1. Izbor uvjeta ispitivanja umjetnog ubrzanog starenja
Ovo se pitanje zapravo može shvatiti kao faktore starenja koje treba simulirati. Tijekom uporabe polimernih materijala, mnogi čimbenici u klimatskom okruženju mogu utjecati na starenje polimernih materijala. Ako su unaprijed poznati glavni čimbenici koji uzrokuju starenje, metoda ispitivanja može se ciljano odabrati.
Metodu ispitivanja možemo odrediti uzimajući u obzir transport, skladištenje, okolinu uporabe i mehanizam starenja materijala. Na primjer, kruti polivinilkloridni profili izrađeni su od polivinilklorida kao sirovine i dodani su mu aditivi kao što su stabilizatori i pigmenti. Uglavnom se koriste na otvorenom. S obzirom na mehanizam starenja PVC-a, PVC se lako razgrađuje kada se zagrijava; s obzirom na okolinu uporabe, kisik, ultraljubičasto svjetlo, toplina i vlaga u zraku uzroci su starenja profila.
Stoga nacionalni standard GB/T8814-2004 "Profili od neomekšanog polivinil klorida (PVC-U) za vrata i prozore" ne samo da propisuje metodu ispitivanja starenja fotokisikom, već također usvaja GB/T16422.2 "Plastični laboratorijski izvor svjetlosti Ispitivanje izloženosti" 2. dio metode: starenje ksenonske lučne svjetiljke 4000 h ili 6000 h, simulirajući čimbenike kao što su vanjska ultraljubičasta svjetlost i vidljiva svjetlost, temperatura, vlažnost, padaline itd., a također propisuje stavke starenja toplinskog kisika: stanje nakon zagrijavanja , postavljen na 150 stupnjeva 30 minuta, vizualno promatranje. Provjerite ima li mjehurića, pukotina, udubina ili odvajanja kako biste ispitali otpornost profila na toplinu. Drugi primjer je proizvod koji je moja zemlja konkurentan na međunarodnom tržištu: vanjskotrgovinske izvozne cipele. Tijekom korištenja, ultraljubičaste zrake na sunčevoj svjetlosti glavni su uzrok promjene boje i blijeđenja cipela. Stoga je potrebno koristiti kutiju s UV svjetlom kako bi se ispitala njihova otpornost na žućenje.
Uobičajeno korištena komora za ispitivanje otpornosti obuće na žućenje koristi UV lampu od 30 W. Uzorak je udaljen 20 cm od izvora svjetlosti. Promjena boje uočena je nakon 3 sata izlaganja. U isto vrijeme, tijekom transporta, vruće, vlažno i surovo okruženje u spremniku uzrokovat će promjenu boje, mrlje, pa čak i propadanje gornjišta cipela, potplata i ljepila. Stoga je prije otpreme potrebno razmotriti provedbu testa starenja otpornosti na toplinu i vlagu kako bi se simulirala okolina visoke topline i vlage u spremniku. U uvjetima od 70 stupnjeva i 95% relativne vlažnosti, promatrajte izgled i promjene boje nakon 48 sati testiranja.
2. Odabir izvora svjetlosti za ispitivanje umjetnog ubrzanog starenja
Laboratorijski test izloženosti izvora svjetlosti: može simultano simulirati svjetlost, kisik, toplinu, kišu i druge čimbenike u atmosferskom vidljivom okruženju u ispitnoj komori. To je često korištena metoda ispitivanja umjetnog ubrzanog starenja. Među tim faktorima simulacije, izvor svjetlosti je relativno važan. Iskustvo pokazuje da su valne duljine sunčeve svjetlosti koje uzrokuju oštećenje polimernih materijala uglavnom koncentrirane u ultraljubičastom svjetlu i nešto vidljivog svjetla.
Umjetni izvori svjetlosti koji se trenutno koriste nastoje krivulju distribucije energetskog spektra u ovom rasponu valnih duljina učiniti bliskom solarnom spektru. Simulacija i stopa ubrzanja glavna su osnova za odabir umjetnih izvora svjetlosti. Nakon otprilike jednog stoljeća razvoja, laboratorijski izvori svjetlosti uključuju zatvorene ugljične lučne svjetiljke, ugljične lučne svjetiljke tipa sunčeve svjetlosti, fluorescentne ultraljubičaste svjetiljke, ksenonske lučne svjetiljke, visokotlačne živine žarulje i druge izvore svjetlosti koje možete izabrati. Tehnički odbori koji se odnose na polimerne materijale u Međunarodnoj organizaciji za standardizaciju (ISO) uglavnom preporučuju korištenje tri izvora svjetlosti: solarne lučne žarulje s ugljikom, fluorescentne ultraljubičaste svjetiljke i ksenonske lučne svjetiljke.
01. Xenon lučna svjetiljka
Trenutno se vjeruje da je spektralna raspodjela energije ksenonskih lučnih žarulja među poznatim umjetnim izvorima svjetlosti najsličnija ultraljubičastom i vidljivom dijelu sunčeve svjetlosti. Odabirom odgovarajućeg filtra može se filtrirati većina kratkovalnog zračenja prisutnog u sunčevoj svjetlosti koja dopire do tla. Ksenonske žarulje imaju jako zračenje u infracrvenom području od 1000nm~1200nm i stvaraju veliku količinu topline.
Stoga se mora odabrati odgovarajući rashladni uređaj koji će oduzeti tu energiju. Trenutačno na tržištu postoje dvije metode hlađenja opreme za ispitivanje starenja ksenonske žarulje: vodeno hlađenje i zračno hlađenje. Općenito govoreći, učinak hlađenja vodeno hlađenih ksenonskih svjetiljki bolji je od onih sa zračnim hlađenjem. U isto vrijeme, struktura je složenija, a cijena je skuplja. Budući da se energija ultraljubičastog dijela ksenonske svjetiljke povećava manje od druga dva izvora svjetlosti, ona je najmanja u smislu brzine ubrzanja.
02. Fluorescentna UV lampa
Teoretski, kratkovalna energija od 300nm~400nm je glavni čimbenik koji uzrokuje starenje. Ako se ta energija poveća, može se postići brzo testiranje. Spektralna distribucija fluorescentnih UV lampi uglavnom je koncentrirana u ultraljubičastom dijelu, tako da mogu postići veće stope ubrzanja.
Međutim, fluorescentne UV lampe ne samo da povećavaju ultraljubičastu energiju u prirodnoj sunčevoj svjetlosti, već i zrače energiju koja nije prisutna u prirodnoj sunčevoj svjetlosti kada se mjeri na zemljinoj površini, a ta energija može uzrokovati neprirodna oštećenja. Osim toga, osim vrlo uske živine spektralne linije, fluorescentni izvor svjetlosti nema energiju višu od 375 nm, tako da se materijali koji su osjetljivi na UV energiju dulje valne duljine možda neće promijeniti kao što se događa kada su izloženi prirodnom sunčevom svjetlu. Ove inherentne mane mogu dovesti do nepouzdanih rezultata.
Stoga su fluorescentne UV lampe loše simulirane. Međutim, zbog velike stope ubrzanja, odabirom odgovarajućeg tipa svjetiljke može se postići brzo prosijavanje određenih materijala.
03. Sunčeva lučna svjetiljka ugljika
Ugljične lučne žarulje tipa sunčeve svjetlosti trenutno se rijetko koriste u našoj zemlji, ali su naširoko korišteni izvori svjetlosti u Japanu. Većina JIS standarda koristi lučne svjetiljke s ugljenim svjetlom. Mnoge automobilske tvrtke u mojoj zemlji koje su zajednička poduzeća s Japanom još uvijek preporučuju korištenje ovog izvora svjetlosti. Spektralna distribucija energije solarne ugljične lučne svjetiljke također je bliža distribuciji sunčeve svjetlosti, ali su ultraljubičaste zrake od 370nm do 390nm koncentrirane i pojačane. Simulacija nije tako dobra kao kod ksenonske lampe, a stopa ubrzanja je između ksenonske i ultraljubičaste lampe.
3. Određivanje vremena ispitivanja umjetno ubrzanog starenja
1. Pogledajte relevantne standarde i propise za proizvode
Relevantni standardi proizvoda već su odredili vrijeme za ispitivanje starenja. Samo trebamo pronaći relevantne standarde i izvršiti ih u skladu s vremenom navedenim u njima. Mnogi nacionalni standardi i industrijski standardi to propisuju.
2. Izračun na temelju poznatih korelacija
Istraživanja pokazuju da se stabilnost boje ABS-a procjenjuje kroz promjene u boji i indeksu žutila. Umjetno ubrzano starenje ima dobru korelaciju s prirodnom izloženošću atmosferi, a stopa ubrzanja je oko 7. Ako želite znati promjenu boje određenog ABS materijala nakon jedne godine vanjske uporabe i koristiti iste uvjete ispitivanja, možete pogledati stopa ubrzanja za određivanje ubrzanog vremena starenja 365x24/7=1251h.
Dugo se vremena provode mnoga istraživanja o problemima korelacije u zemlji i inozemstvu, te su izvedeni mnogi pretvorbeni odnosi. Međutim, zbog raznolikosti polimernih materijala, razlika u opremi i metodama za ispitivanje ubrzanog starenja i razlika u klimi u različitim vremenima i regijama, odnos konverzije je kompliciran. Stoga, pri odabiru odnosa pretvorbe, moramo obratiti pozornost na specifične materijale, opremu za starenje, uvjete ispitivanja, pokazatelje procjene učinkovitosti i druge čimbenike koji izvode korelaciju.
3. Kontrolirajte ukupnu količinu zračenja umjetno ubrzanog starenja da bude ekvivalentna ukupnoj količini zračenja prirodnog izlaganja
Za neke proizvode koji nemaju odgovarajuće standarde i nemaju referencu za korelaciju, može se uzeti u obzir intenzitet zračenja okoline stvarne uporabe, a ukupna količina zračenja umjetno ubrzanog starenja treba se kontrolirati tako da bude ekvivalentna ukupnoj količini zračenja prirodnog izlaganja .
Primjer: Kako kontrolirati ukupnu količinu zračenja umjetno ubrzanog starenja
Određeni plastični proizvod koristi se u području Pekinga i očekuje se da će kontrolirati ukupnu količinu zračenja umjetno ubrzanog starenja koja je jednaka jednoj godini izlaganja na otvorenom.
Korak 1: Budući da je ovaj proizvod plastični proizvod i koristi se na otvorenom, odaberite metodu A u GB/T16422.2-1996 "Metode ispitivanja izloženosti plastičnog laboratorijskog izvora svjetlosti, dio 2: Xenon Arc Lamp".
Uvjeti ispitivanja su: intenzitet zračenja 0.50W/m2 (340nm), temperatura ploče 65 stupnjeva, temperatura kutije 40 stupnjeva, relativna vlažnost 50%, vrijeme prskanja vodom/vrijeme bez prskanja vode 18 min/102 min, neprekidno svjetlo;
Korak 2: Ukupna godišnja radijacija u Pekingu je oko 5609 MJ/m2. Prema međunarodnom standardu CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Metode ispitivanja izlaganja plastičnim laboratorijskim svjetlosnim izvorima" za usporedbu spektralne distribucije umjetnih izvora svjetlosti i prirodne sunčeve svjetlosti) Dio: Citirano u "Xenon Arc svjetiljka"); od čega ultraljubičasta i vidljiva područja (300nm~800nm) čine 62,2%, odnosno 3489MJ/m2.
Korak 3: Prema GB/T16422.2-1996
Kada je intenzitet zračenja od 340nm 0,50W/m2, intenzitet zračenja u infracrvenom i vidljivom području (300nm~800nm) je 550W/m2; vrijeme ozračivanja može se izračunati kao 3489X106/550=6.344X106s, što je 1762h. Prema ovoj metodi izračuna, faktor ubrzanja je oko 5. Budući da prirodno starenje nije jednostavna superpozicija intenziteta zračenja, utvrđuje se samo da sunčeva svjetlost uzrokuje materijal.
4. Odabir pokazatelja ocjenjivanja učinkovitosti za test umjetnog ubrzanog starenja
Odabir pokazatelja ocjenjivanja učinka uglavnom se razmatra s dva aspekta: korištenje materijala i karakteristike samog materijala.
1. Odredite indeks vrednovanja prema upotrebi materijala. Za isti materijal, zbog njegove različite namjene, mogu se odabrati različiti indeksi vrednovanja. Na primjer, ako se ista boja koristi za dekoraciju, mora se uzeti u obzir promjena njenog izgleda. U GB/T1766-1995 "Ocjena starenja premaza boja i lakova", detaljno su navedene metode ocjenjivanja za različite promjene izgleda kao što su sjaj, promjena boje, kreda i pozlaćenje.
Za neke funkcionalne premaze, kao što su antikorozivni premazi, prihvatljiv je određeni stupanj promjene boje i izgleda. U ovom trenutku, pri odabiru pokazatelja ocjenjivanja, glavna razmatranja su otpornost na pucanje, stupanj raspršenosti itd. To je također polivinil klorid (PVC). Ako se koristi za izradu gornjišta cipela, mora se uzeti u obzir njegova otpornost na žućenje. Ako se koristi u kišnim odvodnim cijevima, zahtjevi za promjenama izgleda nisu visoki, a fizikalna i mehanička svojstva materijala se mijenjaju, kao što je potezanje. Promjena vlačne čvrstoće je glavni indeks procjene.
2. Odredite indeks ocjenjivanja na temelju karakteristika samog materijala. Za isti materijal, različita svojstva opadaju nejednakom brzinom tijekom procesa starenja. Drugim riječima, određena svojstva su osjetljiva na okoliš i brzo propadaju, što je glavni faktor materijalne štete. Prilikom odabira pokazatelja vrednovanja treba odabrati ova osjetljiva svojstva. Istraživanja pokazuju da se za većinu inženjerske plastike otpornost na udar uvelike mijenja i značajno smanjuje tijekom ispitivanja prirodnog starenja.
Stoga, pri provođenju ispitivanja starenja inženjerske plastike, prioritet treba dati odabiru smanjenja udarne čvrstoće kao indeksa procjene. Udarna čvrstoća također je vrlo osjetljiva na starenje polipropilena i glavni je pokazatelj za procjenu učinka starenja. Za polietilenske materijale, smanjenje istezanja pri prekidu je očitije i to je indeks prioritetne ocjene. Kod polivinil klorida i vlačna čvrstoća i udarna čvrstoća opadaju relativno brzo, a jednu od njih treba odabrati za ocjenu na temelju stvarne situacije.
U nacionalnoj normi GB/T8814-2004 "Profili od neplastificiranog polivinilklorida (PVC-U) za vrata i prozore", stopa zadržavanja čvrstoće na udar nakon starenja veća ili jednaka 60% odabrana je kao pokazatelj kvalifikacije; u standardu QB/T2480 -2000 cijevi za kišnicu od krutog polivinilklorida (PVC-U) i fitinga za građevinarstvo lake industrije, stopa zadržavanja vlačne čvrstoće nakon starenja je veća ili jednaka 80% kao kvalifikacijski kriterij.