Что влияет на стабильность размеров полиамидных листов в зависимости от их использования?

Помимо контроля стабильности размеров листов и прутков полиамилона с точки зрения сырья, материалов и производственных процессов, мы также можем улучшить стабильность размеров полиамида с точки зрения внешней среды использования, обработки и установки.

Ⅰ. Внешняя среда использования: основная причина колебаний размеров во время использования

После того, как нейлоновые листы PA (например, нейлоновый пластиковый лист PA6) покидают завод, внешняя среда во время хранения, транспортировки и использования является непосредственной причиной изменений размеров. Температура и влажность являются основными факторами, а факторы окружающей среды оказывают гораздо большее влияние на лист PA6 / PA Nylon66 с высокой впитывающей способностью, чем на менее впитывающий лист PA610 / PA12.

1. Влажность окружающей среды (самый критический фактор)

PA-нейлон представляет собой гидрофильный полимерный материал с многочисленными амидными связями в молекулярной цепи. Он легко образует водородные связи с молекулами воды, в результате чего листы расширяются при поглощении влаги и сжимаются при высыхании. Чем выше скорость водопоглощения, тем более выражены изменения размеров:

Когда влажность окружающей среды увеличивается с 30% относительной влажности до 80% относительной влажности, степень размерного расширения листов PA6 будет относительно высокой, тогда как у листов PA12 будет намного меньше.

Если листы используются во влажной среде, а затем переносятся в сухую среду, они сядут из-за высыхания. Повторяющиеся изменения температуры и влажности вызывают повторяющиеся колебания размеров листов, что в конечном итоге приводит к необратимой деформации.

2. Температура окружающей среды

Температура не только напрямую влияет на движение молекулярных цепей нейлона PA, но также усугубляет влияние водопоглощения на размеры. Более высокие температуры приводят к более сильной активности молекулярных цепей, большей скорости и степени поглощения/десорбции влаги, а также к более выраженным изменениям размеров:

Комнатная температура (-20℃~80℃): температура оказывает относительно небольшое прямое влияние на размеры, в основном влияя косвенно через влажность;

Высокая температура (>80 ℃): когда температура приближается к температуре тепловой деформации нейлона PA (приблизительно 65 ℃ для PA6 и 85 ℃ для PA66), лист испытывает тепловое расширение, а высокие температуры ускоряют снятие внутреннего напряжения, что приводит к деформации;

Низкая температура (<-20℃): движение молекулярной цепи замедляется, что увеличивает хрупкость листа. Хотя размерная усадка незначительна, при воздействии внешней силы при этой температуре вполне вероятно возникновение хрупкой деформации, приводящей к необратимым изменениям размеров.

3. Контакт со СМИ и старение

Среды, встречающиеся во время использования и длительного старения, могут повлиять на стабильность размеров листового материала, изменяя его молекулярную структуру или физическое состояние:

Контакт с маслами/растворителями/кислотами и щелочами: PA610/PA12 с низким поглощением устойчив к маслам и растворителям с минимальными изменениями размеров; однако PA6/PA66 слегка набухает при контакте с маслами и подвергается небольшому гидролизу при контакте со слабыми кислотами и щелочами, что приводит к размерному расширению и снижению прочности.

УФ/окислительное старение: при использовании на открытом воздухе без защиты УФ-излучение повреждает молекулярные цепи нейлона PA, в результате чего лист становится хрупким, сжимается и деформируется. Окисление еще больше увеличивает водопоглощение, еще больше снижая стабильность размеров.

Длительное напряжение: если листовой материал подвергается статическим нагрузкам в течение длительного времени, произойдет ползучесть (медленная пластическая деформация), особенно в высокотемпературных и влажных средах, где ползучесть будет ускоряться, что приведет к необратимым изменениям размеров.

4. Условия хранения и транспортировки.

Неправильное хранение и транспортировка могут привести к изменению размеров досок перед использованием, что создаст потенциальные проблемы при дальнейшем использовании:

Большие колебания температуры и влажности во время хранения (например, близость к источникам тепла/воды) могут привести к тому, что плиты впитывают влагу и преждевременно расширяются или сжимаются из-за тепла;

Сильное давление и столкновения во время транспортировки могут вызвать пластическую деформацию или концентрацию напряжений в плитах, что приведет к короблению во время снятия напряжений при дальнейшем использовании;

Неправильная укладка досок (например, слишком высокая укладка) может вызвать деформацию изгиба из-за собственного веса, а длительная укладка может помешать снятию внутреннего напряжения.

High-purity NylonPolyamide PA6 Board new material

Ⅱ. Постобработка и установка: отклонения размеров из-за человеческого фактора

Даже если сама плита обладает превосходной стабильностью размеров, деятельность человека во время постобработки, резки и установки может напрямую привести к отклонениям размеров и даже вторичной деформации. Это наиболее легко упускаемый из виду фактор влияния, который имеет решающее значение для контроля стабильности размеров со стороны пользователя.

1. Технология обработки и точность оборудования.

Резка/Сверление: Использование обычных ручных пил и сверл приводит к низкой точности (допуск ≥1 мм). Локализованные высокие температуры во время обработки приводят к тому, что плата расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, что приводит к отклонениям в размерах. Чрезмерная скорость инструмента может привести к обугливанию поверхности и снятию напряжений, что приведет к локализованной деформации.

Гибка/термоформование: при сгибании плит PA6 неравномерный нагрев или чрезмерная скорость сгибания могут вызвать локальную усадку/деформацию. Нейлоновые плиты, армированные стекловолокном, нельзя подвергать термоформованию; Принудительная обработка напрямую приведет к растрескиванию и необратимым дефектам размеров.

2. Отсутствие снятия стресса после обработки

После механической обработки, такой как резка, сверление и резьба, остаточное внутреннее напряжение в материале плиты снимается из-за структурного повреждения. Если своевременно не провести обработку для снятия напряжений, материал плиты при последующем хранении/использовании будет медленно деформироваться, что приведет к отклонениям размеров.

3. Способы установки и точность сборки.

Посадка с натягом/принудительная установка: Принудительная вставка нейлонового листа в металлические детали или использование посадки с натягом во время установки приведет к пластической деформации листа. Эта деформация необратима при длительном использовании и ускоряет ползучесть.

Неравномерные точки крепления. Чрезмерное расстояние между винтами и неравномерное усилие при креплении приведет к деформации и деформации листа, особенно при изменении температуры и влажности, поскольку области с неравномерной силой станут центрами изменений размеров.

Соединение с материалами с разными коэффициентами расширения: Коэффициент теплового расширения полиамида (приблизительно 8×10⁻⁵/℃) намного выше, чем у металла (стали примерно 1,2×10⁻⁵/℃). При прямом и жестком соединении с металлом разница в расширении/сжатии двух материалов при изменении температуры приведет к растяжению/сжатию нейлонового листа, что приведет к деформации и растрескиванию.

Ⅲ. 31-летний опыт Anheda: решение по оптимизации стабильности размеров нейлоновых листов из полиамида

Учитывая вышеупомянутые влияющие факторы, Anheda разработала комплексное решение по оптимизации стабильности размеров, охватывающее четыре аспекта: выбор материала, производственный процесс, индивидуальная модификация и руководство по использованию. Это решение может свести к минимуму колебания размеров в зависимости от конкретных потребностей клиента:

Точный выбор материала: для высокоточных применений материалы с низким поглощением (PA610/PA612/PA11/PA12) напрямую рекомендуются для замены обычных PA6/PA66, что уменьшает колебания размеров от источника.

Оптимизация модификации: Для общих применений, требующих повышенной стабильности размеров, используется модификация стекловолокна/минерального наполнителя (GF15/30). Добавление GF30 к PA6 снижает водопоглощение более чем на 50% и усадку при формовании до 0,3~0,8%.

Формирование производства: Все листы подвергаются старению при постоянной температуре и влажности в течение 7–15 дней. Более толстые листы подвергаются дополнительному медленному охлаждению для снятия внутреннего напряжения.

Руководство по использованию: клиентам предоставляются рекомендации по хранению и использованию, чтобы избежать отклонений в размерах, вызванных человеческим фактором.

Ⅳ. Ключевое резюме

Факторами, влияющими на стабильность размеров листов нейлона PA, являются сочетание свойств материала и последующей обработки, окружающей среды и эксплуатации. Водопоглощение (тип материала) является основной проблемой, процессы производства и формования являются ключевыми мерами контроля перед отправкой, температура и влажность в среде использования являются основными факторами, способствующими использованию, а постобработка и установка часто упускают из виду человеческий фактор.

Чтобы обеспечить стабильность размеров нейлоновой пластины из полиамида, отдайте приоритет выбору материала (выберите типы с низким поглощением для высоких требований), затем выберите производителей с отработанными процессами (обеспечивающие форму и точность продукции) и, наконец, обеспечьте надлежащий контроль температуры и влажности, а также стандартизированную обработку и установку на стороне пользователя. Сочетание этих трех аспектов позволит контролировать колебания размеров в пределах требуемого диапазона использования.