1. Επιλογή συνθηκών δοκιμής τεχνητής επιταχυνόμενης γήρανσης
Αυτή η ερώτηση μπορεί πραγματικά να γίνει κατανοητή ως ποιοι παράγοντες γήρανσης πρέπει να προσομοιωθούν. Κατά τη χρήση πολυμερών υλικών, πολλοί παράγοντες στο κλιματικό περιβάλλον μπορεί να έχουν επίδραση στη γήρανση των πολυμερών υλικών. Εάν οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν γήρανση είναι γνωστοί εκ των προτέρων, η μέθοδος δοκιμής μπορεί να επιλεγεί με στοχευμένο τρόπο.
Μπορούμε να προσδιορίσουμε τη μέθοδο δοκιμής λαμβάνοντας υπόψη το περιβάλλον μεταφοράς, αποθήκευσης, χρήσης και τον μηχανισμό γήρανσης του υλικού. Για παράδειγμα, τα άκαμπτα προφίλ χλωριούχου πολυβινυλίου κατασκευάζονται από χλωριούχο πολυβινύλιο ως πρώτη ύλη και προστίθενται με πρόσθετα όπως σταθεροποιητές και χρωστικές ουσίες. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε εξωτερικούς χώρους. Λαμβάνοντας υπόψη τον μηχανισμό γήρανσης του PVC, το PVC είναι εύκολο να αποσυντεθεί όταν θερμαίνεται. Λαμβάνοντας υπόψη το περιβάλλον χρήσης, το οξυγόνο, το υπεριώδες φως, η θερμότητα και η υγρασία στον αέρα είναι όλα αίτια γήρανσης του προφίλ.
Επομένως, το εθνικό πρότυπο GB/T8814-2004 "Μη πλαστικοποιημένα προφίλ πολυβινυλοχλωριδίου (PVC-U) για πόρτες και παράθυρα" όχι μόνο ορίζει τη μέθοδο δοκιμής γήρανσης φωτοοξυγόνου, αλλά υιοθετεί επίσης το GB/T16422.2 "Plastic Laboratory Light Source Δοκιμή έκθεσης" Μέρος 2 της μεθόδου: Λαμπτήρας τόξου Xenon παλαίωσε για 4000 ώρες ή 6000 ώρες, προσομοίωση παραγόντων όπως το υπεριώδες φως εξωτερικού χώρου και το ορατό φως, η θερμοκρασία, η υγρασία, οι βροχοπτώσεις κ.λπ. , τοποθετείται στους 150 βαθμούς για 30 λεπτά, οπτική παρατήρηση Ελέγξτε εάν υπάρχουν φυσαλίδες, ρωγμές, κοίλωμα ή διαχωρισμός για να εξετάσετε την αντίσταση στη θερμότητα του προφίλ. Ένα άλλο παράδειγμα είναι ένα προϊόν που η χώρα μου έχει ανταγωνιστικότητα στη διεθνή αγορά: παπούτσια για εξαγωγές εξωτερικού εμπορίου. Κατά τη χρήση, οι υπεριώδεις ακτίνες στο ηλιακό φως είναι η κύρια αιτία αποχρωματισμού και ξεθώριασμα των παπουτσιών. Επομένως, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε ένα κουτί φωτός UV για να ελέγξετε την αντοχή τους στο κιτρίνισμα.
Ο κοινώς χρησιμοποιούμενος θάλαμος δοκιμής αντοχής στο κιτρίνισμα των υποδημάτων χρησιμοποιεί μια λάμπα UV 30W. Το δείγμα απέχει 20 cm από την πηγή φωτός. Η αλλαγή χρώματος παρατηρείται μετά από 3 ώρες έκθεσης. Ταυτόχρονα, κατά τη μεταφορά, το ζεστό, υγρό και σκληρό περιβάλλον στο δοχείο θα προκαλέσει αποχρωματισμό, κηλίδες, ακόμη και αλλοίωση του επάνω μέρους, της σόλας και της κόλλας των παπουτσιών. Ως εκ τούτου, πριν από την αποστολή, είναι απαραίτητο να εξετάσετε τη διεξαγωγή μιας δοκιμής γήρανσης αντοχής στη θερμότητα και την υγρασία για την προσομοίωση του περιβάλλοντος υψηλής θερμότητας και υψηλής υγρασίας στο δοχείο. Σε συνθήκες 70 βαθμών και σχετικής υγρασίας 95%, παρατηρήστε την εμφάνιση και τις αλλαγές χρώματος μετά από 48 ώρες δοκιμής.
2. Επιλογή πηγής φωτός για δοκιμή τεχνητής επιταχυνόμενης γήρανσης
Εργαστηριακή δοκιμή έκθεσης φωτεινής πηγής: Μπορεί να προσομοιώσει ταυτόχρονα το φως, το οξυγόνο, τη θερμότητα, τη βροχόπτωση και άλλους παράγοντες στο ατμοσφαιρικό ορατό περιβάλλον σε ένα θάλαμο δοκιμής. Είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος δοκιμής τεχνητής επιταχυνόμενης γήρανσης. Μεταξύ αυτών των παραγόντων προσομοίωσης, η πηγή φωτός είναι σχετικά σημαντική. Η εμπειρία δείχνει ότι τα μήκη κύματος στο ηλιακό φως που προκαλούν ζημιά στα πολυμερή υλικά συγκεντρώνονται κυρίως στο υπεριώδες φως και σε κάποιο ορατό φως.
Οι τεχνητές πηγές φωτός που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος προσπαθούν να κάνουν την καμπύλη κατανομής του ενεργειακού φάσματος σε αυτό το εύρος μήκους κύματος κοντά στο ηλιακό φάσμα. Η προσομοίωση και ο ρυθμός επιτάχυνσης είναι η κύρια βάση για την επιλογή τεχνητών πηγών φωτός. Μετά από περίπου έναν αιώνα ανάπτυξης, οι εργαστηριακές πηγές φωτός περιλαμβάνουν λαμπτήρες κλειστού τόξου άνθρακα, λαμπτήρες τόξου άνθρακα τύπου ηλιακού φωτός, λαμπτήρες υπεριώδους φθορισμού, λαμπτήρες τόξου xenon, λαμπτήρες υδραργύρου υψηλής πίεσης και άλλες πηγές φωτός για να διαλέξετε. Οι τεχνικές επιτροπές που σχετίζονται με πολυμερή υλικά στον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (ISO) συνιστούν κυρίως τη χρήση τριών πηγών φωτός: λαμπτήρες τόξου ηλιακού άνθρακα, λαμπτήρες υπεριώδους φθορισμού και λαμπτήρες τόξου xenon.
01. Λυχνία τόξου Xenon
Επί του παρόντος πιστεύεται ότι η φασματική κατανομή ενέργειας των λαμπτήρων τόξου ξένον μεταξύ των γνωστών πηγών τεχνητού φωτός είναι περισσότερο παρόμοια με τα υπεριώδη και ορατά μέρη του ηλιακού φωτός. Επιλέγοντας ένα κατάλληλο φίλτρο, το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας βραχέων κυμάτων που υπάρχει στο ηλιακό φως που φτάνει στο έδαφος μπορεί να φιλτραριστεί. Οι λαμπτήρες Xenon έχουν ισχυρή ακτινοβολία στην υπέρυθρη περιοχή των 1000nm~1200nm και παράγουν μεγάλη ποσότητα θερμότητας.
Επομένως, πρέπει να επιλεγεί μια κατάλληλη συσκευή ψύξης για να αφαιρέσει αυτή την ενέργεια. Επί του παρόντος, υπάρχουν στην αγορά δύο μέθοδοι ψύξης για τον εξοπλισμό δοκιμής γήρανσης λαμπτήρων xenon: υδρόψυκτος και αερόψυκτος. Σε γενικές γραμμές, το αποτέλεσμα ψύξης των υδρόψυκτων συσκευών λαμπτήρων xenon είναι καλύτερο από αυτό των αερόψυκτων. Ταυτόχρονα, η δομή είναι πιο περίπλοκη και η τιμή είναι πιο ακριβή. Δεδομένου ότι η ενέργεια του υπεριώδους τμήματος της λάμπας xenon αυξάνεται λιγότερο από τις άλλες δύο πηγές φωτός, είναι η χαμηλότερη από την άποψη του ρυθμού επιτάχυνσης.
02. Λαμπτήρας φθορισμού UV
Θεωρητικά, η ενέργεια βραχέων κυμάτων 300nm~400nm είναι ο κύριος παράγοντας που προκαλεί τη γήρανση. Εάν αυτή η ενέργεια αυξηθεί, μπορεί να επιτευχθεί ταχεία δοκιμή. Η φασματική κατανομή των λαμπτήρων φθορισμού UV συγκεντρώνεται κυρίως στο υπεριώδες τμήμα, έτσι ώστε να μπορεί να επιτύχει υψηλότερους ρυθμούς επιτάχυνσης.
Ωστόσο, οι λαμπτήρες φθορισμού UV όχι μόνο αυξάνουν την υπεριώδη ενέργεια στο φυσικό ηλιακό φως, αλλά και ακτινοβολούν ενέργεια που δεν υπάρχει στο φυσικό φως του ήλιου όταν μετράται στην επιφάνεια της γης, και αυτή η ενέργεια μπορεί να προκαλέσει αφύσικη ζημιά. Επιπλέον, εκτός από την πολύ στενή φασματική γραμμή υδραργύρου, η πηγή φωτός φθορισμού δεν έχει ενέργεια μεγαλύτερη από 375 nm, επομένως τα υλικά που είναι ευαίσθητα στην ενέργεια υπεριώδους ακτινοβολίας μεγαλύτερου μήκους κύματος ενδέχεται να μην αλλάζουν όπως συμβαίνει όταν εκτίθενται στο φυσικό ηλιακό φως. Αυτά τα εγγενή ελαττώματα μπορεί να οδηγήσουν σε αναξιόπιστα αποτελέσματα.
Επομένως, οι λαμπτήρες φθορισμού UV προσομοιώνονται ελάχιστα. Ωστόσο, λόγω του υψηλού ρυθμού επιτάχυνσής του, μπορεί να επιτευχθεί γρήγορος έλεγχος συγκεκριμένων υλικών επιλέγοντας τον κατάλληλο τύπο λαμπτήρα.
03. Λάμπα τόξου άνθρακα από ηλιακό φως
Οι λαμπτήρες τόξου άνθρακα τύπου ηλιακού φωτός χρησιμοποιούνται σήμερα σπάνια στη χώρα μας, αλλά είναι ευρέως χρησιμοποιούμενες πηγές φωτός στην Ιαπωνία. Τα περισσότερα πρότυπα JIS χρησιμοποιούν λαμπτήρες τόξου άνθρακα τύπου ηλιακού φωτός. Πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες στη χώρα μου που είναι κοινοπραξίες με την Ιαπωνία εξακολουθούν να συνιστούν τη χρήση αυτής της πηγής φωτός. Η φασματική κατανομή ενέργειας του ηλιακού λαμπτήρα τόξου άνθρακα είναι επίσης πιο κοντά σε αυτή του ηλιακού φωτός, αλλά οι υπεριώδεις ακτίνες από 370nm έως 390nm συγκεντρώνονται και ενισχύονται. Η προσομοίωση δεν είναι τόσο καλή όσο η λάμπα xenon και ο ρυθμός επιτάχυνσης είναι μεταξύ της λάμπας xenon και της υπεριώδους λάμπας.
3. Προσδιορισμός χρόνου δοκιμής τεχνητής επιταχυνόμενης γήρανσης
1. Ανατρέξτε στα σχετικά πρότυπα και κανονισμούς προϊόντος
Τα σχετικά πρότυπα προϊόντος έχουν ήδη ορίσει τον χρόνο για τη δοκιμή γήρανσης. Χρειάζεται μόνο να βρούμε τα σχετικά πρότυπα και να τα εκτελέσουμε σύμφωνα με το χρόνο που καθορίζεται σε αυτά. Πολλά εθνικά πρότυπα και βιομηχανικά πρότυπα το έχουν ορίσει αυτό.
2. Υπολογισμός βάσει γνωστών συσχετίσεων
Η έρευνα δείχνει ότι η σταθερότητα χρώματος του ABS αξιολογείται μέσω αλλαγών στο χρώμα και του δείκτη κιτρίνισμα. Η τεχνητή επιταχυνόμενη γήρανση έχει καλή συσχέτιση με τη φυσική ατμοσφαιρική έκθεση και ο ρυθμός επιτάχυνσης είναι περίπου 7. Εάν θέλετε να μάθετε την αλλαγή χρώματος ενός συγκεκριμένου υλικού ABS μετά από ένα χρόνο χρήσης σε εξωτερικό χώρο και να χρησιμοποιήσετε τις ίδιες συνθήκες δοκιμής, μπορείτε να ανατρέξετε στο ο ρυθμός επιτάχυνσης για τον προσδιορισμό του επιταχυνόμενου χρόνου γήρανσης 365x24/{3}}h.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, έχει πραγματοποιηθεί πολλή έρευνα σε θέματα συσχέτισης στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, και έχουν προκύψει πολλές σχέσεις μετατροπής. Ωστόσο, λόγω της ποικιλίας των πολυμερών υλικών, των διαφορών στον εξοπλισμό και τις μεθόδους δοκιμών επιταχυνόμενης γήρανσης και των διαφορών στο κλίμα σε διαφορετικούς χρόνους και περιοχές, η σχέση μετατροπής είναι περίπλοκη. Επομένως, κατά την επιλογή της σχέσης μετατροπής, πρέπει να δώσουμε προσοχή στα συγκεκριμένα υλικά, τον εξοπλισμό γήρανσης, τις συνθήκες δοκιμής, τους δείκτες αξιολόγησης απόδοσης και άλλους παράγοντες που παράγουν τη συσχέτιση.
3. Ελέγξτε τη συνολική ποσότητα της τεχνητά επιταχυνόμενης ακτινοβολίας γήρανσης ώστε να είναι ισοδύναμη με τη συνολική ποσότητα της φυσικής ακτινοβολίας έκθεσης
Για ορισμένα προϊόντα που δεν έχουν αντίστοιχα πρότυπα και δεν υπάρχει αναφορά για συσχέτιση, μπορεί να ληφθεί υπόψη η ένταση ακτινοβολίας του πραγματικού περιβάλλοντος χρήσης και η συνολική ποσότητα της τεχνητά επιταχυνόμενης ακτινοβολίας γήρανσης θα πρέπει να ελέγχεται ώστε να είναι ισοδύναμη με τη συνολική ποσότητα ακτινοβολίας φυσικής έκθεσης .
Παράδειγμα: Πώς να ελέγξετε τη συνολική ποσότητα ακτινοβολίας της τεχνητής επιταχυνόμενης γήρανσης
Ένα συγκεκριμένο πλαστικό προϊόν χρησιμοποιείται στην περιοχή του Πεκίνου και αναμένεται να ελέγχει τη συνολική ποσότητα ακτινοβολίας της τεχνητά επιταχυνόμενης γήρανσης που ισοδυναμεί με ένα έτος έκθεσης σε εξωτερικούς χώρους.
Βήμα 1: Εφόσον αυτό το προϊόν είναι πλαστικό προϊόν και χρησιμοποιείται σε εξωτερικούς χώρους, επιλέξτε Μέθοδος Α στο GB/T16422.2-1996 "Μέθοδοι δοκιμής έκθεσης στην πηγή φωτός πλαστικού εργαστηρίου Μέρος 2: Λυχνία τόξου Xenon".
Οι συνθήκες δοκιμής είναι: ένταση ακτινοβολίας 0.50W/m2 (340nm), θερμοκρασία μαυροπίνακα 65 μοίρες, θερμοκρασία κουτιού 40 μοίρες, σχετική υγρασία 50%, χρόνος ψεκασμού νερού/χωρίς χρόνος ψεκασμού νερού 18 λεπτά/102 λεπτά, συνεχές φως.
Βήμα 2: Η συνολική ετήσια ακτινοβολία στο Πεκίνο είναι περίπου 5609 MJ/m2. Σύμφωνα με το διεθνές πρότυπο CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Μέθοδοι δοκιμής Plastic Laboratory Light Source Exposure" για σύγκριση της φασματικής κατανομής των πηγών τεχνητής φωτός και του φυσικού ηλιακού φωτός) Μέρος: Αναφέρεται στο "Xenon Arc Λάμπα"); εκ των οποίων οι υπεριώδεις και ορατές περιοχές (300nm~800nm) αντιπροσωπεύουν το 62,2%, ή 3489MJ/m2.
Βήμα 3: Σύμφωνα με το GB/T16422.2-1996
Όταν η ένταση ακτινοβολίας 340nm είναι 0,50 W/m2, η ένταση ακτινοβολίας στις υπέρυθρες και ορατές περιοχές (300nm~800nm) είναι 550W/m2. ο χρόνος ακτινοβολίας μπορεί να υπολογιστεί ως 3489X106/550=6.344X106s, που είναι 1762h. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο υπολογισμού, ο συντελεστής επιτάχυνσης είναι περίπου 5. Δεδομένου ότι η φυσική γήρανση δεν είναι μια απλή υπέρθεση της έντασης της ακτινοβολίας, προσδιορίζεται μόνο ότι το φως του ήλιου προκαλεί το υλικό.
4. Επιλογή δεικτών αξιολόγησης απόδοσης για τεστ τεχνητής επιταχυνόμενης γήρανσης
Η επιλογή των δεικτών αξιολόγησης απόδοσης εξετάζεται κυρίως από δύο πτυχές: τη χρήση του υλικού και τα χαρακτηριστικά του ίδιου του υλικού.
1. Προσδιορίστε τον δείκτη αξιολόγησης ανάλογα με τη χρήση του υλικού. Για το ίδιο υλικό, λόγω των διαφορετικών χρήσεών του, μπορούν να επιλεγούν διαφορετικοί δείκτες αξιολόγησης. Για παράδειγμα, εάν το ίδιο χρώμα χρησιμοποιείται για διακόσμηση, πρέπει να ληφθεί υπόψη η αλλαγή στην εμφάνισή του. Στο GB/T1766-1995 "Βαθμολογία παλαίωσης επιστρώσεων χρωμάτων και βερνικιών", καθορίζονται λεπτομερώς οι μέθοδοι αξιολόγησης για διάφορες αλλαγές εμφάνισης, όπως γυαλάδα, αλλαγή χρώματος, κιμωλίαση και χρυσαφί φινίρισμα.
Για ορισμένες λειτουργικές επιστρώσεις, όπως αντιδιαβρωτικές επικαλύψεις, ένας ορισμένος βαθμός αλλαγής χρώματος και εμφάνισης είναι αποδεκτός. Αυτή τη στιγμή, κατά την επιλογή των δεικτών αξιολόγησης, τα κύρια ζητήματα είναι η αντοχή του σε ρωγμές, ο βαθμός σκόνης κ.λπ. Είναι επίσης χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC). Εάν χρησιμοποιείται για την κατασκευή του πάνω μέρους των παπουτσιών, πρέπει να ληφθεί υπόψη η αντοχή του στο κιτρίνισμα. Εάν χρησιμοποιείται σε σωλήνες βροχής, οι απαιτήσεις για αλλαγές εμφάνισης δεν είναι υψηλές και οι φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του υλικού αλλάζουν, όπως το τράβηγμα Η αλλαγή στην αντοχή σε εφελκυσμό είναι ο κύριος δείκτης αξιολόγησης.
2. Προσδιορίστε τον δείκτη αξιολόγησης με βάση τα χαρακτηριστικά του ίδιου του υλικού. Για το ίδιο υλικό, οι διαφορετικές ιδιότητες μειώνονται με άνισο ρυθμό κατά τη διαδικασία γήρανσης. Με άλλα λόγια, ορισμένες ιδιότητες είναι ευαίσθητες στο περιβάλλον και μειώνονται γρήγορα, που είναι ο κύριος παράγοντας που προκαλεί υλικές ζημιές. Κατά την επιλογή δεικτών αξιολόγησης, θα πρέπει να επιλέγονται αυτές οι ευαίσθητες ιδιότητες. Η έρευνα δείχνει ότι για τα περισσότερα πλαστικά μηχανικής, η αντοχή στην κρούση αλλάζει πολύ και μειώνεται σημαντικά κατά τη διάρκεια των δοκιμών φυσικής γήρανσης.
Επομένως, κατά τη διεξαγωγή δοκιμών γήρανσης πλαστικών μηχανικής, θα πρέπει να δίνεται προτεραιότητα στην επιλογή της μείωσης της αντοχής σε κρούση ως δείκτη αξιολόγησης. Η αντοχή στην κρούση είναι επίσης πολύ ευαίσθητη στη γήρανση του πολυπροπυλενίου και είναι ο κύριος δείκτης για την αξιολόγηση της απόδοσης γήρανσης. Για τα υλικά πολυαιθυλενίου, η μείωση της επιμήκυνσης κατά τη θραύση είναι πιο εμφανής και αποτελεί τον δείκτη αξιολόγησης προτεραιότητας. Για το πολυβινυλοχλωρίδιο, τόσο η αντοχή σε εφελκυσμό όσο και η αντοχή σε κρούση μειώνονται σχετικά γρήγορα και ένα από αυτά θα πρέπει να επιλεγεί για αξιολόγηση με βάση την πραγματική κατάσταση.
Στο εθνικό πρότυπο GB/T8814-2004 "Μη πλαστικοποιημένα προφίλ πολυβινυλοχλωριδίου (PVC-U) για πόρτες και παράθυρα", επιλέγεται ως δείκτης πιστοποίησης το ποσοστό διατήρησης αντοχής στην κρούση μετά τη γήρανση Μεγαλύτερο ή ίσο με 60%. στο πρότυπο της ελαφριάς βιομηχανίας QB/T2480 -2000 Σωλήνες και εξαρτήματα ομβρίων υδάτων από άκαμπτο πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC-U) για κατασκευή, ο ρυθμός διατήρησης της αντοχής σε εφελκυσμό μετά τη γήρανση είναι μεγαλύτερος ή ίσος με 80% ως κριτήριο πιστοποίησης.