1. Izbira testnih pogojev umetnega pospešenega staranja
To vprašanje je dejansko mogoče razumeti kot dejavnike staranja, ki jih je treba simulirati. Med uporabo polimernih materialov lahko številni dejavniki podnebnega okolja vplivajo na staranje polimernih materialov. Če so glavni dejavniki, ki povzročajo staranje, znani vnaprej, lahko metodo testiranja izberemo ciljno.
Testno metodo lahko določimo z upoštevanjem transporta, skladiščenja, okolja uporabe in mehanizma staranja materiala. Na primer, togi polivinilkloridni profili so izdelani iz polivinilklorida kot surovine in dodani dodatki, kot so stabilizatorji in pigmenti. Uporabljajo se predvsem na prostem. Ob upoštevanju mehanizma staranja PVC-ja je PVC zlahka razgradljiv pri segrevanju; glede na okolje uporabe so kisik, ultravijolična svetloba, toplota in vlaga v zraku vzroki za staranje profila.
Zato nacionalni standard GB/T8814-2004 "Profili iz neplastificiranega polivinilklorida (PVC-U) za vrata in okna" ne določa samo preskusne metode staranja s fotokisikom, ampak sprejema tudi GB/T16422.2 "Plastični laboratorijski svetlobni vir Preskus izpostavljenosti" 2. del metode: staranje ksenonske obločne svetilke 4000 ur ali 6000 ur, simulacija dejavnikov, kot so zunanja ultravijolična svetloba in vidna svetloba, temperatura, vlaga, padavine itd., in določa tudi elemente staranja s toplotnim kisikom: stanje po segrevanju , postavljen na 150 stopinj za 30 minut, vizualno opazovanje. Preverite, ali obstajajo mehurčki, razpoke, luknjice ali ločitve, da preverite toplotno odpornost profila. Drug primer je izdelek, s katerim je moja država konkurenčna na mednarodnem trgu: zunanjetrgovinski izvozni čevlji. Med uporabo so ultravijolični žarki na soncu glavni vzrok za razbarvanje in bledenje čevljev. Zato je treba za testiranje njihove odpornosti proti porumenelosti uporabiti škatlo z UV-svetlobo.
Običajno uporabljena komora za testiranje odpornosti proti porumenelosti obutve uporablja 30 W UV žarnico. Vzorec je od vira svetlobe oddaljen 20 cm. Spremembo barve opazimo po 3 urah izpostavljenosti. Istočasno bo med prevozom vroče, vlažno in surovo okolje v posodi povzročilo razbarvanje, lise in celo poslabšanje zgornjega dela čevljev, podplatov in lepila. Zato je treba pred pošiljanjem razmisliti o izvedbi preskusa staranja odpornosti na toploto in vlago, da se simulira okolje z visoko vročino in visoko vlažnostjo v posodi. Pri pogojih 70 stopinj in 95% relativne vlažnosti opazujte videz in barvne spremembe po 48 urah testiranja.
2. Izbira svetlobnega vira za test umetnega pospešenega staranja
Laboratorijski preskus izpostavljenosti svetlobnemu viru: lahko simultano simulira svetlobo, kisik, toploto, padavine in druge dejavnike v atmosferskem vidnem okolju v testni komori. To je pogosto uporabljena preskusna metoda umetnega pospešenega staranja. Med temi dejavniki simulacije je svetlobni vir relativno pomemben. Izkušnje kažejo, da so valovne dolžine sončne svetlobe, ki povzročajo poškodbe polimernih materialov, večinoma koncentrirane v ultravijolični svetlobi in nekaj vidne svetlobe.
Umetni viri svetlobe, ki se trenutno uporabljajo, si prizadevajo, da bi bila krivulja porazdelitve energijskega spektra v tem območju valovnih dolžin blizu sončnega spektra. Simulacija in stopnja pospeševanja sta glavna osnova za izbiro umetnih virov svetlobe. Po približno stoletju razvoja laboratorijski svetlobni viri vključujejo zaprte ogljikove obločne sijalke, ogljikove obločne sijalke s sončno svetlobo, fluorescentne ultravijolične sijalke, ksenonske obločne sijalke, visokotlačne živosrebrne sijalke in druge vire svetlobe, med katerimi lahko izbirate. Tehnični odbori, povezani s polimernimi materiali v Mednarodni organizaciji za standardizacijo (ISO), priporočajo predvsem uporabo treh svetlobnih virov: solarne ogljikove obločne sijalke, fluorescentne ultravijolične sijalke in ksenonske obločne sijalke.
01. Ksenonska obločna svetilka
Trenutno se domneva, da je spektralna porazdelitev energije ksenonskih žarnic med znanimi umetnimi viri svetlobe najbolj podobna ultravijoličnemu in vidnemu delu sončne svetlobe. Z izbiro ustreznega filtra je mogoče filtrirati večino kratkovalovnega sevanja, prisotnega v sončni svetlobi, ki doseže tla. Ksenonske žarnice imajo močno sevanje v infrardečem območju 1000 nm ~ 1200 nm in proizvajajo veliko količino toplote.
Zato je treba izbrati ustrezno hladilno napravo, ki bo odvzela to energijo. Trenutno sta na trgu na voljo dve metodi hlajenja za opremo za testiranje staranja ksenonskih žarnic: vodno hlajenje in zračno hlajenje. Na splošno je hladilni učinek vodno hlajenih naprav s ksenonskimi žarnicami boljši kot pri zračno hlajenih. Hkrati je struktura bolj zapletena in cena višja. Ker se energija ultravijoličnega dela ksenonske žarnice poveča manj kot pri drugih dveh svetlobnih virih, je najnižja glede stopnje pospeška.
02. Fluorescentna UV svetilka
Teoretično je kratkovalovna energija 300 nm ~ 400 nm glavni dejavnik, ki povzroča staranje. Če se ta energija poveča, je mogoče doseči hitro testiranje. Spektralna porazdelitev fluorescenčnih UV žarnic je v glavnem koncentrirana v ultravijoličnem delu, zato lahko doseže višje stopnje pospeška.
Vendar pa fluorescenčne UV-sijalke ne povečajo samo ultravijolične energije v naravni sončni svetlobi, ampak tudi sevajo energijo, ki ni prisotna v naravni sončni svetlobi, merjeno na zemeljski površini, ta energija pa lahko povzroči nenaravno škodo. Poleg tega vir fluorescenčne svetlobe razen zelo ozke živosrebrove spektralne črte nima energije, ki je višja od 375 nm, zato se materiali, ki so občutljivi na UV-energijo z daljšo valovno dolžino, morda ne bodo spremenili, kot se to zgodi, če so izpostavljeni naravni sončni svetlobi. Te inherentne napake lahko vodijo do nezanesljivih rezultatov.
Zato so fluorescentne UV sijalke slabo simulirane. Vendar pa je zaradi visoke stopnje pospeška mogoče doseči hitro presejanje določenih materialov z izbiro ustreznega tipa svetilke.
03. Ogljikova obločna svetilka Sunlight
Ogljikove obločne sijalke tipa sončne svetlobe se trenutno redko uporabljajo v naši državi, vendar so na Japonskem pogosto uporabljeni viri svetlobe. Večina standardov JIS uporablja ogljikove obločne svetilke s sončno svetlobo. Številna avtomobilska podjetja v moji državi, ki so skupna podjetja z Japonsko, še vedno priporočajo uporabo tega vira svetlobe. Spektralna porazdelitev energije sončne ogljikove obločne svetilke je prav tako bližja porazdelitvi sončne svetlobe, vendar so ultravijolični žarki od 370 nm do 390 nm koncentrirani in okrepljeni. Simulacija ni tako dobra kot ksenonska žarnica, stopnja pospeška pa je med ksenonsko in ultravijolično žarnico.
3. Določitev preskusnega časa umetnega pospešenega staranja
1. Glejte ustrezne standarde in predpise za izdelke
Ustrezni standardi izdelkov so že določili čas za preizkus staranja. Poiskati moramo le ustrezne standarde in jih izvajati v skladu s časom, ki je tam določen. Številni nacionalni standardi in industrijski standardi to določajo.
2. Izračun na podlagi znanih korelacij
Raziskave kažejo, da se barvna stabilnost ABS-a ocenjuje s spremembami barve in indeksa porumenelosti. Umetno pospešeno staranje ima dobro korelacijo z naravno atmosfersko izpostavljenostjo, stopnja pospeška pa je približno 7. Če želite izvedeti spremembo barve določenega ABS materiala po enem letu uporabe na prostem in uporabiti enake testne pogoje, se lahko obrnete na hitrost pospeševanja za določitev pospešenega časa staranja 365x24/7=1251h.
O problematiki korelacije doma in v tujini že dolgo potekajo številne raziskave in izpeljane so številne pretvorbene relacije. Vendar pa je zaradi raznolikosti polimernih materialov, razlik v preskusni opremi in metodah pospešenega staranja ter razlik v podnebju v različnih časih in regijah razmerje pretvorbe zapleteno. Zato moramo biti pri izbiri pretvorbenega razmerja pozorni na specifične materiale, opremo za staranje, preskusne pogoje, kazalnike ocene učinkovitosti in druge dejavnike, ki izpeljejo korelacijo.
3. Nadzirajte skupno količino sevanja zaradi umetno pospešenega staranja, da bo enakovredna skupni količini sevanja naravne izpostavljenosti
Pri nekaterih izdelkih, ki nimajo ustreznih standardov in brez reference za korelacijo, je mogoče upoštevati intenzivnost sevanja dejanskega okolja uporabe, skupno količino sevanja zaradi umetno pospešenega staranja pa je treba nadzorovati tako, da je enakovredna skupni količini sevanja naravne izpostavljenosti .
Primer: Kako nadzirati skupno količino sevanja umetno pospešenega staranja
Na območju Pekinga se uporablja določen plastični izdelek, za katerega se pričakuje, da bo nadziral skupno količino sevanja umetno pospešenega staranja, ki bo enakovredna enoletni izpostavljenosti na prostem.
1. korak: Ker je ta izdelek plastični izdelek in se uporablja na prostem, izberite metodo A v GB/T16422.2-1996 "Metode preskusa izpostavljenosti vira plastične laboratorijske svetlobe, 2. del: ksenonska žarnica".
Preskusni pogoji so: intenzivnost sevanja 0.50 W/m2 (340 nm), temperatura table 65 stopinj, temperatura škatle 40 stopinj, relativna vlažnost 50 %, čas pršenja vode/brez pršenja vode 18 min/102 min, neprekinjena svetloba;
2. korak: Celotno letno sevanje v Pekingu je približno 5609 MJ/m2. V skladu z mednarodnim standardom CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Metode testiranja izpostavljenosti plastičnim laboratorijskim svetlobnim virom" za primerjavo spektralne porazdelitve umetnih svetlobnih virov in naravne sončne svetlobe) Del: Citirano v "Xenon Arc svetilka"); od tega ultravijolična in vidna območja (300nm~800nm) predstavljajo 62,2% ali 3489MJ/m2.
3. korak: V skladu z GB/T16422.2-1996
Ko je intenzivnost sevanja 340nm 0,50 W/m2, je intenzivnost sevanja v infrardečem in vidnem območju (300nm~800nm) 550W/m2; čas obsevanja je mogoče izračunati kot 3489X106/550=6.344X106s, kar je 1762h. V skladu s to metodo izračuna je faktor pospeška približno 5. Ker naravno staranje ni preprosta superpozicija intenzivnosti obsevanja, je ugotovljeno le, da material povzroča sončna svetloba.
4. Izbira indikatorjev ocene delovanja za test umetnega pospešenega staranja
Izbor kazalnikov ocenjevanja uspešnosti je obravnavan predvsem z dveh vidikov: uporabe materiala in lastnosti samega materiala.
1. Določite indeks vrednotenja glede na uporabo materiala. Za isto gradivo se lahko zaradi različne uporabe izberejo različni indeksi vrednotenja. Na primer, če se ista barva uporablja za dekoracijo, je treba upoštevati spremembo njenega videza. V GB/T1766-1995 "Ocena staranja premazov barve in laka" so podrobno določene metode ocenjevanja za različne spremembe videza, kot so sijaj, sprememba barve, kreda in pozlačevanje.
Za nekatere funkcionalne premaze, kot so protikorozijski premazi, je sprejemljiva določena stopnja spremembe barve in videza. V tem času so pri izbiri indikatorjev ocenjevanja glavni dejavniki njegova odpornost proti razpokam, stopnja praškasti itd. Je tudi polivinilklorid (PVC). Če se uporablja za izdelavo zgornjih delov čevljev, je treba upoštevati njegovo odpornost na rumenenje. Če se uporablja v deževnih odtočnih ceveh, zahteve za spremembe videza niso visoke, fizikalne in mehanske lastnosti materiala pa se spremenijo, kot je vlečenje. Sprememba natezne trdnosti je glavni ocenjevalni indeks.
2. Indeks vrednotenja določite glede na značilnosti samega materiala. Pri istem materialu različne lastnosti med procesom staranja upadajo z neenakomerno hitrostjo. Z drugimi besedami, nekatere lastnosti so občutljive na okolje in hitro propadajo, kar je glavni dejavnik materialne škode. Pri izbiri indikatorjev vrednotenja je treba izbrati te občutljive lastnosti. Raziskave kažejo, da se pri večini inženirske plastike udarna trdnost močno spremeni in znatno zmanjša med preskusi naravnega staranja.
Zato je treba pri izvajanju preskusov staranja inženirske plastike prednostno izbrati zmanjšanje udarne trdnosti kot indeks ocenjevanja. Tudi udarna trdnost je zelo občutljiva na staranje polipropilena in je glavni pokazatelj za ocenjevanje učinkovitosti staranja. Pri polietilenskih materialih je zmanjšanje raztezka ob pretrganju bolj očitno in je prednostni indeks ocenjevanja. Pri polivinilkloridu tako natezna trdnost kot udarna trdnost relativno hitro padata, zato je treba eno od njiju izbrati za oceno glede na dejansko stanje.
V nacionalnem standardu GB/T8814-2004 "Profili iz neplastificiranega polivinilklorida (PVC-U) za vrata in okna" je kot indikator kvalifikacije izbrana stopnja zadrževanja udarne trdnosti po staranju, večja ali enaka 60 %; v standardu lahke industrije QB/T2480 -2000 cevi in fitingi za deževnico iz trdega polivinilklorida (PVC-U) za gradbeništvo je stopnja zadrževanja natezne trdnosti po staranju večja ali enaka 80 % kot kriterij kvalifikacije.