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吸水與吸濕
吸水與吸濕
吸水吸濕在塑膠中是很常見的、普遍的特性，大自然環境中充滿著水氣，塑膠吸收其水分之後，會造成很多性質的變化，其中最顯而易見之就是重量增加、尺寸增加，此特性稱為吸水性 (Water Absorption)，亦稱吸濕性 (Moisure Absorption)，是一個可逆之效果。
原則上，吸水性與吸濕性是一樣的，都是論述材料吸收水分之能力，若要區別之話，可以這樣區別：
吸水–
比較強調與水接觸或泡在水中，吸收時間短。
吸濕–
比較強調與空氣中水氣接觸，吸收時間長。
如何計算吸水率?
塑膠吸水率之測試標準依據ASTM D570，有三個方式
- 測試件浸泡在蒸餾水裡，時間24小時，溫度23℃(73.4℉)
- 測試24小時，在水裡吸水率提升多少。
- 測試件浸泡在蒸餾水裡，直到吸水率變化停止或不再上升。[建議加熱100℃]
- 測試飽滿，吸水率最大值。
- 測試件放在環境空氣中，時間24小時，溫度23℃(73.4℉)，濕度RH50%。
- 測試平衡，在空氣中24小時吸水率提升多少
有哪些影響?
製程
成品在射出成形之前，材料粒子都需先行烘乾乾燥，將水分完全去除，才進到射出成型機台，以避免水分蒸發汽化，造成產品不良，如銀痕、氣泡。
有些塑膠材料，吸水率很低，卻對水分非常敏感，例如PET，常用於寶特瓶，在生產過程中，只要些許水分，加上機台高熱高溫，造成PET直接水解(Hydrolysis)，無法成形。
成品
塑膠會吸收水，依據材料化合物而有不同之吸水，所吸收之水會以不同方式去影響使用性能，如下:
- 尺寸改變。吸水會導致塑膠膨脹，從而改變其尺寸，這可能會影響精密零件的配合。吸水率越大，尺寸變越大。
- 重量改變。由於塑膠產品吸收了水份，重量亦跟著提高。吸水率越大，重量就越重。
- 機械性能。吸水會影響塑膠的機械性能，例如:彈性、拉伸、衝擊、磨耗。
- 電器性能。一旦塑膠產品有了水份在裡面，降低電絕緣性，對於有此需求之應用要特別留意。
常見之塑膠材質的吸水率
考慮到這些塑膠材料在不同環境條件下之吸濕性，可以幫助你在選擇和使用塑膠材料時作出更合適之決定。
- 尼龍（PA）: 尼龍是高吸濕性材料，吸水率高達7-9%。因此，尼龍之機械性能在潮濕環境中會顯著改變。
- 聚碳酸酯（PC）: 聚碳酸酯具有中等吸濕性，吸水率約0.2-0.4%。其尺寸穩定性會受到一定程度之影響，但影響較尼龍小。
- 聚乙烯（PE）: 聚乙烯幾乎不吸水，吸水率通常低於0.01%。因此，它在潮濕環境中具有優異之尺寸穩定性。
- 聚丙烯（PP）: 聚丙烯之吸水率也非常低，通常低於0.02%。其性能在潮濕環境中基本不受影響。
- 聚甲醛（POM）: 又稱德林，Delrin，吸水率較低，通常約為0.2-0.3%。
- 聚氯乙烯（PVC）: 吸水率較低，通常低於0.04%。
這些數值可以用作選擇塑膠材料時之參考，如果你有具體的應用場合或需要詳細的技術數據，其他相關材質之吸水率，仍可透過查詢找到其數據，例如:Shrinkage Value of Plastics Material & Injection Molding – Chart
本土環境如何?
每個國家的環境濕度是不一樣的，而在台灣環境濕度一年平均75%以上，影響塑膠之吸濕性是很大的，在各種使用情況須經常納入考量。對於應用於水中、高濕度之使用環境，選擇低吸水率之塑料，與其他塑料相比或許是較佳的。
有哪些因素會影響吸水?
1. 材料類型
不同材料，不同之吸水率。舉例來說: PC聚碳酸酯，最低吸水率0.1%，而PA46尼龍之最低吸水率為1.3%，兩者相差超過10倍以上。
2. 添加劑
如填充物、抗濕粉、軟化劑等等，依成形之需求，會添加各種不同的元素進去，為了得到或加強某項能力，也產生其他效應，舉例1: 塑料PVC添加軟化劑，增加了彈性，但吸水率也上升了。舉例2: PTFE本身幾乎不吸水，但添加了纖維之後，吸水率卻上升，原因在於纖維與材料之間只是物理性接觸，仍存在細微之間隙。
3. 結晶與非結晶
結晶與非結晶材料，雖然與吸水非直接關係，而是呈現不同之結果。結晶材料在吸水之後，尺寸表現是較不穩定的；非結晶材料在吸水之後，尺寸表現是較穩定的。
4. 纖維(Fiber)方向性
纖維排列是會影響吸濕的尺寸變化，纖維排列方向與流動方向平行，在吸水之後，橫向尺寸(X)膨脹較小，在縱向尺寸(Y)膨脹較大；反之，纖維排列方向與流動方向垂直，在橫向尺寸(X)尺寸膨脹較大，在縱向尺寸(Y)膨脹較小。
5. 環境濕度
環境濕度的高低，是會影響材料吸水之速度與飽滿(和)度，吸水率並不會無止境的上升，原因在於水分會揮發，吸水率會達到一個平衡點。舉例來說: POM在環境濕度50%，吸水率達0.10%，而在環境濕度90%，吸水率達0.30%。
6. 環境溫度
與所處之環境有關，當環境介質為空氣時，就好比人的毛細孔，溫度上升，毛細孔張開，水分揮發，吸水率下降，典型之做法是烘乾箱，或大家常說之”乾燥”。當環境介質為水時，利用溫度上升，讓毛細孔張開，藉此儲存水分，吸水率上升，典型之作法是加水煮沸。
7. 暴露在環境中的時間
如果剛成形之產品，置於環境裡之時間越長，吸水率逐漸升高，直到與環境濕度達到平衡為止。如已強制吸水且完全吸水之產品，吸水率達到最高值，之後反而隨著時間越長，吸水率逐漸降低，直到與環境濕度達到平衡。
強制吸水
產品在模具射出成形時，便有材料縮水率，這是第一次尺寸上之變化，接著置於大氣中，與空氣、水氣接觸，因吸濕造成膨脹，這是第二次尺寸上之變化，這是必然會發生的，在與環境水份達成平衡時，同時尺寸變化及性能也達到一個穩定狀態。
為了減少等待時間，將產品強制吸水，快速達到我們想要之目的及產品應有之性能，會採用強制吸水之方式，如加水煮沸及常溫泡水。
如何應用?
例: 尼龍乾燥之時候韌性差、硬度高，所以安裝產品容易裂壞；當尼龍吸水之後，硬度下降且具有彈性的，安裝產品不易損壞。
