워짐)을 사용하여 이전의 계산에서 시작하여 "새 계산 추가"를 클릭합니다.

샘플 형상 = 무한 플레이트
플레이트/시료 두께 = 3.2mm(0.13인치)
초기 온도 = 23°C (73°F)
초기 습도 = 0%(성형 후 부품에 수분이 포함되어 있지 않은 경우 이를 '건식 성형'이라고 함)
부과 온도 = 70°C(158°F)
부과 습도 = 62%
최대 확산 시간 = 9000시간

수분 진화 그래프는 평형 상태에 훨씬 더 빨리 도달한다는 것을 보여줍니다. 건조 성형 샘플의 경우 2000시간 후. 이 경우 평형 수분 농도는 약 3.0wt%로 약간 더 높습니다. 컨디셔닝 온도 및 습도가 23°C(73°F)/50%RH의 표준 컨디셔닝 방법에 비해 높기 때문에 결정도가 약간 더 높을 수 있습니다(수분 함량이 약간 감소). 수분 함량이 두 컨디셔닝 방법 모두 반드시 동일하지는 않지만 둘 다 유사한 기계적 속성 결과를 초래합니다.

"안녕하세요 Envalior,

Akulon® K122의 사출 성형이 순조롭게 진행되었습니다. 그러나 벽 두께 5mm(0.2인치)의 부품은 현재 20°C(68°F)/50%에서 반년 동안 창고에 보관되어 습기를 흡수했습니다.

110°C(230°F)에서 코어의 최대 수분 수준 0.1wt%까지 건조하는 데 얼마나 걸립니까? 미리 감사드립니다.

친애하는, 릭"

필요한 건조 시간은 수분 확산 도구를 사용하여 추정할 수 있지만 두 가지 후속 단계로 수행해야 합니다. (1) 지정된 조건에서 반년 후에 흡수되는 수분의 양을 계산하고, (2) 상승된 온도에서 이러한 조건에서 뒤로 건조합니다. 이 공구는 몇 가지 간단한 형상을 처리할 수 있으며, 이 경우 '무한 플레이트'가 고객의 부품에 가장 가깝습니다.

첫 번째 단계는 흡수 단계입니다. 드롭다운 목록에서 'Akulon® K122'를 선택한 후 다음 입력을 제공해야 합니다.

샘플 형상 = 무한 플레이트(이 도구는 일부 간단한 형상을 처리할 수 있습니다. 이 경우 '무한 플레이트'가 고객의 부품과 가장 유사함)
플레이트/시료 두께 = 5mm(0.2인치)
초기 온도 = 20°C (68°F)
초기 습도 = 0%(성형 후 부품에 수분이 포함되어 있지 않은 경우 이를 '건식 성형'이라고 함)
부과 온도 = 20°C(68°F)
부과 습도 = 50%
최대 확산 시간 = 4380시간(반년은 182.5일 x 24시간)

이 도구는 계산 결과 표시를 위한 두 개의 그래프를 제공하며, 이 예에서는 둘 다 관련이 있습니다.

'수분 진화': 판 두께 평균의 수분 농도. 이 그래프는 초기 평균 수분 농도가 성형 직후 0이고 시간이 지남에 따라 상승한다는 것을 보여줍니다. 반년이라는 기간 동안 아직 균형에 도달하지 못했습니다. 평균 수분 농도는 2wt%입니다. 이 경우 건조 성형 샘플과 어닐링(열처리 또는 숙성) 샘플 간의 차이는 매우 적습니다.
'수분 침투': 3개 시점에 대한 플레이트 두께 위의 수분 프로파일을 보여주는 보다 자세한 그래프입니다. 플레이트 외부에서 수분 농도가 최대(선택한 조건에서 3.5wt%)임을 알 수 있습니다. 수분은 양쪽에서 중심을 향해 확산되고 중심에서 약 1.3wt%의 값에 도달합니다.

두 번째 단계는 건조입니다. 일반적으로 소재를 장기간에 걸쳐 높은 온도로 유지하는 것은 분해 될 수 있기 때문에 권장되지 않습니다. 약 80°C(176°F)에서 건조하는 것이 좋으며, 가급적이면 질소 아래에서 건조하는 것이 좋습니다.

왼쪽 입력 열의 드롭다운에서 동일한 등급을 선택하고 모두 입력을 입력합니다. 또는 이전의 계산 범례에서 "계산 편집" 아이콘을 클릭합니다. 모두 필드는 미리 채워져 있으며 변경 후 "새 계산 추가"를 선택합니다(참고: "계산 업데이트"는 이전의 필드를 덮어씁니다). 약간의 간소화, 즉 건조 공정 시작시 플레이트 내부의 평평한 수분 프로파일을 가정해야합니다. '수분 농도'를 입력할 수 없기 때문에 흡수 단계가 끝날 때와 동일한 수분 농도를 얻을 수 있도록 입력된 '초기 습도'를 조정해야 합니다(참고: 입력 값을 조정할 때도 "계산 편집" 및 "계산 업데이트" 버튼을 사용하는 것이 가장 쉽습니다). 입력은 다음과 같습니다.

샘플 형상 = 무한 플레이트
플레이트/시료 두께 = 5mm(0.2인치)
초기 온도 = 20°C (68°F)
초기 습도 = 31%(2wt% 수분 농도와 일치하도록 조정됨)
부과 온도 = 110°C (230°F)
부과 습도 = 0%
최대 확산 시간 = 300시간(추측으로 시작, 나중에 조정할 수 있음)

수분 프로파일을 표시하는 그래프를 검사하여 중앙(플레이트 코어)의 농도가 0.1wt%에 도달한 시간을 찾아야 합니다. 물론 플레이트의 외부는 수분 농도가 낮습니다. 요구 사항을 충족하기 위한 건조 시간은 약 475시간입니다. 수분 발생 그래프는 코어가 수분 농도 0.1wt%에 도달했을 때 평균 수분 농도가 0.06wt%임을 보여줍니다. 실제로 건조 시작 시 수분 프로파일은 평평하지 않으므로 실제 건조 시간이 약간 더 짧습니다.

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모두 Envalior 성적을 선택할 수 없는 이유는 무엇입니까?

이 도구를 더 많은 등급으로 확장하는 과정에 있지만, 이는 실험 데이터의 가용성과 특정 등급에 대한 수요에 따라 달라집니다. 페이지 오른쪽 하단의 피드백 양식을 작성하여 원하는 성적을 알려주십시오!

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