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【樹脂】寸法安定性と熱膨張率と収縮性はイコールでしょうか

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質問者

sports_medicine_2007さん

2010/6/409:41:16

【樹脂】寸法安定性と熱膨張率と収縮性はイコールでしょうか

様々な資料に目を通していますが、上記の「寸法安定性」「熱膨張率」「収縮性」の言い回しに統一感が無く、どれも同じ事を伝えたいのだと感じるのですが。。
《 寸法安定性=熱膨張率=収縮率 》でしょうか?

詳しく ここが違う! ということがあれば回答お願い致します。

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constjpnさん

2010/6/412:52:14

こんにちは
建築用の一般的な表現を前提にお答えします。化学がご専門の方のご意見も知りたいところです。
まず,寸法の変化は,温度,吸放湿などによって起こります。
●寸法安定性
上記理由による,寸法の変化の有無または程度を定性的(数字で表さず)にいうときに用いられます。例えば「寸法安定性が良い=寸法の変化があまりない」といった理解で良いと思います。原因は,温度,吸放湿いずれもあるといえます。数字で表すときは,下記,熱膨張率や(乾燥)収縮率といった数字で比較できます。
●熱膨張率
熱膨張係数,線膨張率,線膨張係数などということがあります。建築材料の場合には,殆ど区別なく用いられます。「温度変化が原因となる」長さ(寸法)の変化について用いられるものです。温度が1℃上下するときに長さ(寸法)がどの程度,伸びたり縮んだりするかを定量的に表す(数字で表す)ときに用いられます。材料特有の値(割合)があります。数字が大きければ,1℃あたりの伸び(一般に)の割合が大きいということになります。単位は(/℃)ということになりますが,時に(%/℃;1℃上がれば○○%伸びる)%標記されることもあります。具体的には,長さ10mの鉄の棒(棒鋼)があったとします。鋼の線膨張係数は,10~11×10-6/℃(10×10のマイナス6乗;=0.00001/℃)ですので,10℃温度が上昇すると,以下のように伸びる量(長さ)がわかります。わかりにくいので10mを10000mmとします。
10000(mm)×10(℃)×0.00001(/℃)=1.0(mm)
10mの長さの鋼材は,温度が10℃上がると1mm伸びるという計算になります。線路の継ぎ目に隙間があるのは,このためです。
●収縮性
何らかの理由で「縮む性質」の有無または程度をいいます。「収縮性がある」とか「収縮性が大きい」とかですね。これも寸法安定性とほぼ同じですが,収縮の場合は縮むに限定され,より具体的な説明と考えます。ちなみに,伸びを含めるときは「伸縮」です。具体的な数字で表すときには,主に建材では乾燥による場合が多いですが,含水率の変化に伴う「収縮率」をもとに,どの程度縮むかを計算することができます。
木材の場合は,「長さ方向」で,生木(水分が多い)から通常の使用状態(含水率15%程度)になるまでに,0.2%程度縮むと考えられますが,使用されている状態(ある程度乾燥している状態)での変化は,湿度1%の変化に対して,0.01~0.02%の伸縮(伸び縮み)があるといわれます。
具体的には,5mの切り出した柱材があります。木材は「収縮性」があります。殆ど乾燥していない状態から,大気中に置かれていると約15%の含水率まで乾燥します。このとき,0.2%程度収縮すると仮定しますと,
5,000(mm)×0.2/100=10mm 収縮します(縮みます)。
また,季節で乾燥状態が変わりますが,5mのほぼ大気中で乾燥した木材があるとして,2%乾燥すると,
5,000(mm)×2(%)×0.01(/%)=1(mm) 縮むということになります。
数字が大きいと縮みやすく,逆に小さいと縮みにくいということが判断できます。

わかりにくいかもしれませんが,同じでは無いということです。
わかりにくいところがあれば,補足してください。
では。

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qqme9839さん

2010/6/412:53:07

収縮率は、溶融した樹脂と、金型から取り出して、24時間程度冷やした固体の樹脂の密度の差を1次元の線の長さで表したものです。結晶性樹脂の場合、非結晶性樹脂よりも収縮率は、大きくなりますが、成形収縮率は、金型を削る前に、専用ソフトでシミュレーション出来ますから、最終製品の寸法が、図面どおりできれば、成形収縮率は、成形上の問題にはなりません。
あくまで、金型設計上必要な数値です。

寸法安定性は、温度、湿度により長さが変化したり、反ったりすることを評価する言葉です。
例えば、アクリルの板は、片面だけ水を噴霧すると、水分を吸収し反ってしまいます。その為、優れた光学特性であっても、CD,DVDの基材には使えません。
また、最も難しいのが、射出成形で箱を成形する場合です。
知識が無く、金型を設計してしまうと、内側に立ち壁が反ってきます。
これは、リブを立てる、予め、外反りの金型にして内反りを相殺してしまうなどの技術で対応します。これらの寸法安定性は、膨張率、収縮率には関係ありません。
熱膨張率は、固体の成形品の1次元の膨張率として線膨張率として表されます。
固体であれば、温度の上昇に対して直線的に変化するかというと、成形品に歪が有る場合、結晶構造が変化する場合など、変曲点が見られます。1度熱処理すれば、かなり広い範囲で直線性が得られます。
低く抑えるには、ゴム、板状のフィラー、ガラスなどの直線状フィラーを入れて小さくします。しかし、直線状フィラーを入れると反りが出てくるので、寸法安定性は失われます。
すなわち、3つの言葉とも独立した現象を言っており、1つを改良することが残り2つのいづれかを悪化させることもあり、同じ使い片はしません。

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