Platen variërend in dikte tussen 1-10 mm (0,04-0,4 inch) werden gegoten en vervolgens gegloeid op verhoogde temperatuur (halverwege tussen het glas overgang temperatuur Tg en smelttemperatuur Tm, waar de kristallisatie snelheid maximaal is). Deze warmtebehandeling werd gedurende 16 uur uitgevoerd, waarvan wordt aangenomen dat het een aanzienlijke hoeveelheid kristalliniteit vertegenwoordigt (hoewel bekend is dat hogere niveaus van kristalliniteit kunnen worden bereikt met extra warmtebehandeling). Stikstofatmosfeer werd gebruikt om mogelijke oxidatie van de monsters te voorkomen.

Parametrisatie van de verschillende commerciële polyamide kwaliteiten is gebaseerd op uitgebreide experimenten met wateropname en -afgifte in het temperatuur regime 23 - 120 ° C (73-248 ° F).  Het merendeel van de platen werd in een waterbad gelegd, sommige werden in een conditioneringskamer geplaatst. Door de platen te wegen, wordt duidelijk hoeveel vocht er in de loop van de tijd is opgenomen. In droge omstandigheden werd desorptie op dezelfde manier bestudeerd.

Kristalliniteit

Semi-kristallijne kunststoffen omvatten doorgaans zowel een amorfe fase waarin de polymeer ketens willekeurig zijn gerangschikt als een kristallijne (geordende) fase. Alleen de amorfe fase kan vocht opnemen. Het kristalliniteitsniveau is echter geen vaste materiaal parameter, maar hangt af van de verwerking omstandigheden en veroudering. Na spuitgieten/blazen en koeling ('dry as molded') heeft de plastic zijn maximale kristalliniteit nog niet bereikt. Voor sommige toepassingen biedt een toestand onder dit maximum voordelen voor de toepassing, in andere gevallen is de volledig kristallijne toestand gewenst. Dry-as-molded monsters kunnen meer vocht opnemen in vergelijking met gegloeide (of verouderde) materialen. Gedurende de levensduur van een onderdeel neemt de kristalliniteit meestal toe (en neemt het vochtgehalte absorptie af), maar om dit proces te versnellen kan 'gloeien' (warmtebehandeling voor een korte periode) worden toegepast.

Omdat de kristalliniteit onder andere afhankelijk is van verwerking omstandigheden, omgevingsomstandigheden en leeftijd, is het onmogelijk om een enkele waarde als absolute waarheid voor onze materialen te presenteren. In plaats daarvan biedt onze tool zowel een voorspelling voor het vochtgehalte in dry-as-molded monsters als  een voorspelling voor gegloeide (onder de gespecificeerde omstandigheden) monsters. Tenzij extreem gloeien wordt toegepast, zal het vochtgehalte van een onderdeel hoogstwaarschijnlijk tussen deze twee voorspellingen liggen.

Op gegevensbladen worden normaal gesproken de 'dry as molded'-waarden vermeld. Voor PA6, PA66 en PPA kan het 'gegloeide' evenwichtsvochtgehalte 10-20% lager zijn, voor PA46 zelfs een factor 2 lager in vergelijking met de dry-as-molded monsters.

Deze vraag kan worden beantwoord door een eenvoudige berekening van de vochtopname, ervan uitgaande dat het onderdeel kan worden benaderd door een vlakke plaatgeometrie. Begin met het selecteren van het gevraagde cijfer in de vervolgkeuzelijst (of zoeken het cijfer door de naam te typen) en geef de nodige invoer:

• Voorbeeldgeometrie = Oneindige plaat
• Plaat/monster dikte = 3,2 mm (0,13 inch)
• Initiële temperatuur = 23°C (73°F)
• Beginvochtigheid = 0% (na het gieten bevat een onderdeel geen vocht, dit wordt 'dry-as-molded' genoemd)
• Opgelegd temperatuur = 23°C (73°F)
• Opgelegde luchtvochtigheid = 50%
• Maximale diffusietijd = 100 uur (begin met een kleine tijd om de berekening te versnellen)

De grafiek van de vochtevolutie laat zien dat 100 uur niet voldoende is om een evenwicht te bereiken in dit deel. Klik op het pictogram "Berekening bewerken" in de legenda om de maximale diffusietijd te verhogen tot 9000 uur en herbereken met "Berekening bijwerken".

• De grafiek toont twee lijnen, de vaste stof voor 'dry-as-molded' monsters en de onderbroken 'gegloeide' lijn voor monsters met een hogere kristalliniteit. Een hogere kristalliniteit kan worden bereikt door een warmte/vochtbehandeling toe te passen (zie het tabblad Metingen voor meer info) maar komt natuurlijk ook voor naarmate een onderdeel ouder wordt. Voor Stanyl® (PA46) is dit effect groter in vergelijking met andere polyamiden. In de praktijk zal de toestand van een onderdeel waarschijnlijk tussen deze twee modelvoorspellingen in vallen.
• Na 9000 uur is de Vochtevolutiegrafiek 'as-molded' bijna vlak, wat betekent dat het evenwicht is bereikt (voor gegloeide monsters is dit al het geval na 4000 uur).
• In theorie zou de vochtconcentratie ergens tussen de twee lijnen kunnen liggen. Omdat er echter geen extreme omstandigheden zijn toegepast, zal het onderdeel waarschijnlijk dicht bij de 'as-molded'-lijn liggen met 2,6 wt% vocht.

Om een grafiek toe te voegen voor de versnelde conditionering bij 70°C(158°F)/62%RV, kan dezelfde procedure worden gevolgd: Selecteer hetzelfde cijfer en vul de vereiste velden in, of begin met de vorige berekening met behulp van de knop "Berekening bewerken" (alles invoervelden zijn nu vooraf ingevuld) en klik op "Nieuwe berekening toevoegen".

• Voorbeeldgeometrie = Oneindige plaat
• Plaat/monster dikte = 3,2 mm (0,13 inch)
• Initiële temperatuur = 23°C (73°F)
• Beginvochtigheid = 0% (na het gieten bevat een onderdeel geen vocht, dit wordt 'dry-as-molded' genoemd)
• Opgelegd temperatuur = 70°C (158°F)
• Opgelegde luchtvochtigheid = 62%
• Maximale diffusietijd = 9000 uur

De grafiek van de vochtevolutie laat zien dat de evenwichtstoestand veel sneller wordt bereikt; na 2000 uur voor dry-as-molded monsters. De evenwichtsvochtconcentratie is in dit geval iets hoger, rond de 3,0wt%. Omdat de conditionerings temperatuur en vochtigheid hoger waren in vergelijking met de standaard conditioneringsmethode van 23°C (73°F)/50% RV, kan de kristalliniteit iets hoger zijn (waardoor het vochtgehalte een beetje afneemt). Hoewel het vochtgehalte niet noodzakelijkerwijs identiek is voor beide conditioneringsmethoden, zullen beide resulteren in vergelijkbare mechanisch eigenschappen.

Een mogelijke oplossing voor het probleem zou zijn om het volgende geval te definiëren en het gemiddelde steady-state vochtgehalte in het onderdeel te berekenen. De zaak vertegenwoordigt een situatie dat gedurende een dag (24 uur) de auto rijdt van 9 uur 's ochtends tot 10 uur 's ochtends en de rest van de dag staat de auto op de parkeerplaats. Tijdens rijomstandigheden wordt het polymeer onderdeel blootgesteld aan een temperatuur van 100°C en 0% RV en tijdens parkeeromstandigheden wordt het onderdeel blootgesteld aan een temperatuur van 23°C en 100% RV. Deze dagelijkse omstandigheden worden gedurende 50 dagen (1200 uur) toegepast in een repetitief cyclisch dagregime. Als er langere tijdsbestekken nodig zijn, neem dan contact op met onze experts voor een offline berekening (vanwege time-outlimieten van de webinterface) 

In figuur 1a wordt het waterconcentratieprofiel uitgezet over de dikte van het onderdeel aan het einde van elke dag (cyclus) voor specifieke dagen. Na de eerste dag bevatten de twee buitenste plakken van het polymeer deel al vocht terwijl het binnenste deel van het monster nog droog is. Met een toename van het aantal dagen verandert de situatie in de buitenplaten niet echt. Voor het binnenste deel wordt echter waargenomen dat het vochtgehalte geleidelijk toeneemt gedurende het aantal cycli en na 50 dagen een bijna constante waarde heeft bereikt.

Figuur 1: a) Vochtprofiel over dikte en b) totale ontwikkeling van het vochtgehalte van een ForTii® Ace MX53B (glas gevuld PPA) onderdeel na 1, 8, 27 en 50 dagen blootstelling aan cyclische omstandigheden. Eén cyclus staat voor één dag. Cyclische omstandigheden worden gespecificeerd in de tekst.  

Figuur 1b toont het totale gemiddelde vochtgehalte in het onderdeel dat wordt weergegeven tijdens het dagritme voor verschillende dagen. Het uitdrogende effect van de buitenplaten elke dag tijdens het rijden wordt waargenomen, evenals de wateropname tijdens parkeeromstandigheden. Dit dagelijkse ritme van waterverversing wordt gedurende de totale periode van 50 dagen gehandhaafd en wat duidelijk wordt waargenomen is dat het totale watergehalte toeneemt met het aantal dagen en gedurende lange tijd nauwelijks meer verandert.

Dit totale watergehalte in het polymeer deel is weergegeven als functie van de tijd in figuur 2. Het dagritme is zichtbaar en het watergehalte vlakt na ongeveer 100 dagen af tot een eindwaarde in het bereik van 1,0-1,3 gew%. Opgemerkt moet worden dat deze eindwaarde niet gelijk is aan een van de evenwichtswaarden die horen bij parkeer- of rijomstandigheden, maar het is een waarde ergens tussen deze twee evenwichtswaarden. Deze eindwaarde en de verdeling ervan over dikte is relevant omdat het van invloed is op de mechanisch prestaties van het onderdeel.