1. Вибір умов випробування штучного прискореного старіння
Це питання насправді можна зрозуміти як те, які фактори старіння слід моделювати. Під час використання полімерних матеріалів багато факторів кліматичного середовища можуть впливати на старіння полімерних матеріалів. Якщо основні чинники старіння відомі заздалегідь, метод тестування можна підібрати цілеспрямовано.
Ми можемо визначити метод випробування, враховуючи транспортування, зберігання, середовище використання та механізм старіння матеріалу. Наприклад, жорсткі полівінілхлоридні профілі виготовляються з полівінілхлориду як сировини та додають такі добавки, як стабілізатори та пігменти. В основному їх використовують на відкритому повітрі. Враховуючи механізм старіння ПВХ, ПВХ легко розкладається при нагріванні; беручи до уваги середовище використання, кисень, ультрафіолетове світло, тепло та вологість у повітрі є причинами старіння профілю.
Таким чином, національний стандарт GB/T8814-2004 «Профілі з непластифікованого полівінілхлориду (PVC-U) для дверей і вікон» не лише визначає метод випробування фотокисневим старінням, але також приймає GB/T16422.2 «Пластикове лабораторне джерело світла». Випробування на вплив» Частина 2 методу: старіння ксенонової дугової лампи протягом 4000 годин або 6000 годин, симуляція факторів, таких як зовнішнє ультрафіолетове та видиме світло, температура, вологість, кількість опадів тощо, а також передбачає термічне кисневе старіння: стан після нагрівання , поміщений при 150 градусах на 30 хвилин, візуальний огляд. Перевірте, чи немає бульбашок, тріщин, точок або відривів, щоб перевірити термостійкість профілю. Іншим прикладом є товар, який моєї країни є конкурентоспроможним на міжнародному ринку: зовнішня торгівля експортним взуттям. Під час використання ультрафіолетові промені на сонці є основною причиною зміни кольору та вицвітання взуття. Тому для перевірки їх стійкості до пожовтіння необхідно використовувати УФ-світло.
Зазвичай у камері для випробування стійкості до пожовтіння взуття використовується УФ-лампа потужністю 30 Вт. Зразок знаходиться на відстані 20 см від джерела світла. Зміна кольору спостерігається через 3 години витримки. У той же час під час транспортування гаряче, вологе та суворе середовище в контейнері спричинить зміну кольору, плями та навіть псування верху взуття, підошви та клею. Тому перед транспортуванням необхідно розглянути можливість проведення тесту на стійкість до тепла та вологості, щоб імітувати високу температуру та високу вологість у контейнері. За умов 70 градусів і відносної вологості 95% спостерігайте за зовнішнім виглядом і зміною кольору після 48 годин тестування.
2. Вибір джерела світла для тесту на штучне прискорене старіння
Лабораторний тест на вплив джерела світла: він може одночасно імітувати світло, кисень, тепло, опади та інші фактори в атмосферному видимому середовищі в тестовій камері. Це широко використовуваний метод тестування на штучне прискорене старіння. Серед цих факторів моделювання джерело світла є відносно важливим. Досвід показує, що довжини хвиль сонячного світла, які спричиняють пошкодження полімерних матеріалів, зосереджені в основному в ультрафіолетовому світлі та частково у видимому світлі.
Використовувані в даний час штучні джерела світла прагнуть зробити криву розподілу спектру енергії в цьому діапазоні довжин хвиль близькою до сонячного спектру. Моделювання та швидкість прискорення є основною основою для вибору штучних джерел світла. Після приблизно століття розвитку лабораторні джерела світла включають закриті вугільні дугові лампи, вугільні дугові лампи сонячного типу, флуоресцентні ультрафіолетові лампи, ксенонові дугові лампи, ртутні лампи високого тиску та інші джерела світла на вибір. Технічні комітети, пов’язані з полімерними матеріалами в Міжнародній організації зі стандартизації (ISO), переважно рекомендують використовувати три джерела світла: сонячні вугільні дугові лампи, флуоресцентні ультрафіолетові лампи та ксенонові дугові лампи.
01. Ксенонова дугова лампа
В даний час вважається, що спектральний розподіл енергії ксенонових ламп серед відомих штучних джерел світла найбільш схожий на ультрафіолетову і видиму частини сонячного світла. Вибравши відповідний фільтр, можна відфільтрувати більшу частину короткохвильового випромінювання сонячного світла, яке досягає землі. Ксенонові лампи мають сильне випромінювання в інфрачервоній області 1000-1200 нм і виділяють велику кількість тепла.
Тому необхідно вибрати відповідний охолоджуючий пристрій, щоб забрати цю енергію. Наразі на ринку існує два методи охолодження обладнання для тестування старіння ксенонових ламп: з водяним і повітряним охолодженням. Загалом, ефект охолодження пристроїв з ксеноновими лампами з водяним охолодженням кращий, ніж у пристроїв з повітряним охолодженням. При цьому конструкція складніша, а ціна дорожча. Оскільки енергія ультрафіолетової частини ксенонової лампи збільшується менше, ніж двох інших джерел світла, вона є найменшою за швидкістю прискорення.
02. Люмінесцентна УФ лампа
Теоретично короткохвильова енергія 300-400 нм є основним фактором, що спричиняє старіння. Якщо цю енергію збільшити, можна досягти швидкого тестування. Спектральний розподіл люмінесцентних ультрафіолетових ламп в основному зосереджений в ультрафіолетовій частині, тому вони можуть досягати більш високих показників прискорення.
Однак флуоресцентні ультрафіолетові лампи не тільки збільшують ультрафіолетову енергію в природному сонячному світлі, але також випромінюють енергію, якої немає в природному сонячному світлі, виміряному на земній поверхні, і ця енергія може завдати неприродної шкоди. Крім того, за винятком дуже вузької спектральної лінії ртуті, флуоресцентне джерело світла не має енергії вище 375 нм, тому матеріали, чутливі до УФ-випромінювання з довшою довжиною хвилі, можуть не змінюватися, як це відбувається під дією природного сонячного світла. Ці властиві недоліки можуть призвести до ненадійних результатів.
Тому люмінесцентні УФ-лампи погано імітуються. Однак завдяки високій швидкості прискорення швидкого екранування конкретних матеріалів можна досягти, вибравши відповідний тип лампи.
03. Вугільна дугова лампа Sunlight
Вугільні дугові лампи сонячного світла в даний час рідко використовуються в нашій країні, але в Японії вони є широко використовуваними джерелами світла. У більшості стандартів JIS використовуються вугільні дугові лампи сонячного світла. Багато автомобільних компаній у моїй країні, які є спільними підприємствами з Японією, все ще рекомендують використовувати це джерело світла. Спектральний розподіл енергії сонячної вуглецевої дугової лампи також ближчий до сонячного світла, але ультрафіолетові промені від 370 нм до 390 нм концентруються та посилюються. Симуляція не така хороша, як ксенонова лампа, а швидкість прискорення знаходиться між ксеноновою та ультрафіолетовою лампами.
3. Визначення часу випробувань на штучне прискорене старіння
1. Зверніться до відповідних стандартів і правил продукції
Відповідні стандарти на продукцію вже передбачили час перевірки старіння. Нам потрібно лише знайти відповідні стандарти та виконати їх відповідно до зазначеного в них часу. Це передбачено багатьма національними та галузевими стандартами.
2. Розрахунок на основі відомих кореляцій
Дослідження показують, що стабільність кольору АБС оцінюється через зміни кольору та індексу пожовтіння. Штучне прискорене старіння має хорошу кореляцію з природним атмосферним впливом, і швидкість прискорення становить близько 7. Якщо ви хочете знати зміну кольору певного ABS-матеріалу після одного року використання на відкритому повітрі та використовувати ті самі умови тестування, ви можете звернутися до швидкість прискорення для визначення часу прискореного старіння 365x24/7=1251 год.
Протягом тривалого часу було проведено багато досліджень з питань кореляції в країні та за кордоном, і було виведено багато відносин перетворення. Однак через різноманітність полімерних матеріалів, відмінності в обладнанні та методах випробування прискореного старіння, а також відмінності в кліматі в різні часи та регіони взаємозв’язок перетворення є складним. Тому, вибираючи співвідношення перетворення, ми повинні звернути увагу на конкретні матеріали, старіння обладнання, умови випробувань, показники оцінки ефективності та інші фактори, які виводять кореляцію.
3. Контролюйте загальну кількість штучно прискореного старіння радіації, щоб вона була еквівалентна загальній кількості природного опромінення.
Для деяких продуктів, які не мають відповідних стандартів і немає посилань для кореляції, інтенсивність випромінювання фактичного середовища використання може бути розглянута, і загальна кількість штучно прискореного старіння випромінювання повинна контролюватися, щоб бути еквівалентною загальній кількості природного випромінювання. .
Приклад: як контролювати загальну кількість радіації штучного прискореного старіння
Певний пластиковий виріб використовується в районі Пекіна, і очікується, що він контролюватиме загальну кількість радіації штучно прискореного старіння, еквівалентну одному року перебування на відкритому повітрі.
Крок 1. Оскільки цей продукт є пластиковим виробом і використовується поза приміщеннями, виберіть метод A у GB/T16422.2-1996 «Методи випробування на вплив пластикових лабораторних джерел світла, частина 2: Ксенонова дугова лампа».
Умови випробування: інтенсивність опромінення 0.50 Вт/м2 (340 нм), температура дошки 65 градусів, температура коробки 40 градусів, відносна вологість 50%, час розпилення води/без розпилення води 18 хвилин/102 хвилини, безперервне світло;
Крок 2: Загальна річна радіація в Пекіні становить приблизно 5609 МДж/м2. Згідно з міжнародним стандартом CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 «Методи випробування впливу пластикових лабораторних джерел світла» для порівняння спектрального розподілу штучних джерел світла та природного сонячного світла) Частина: цитується в «Xenon Arc Лампа»); з яких на ультрафіолетову та видиму області (300-800 нм) припадає 62,2%, або 3489 МДж/м2.
Крок 3: відповідно до GB/T16422.2-1996
Коли інтенсивність випромінювання 340нм становить 0,50 Вт/м2, інтенсивність випромінювання в інфрачервоній та видимій областях (300нм~800нм) становить 550Вт/м2; час опромінення можна розрахувати як 3489X106/550=6.344X106s, що становить 1762 години. Відповідно до цього методу розрахунку, коефіцієнт прискорення становить близько 5. Оскільки природне старіння не є простою суперпозицією інтенсивності випромінювання, визначається лише те, що сонячне світло спричиняє матеріал.
4. Вибір показників оцінки ефективності для тесту на штучне прискорене старіння
Вибір показників оцінки ефективності в основному розглядається з двох аспектів: використання матеріалу та характеристики самого матеріалу.
1. Визначити індекс оцінки за використанням матеріалу. Для одного і того ж матеріалу, через його різне використання, можуть бути обрані різні індекси оцінки. Наприклад, якщо для оздоблення використовується та ж фарба, необхідно враховувати зміну її зовнішнього вигляду. У GB/T1766-1995 «Рейтинг старіння лакофарбових покриттів» детально описано методи оцінки різноманітних змін зовнішнього вигляду, таких як блиск, зміна кольору, крейда та оздоблення.
Для деяких функціональних покриттів, таких як антикорозійні покриття, допустимі певні зміни кольору та зовнішнього вигляду. На даний момент при виборі оціночних показників основними міркуваннями є його стійкість до розтріскування, ступінь попудреності тощо. Це також полівінілхлорид (ПВХ). Якщо він використовується для виготовлення верху взуття, необхідно враховувати його стійкість до пожовтіння. Якщо він використовується в дощових водостічних трубах, вимоги до зміни зовнішнього вигляду невисокі, а фізичні та механічні властивості матеріалу змінюються, наприклад, витягування. Зміна міцності на розрив є основним показником оцінки.
2. Визначити індекс оцінки за характеристиками самого матеріалу. Для того самого матеріалу різні властивості погіршуються з неоднаковою швидкістю в процесі старіння. Іншими словами, певні властивості чутливі до навколишнього середовища та швидко погіршуються, що є основним фактором, що спричиняє матеріальні збитки. При виборі показників оцінки слід вибирати ці чутливі властивості. Дослідження показують, що для більшості інженерних пластмас ударна міцність сильно змінюється та значно зменшується під час випробувань на природне старіння.
Тому при проведенні випробувань конструкційних пластмас на старіння пріоритетним має бути вибір показника оцінки зниження ударної міцності. Ударна міцність також дуже чутлива до старіння поліпропілену і є основним показником для оцінки ефективності старіння. Для поліетиленових матеріалів зниження подовження при розриві є більш очевидним і є пріоритетним показником оцінки. Для полівінілхлориду як міцність на розрив, так і ударна міцність зменшуються відносно швидко, і один з них слід вибрати для оцінки на основі фактичної ситуації.
У національному стандарті GB/T8814-2004 «Профілі з непластифікованого полівінілхлориду (ПВХ-U) для дверей і вікон» показник збереження ударної міцності після старіння більше або дорівнює 60% вибрано як кваліфікаційний показник; у стандарті легкої промисловості QB/T2480 -2000 жорсткі полівінілхлоридні (PVC-U) дощові труби та фітинги для будівництва коефіцієнт збереження міцності на розрив після старіння є більшим або дорівнює 80% як критерій кваліфікації.