1. Výber podmienok testu umelého zrýchleného starnutia
Túto otázku možno v skutočnosti chápať tak, aké faktory starnutia by sa mali simulovať. Počas používania polymérnych materiálov môže mať na starnutie polymérnych materiálov vplyv mnoho faktorov v klimatickom prostredí. Ak sú hlavné faktory spôsobujúce starnutie vopred známe, testovaciu metódu je možné zvoliť cielene.
Skúšobnú metódu môžeme určiť zvážením prepravy, skladovania, prostredia používania a mechanizmu starnutia materiálu. Napríklad pevné polyvinylchloridové profily sa vyrábajú z polyvinylchloridu ako suroviny a pridávajú sa k nim prísady, ako sú stabilizátory a pigmenty. Používajú sa hlavne v exteriéri. Vzhľadom na mechanizmus starnutia PVC sa PVC pri zahrievaní ľahko rozkladá; s ohľadom na prostredie použitia, kyslík, ultrafialové svetlo, teplo a vlhkosť vo vzduchu sú všetky príčiny starnutia profilu.
Preto národná norma GB/T8814-2004 „Profily z nemäkčeného polyvinylchloridu (PVC-U) pre dvere a okná“ nielenže stanovuje skúšobnú metódu starnutia fotokyslíkom, ale prijíma aj GB/T16422.2 „Plastový laboratórny svetelný zdroj Expozičný test" Časť 2 metódy: starnutie xenónovej oblúkovej lampy počas 4000 h alebo 6000 h, simulujúce faktory, ako je vonkajšie ultrafialové a viditeľné svetlo, teplota, vlhkosť, zrážky atď., a tiež stanovuje položky tepelného starnutia kyslíkom: stav po zahriatí , umiestnené pri 150 stupňoch po dobu 30 minút, vizuálne pozorovanie Skontrolujte, či sa v profile nenachádzajú bubliny, praskliny, jamky alebo oddeľovanie, aby ste zistili tepelnú odolnosť profilu. Ďalším príkladom je produkt, ktorý má moja krajina konkurencieschopnosť na medzinárodnom trhu: zahraničný obchod a export obuvi. Počas používania sú ultrafialové lúče v slnečnom svetle hlavnou príčinou zmeny farby a vyblednutia obuvi. Preto je potrebné použiť UV lampu na testovanie ich odolnosti voči žltnutiu.
Bežne používaná skúšobná komora na odolnosť obuvi voči žltnutiu používa 30W UV lampu. Vzorka je vzdialená 20 cm od svetelného zdroja. Zmena farby sa pozoruje po 3 hodinách expozície. Zároveň počas prepravy horúce, vlhké a drsné prostredie v kontajneri spôsobí zmenu farby, škvrny a dokonca aj poškodenie zvršku topánok, podrážok a lepidla. Preto je pred odoslaním potrebné zvážiť vykonanie testu starnutia odolnosti voči teplu a vlhkosti, aby sa simulovalo prostredie s vysokou teplotou a vysokou vlhkosťou v kontajneri. V podmienkach 70 stupňov a 95% relatívnej vlhkosti pozorujte zmeny vzhľadu a farby po 48 hodinách testovania.
2. Výber svetelného zdroja pre test umelého zrýchleného starnutia
Laboratórny test expozície svetelného zdroja: Môže simultánne simulovať svetlo, kyslík, teplo, zrážky a ďalšie faktory v atmosférickom viditeľnom prostredí v testovacej komore. Je to bežne používaná testovacia metóda umelého zrýchleného starnutia. Spomedzi týchto simulačných faktorov je pomerne dôležitý svetelný zdroj. Skúsenosti ukazujú, že vlnové dĺžky slnečného žiarenia, ktoré spôsobujú poškodenie polymérnych materiálov, sa sústreďujú hlavne v ultrafialovom svetle a časti viditeľného svetla.
V súčasnosti používané zdroje umelého svetla sa snažia o to, aby sa krivka rozloženia energetického spektra v tomto rozsahu vlnových dĺžok priblížila slnečnému spektru. Simulácia a rýchlosť zrýchlenia sú hlavným základom pre výber umelých svetelných zdrojov. Po približne storočí vývoja laboratórne svetelné zdroje zahŕňajú uzavreté uhlíkové oblúkové lampy, slnečné uhlíkové oblúkové lampy, fluorescenčné ultrafialové lampy, xenónové oblúkové lampy, vysokotlakové ortuťové výbojky a ďalšie svetelné zdroje, z ktorých si môžete vybrať. Technické výbory týkajúce sa polymérnych materiálov v Medzinárodnej organizácii pre normalizáciu (ISO) odporúčajú najmä používanie troch svetelných zdrojov: solárne uhlíkové oblúkové lampy, fluorescenčné ultrafialové lampy a xenónové oblúkové lampy.
01. Xenónová oblúková lampa
V súčasnosti sa verí, že spektrálna distribúcia energie xenónových oblúkových lámp medzi známymi zdrojmi umelého svetla je najviac podobná ultrafialovým a viditeľným častiam slnečného žiarenia. Výberom vhodného filtra je možné odfiltrovať väčšinu krátkovlnného žiarenia prítomného v slnečnom svetle dopadajúceho na zem. Xenónové výbojky majú silné žiarenie v infračervenej oblasti 1000nm~1200nm a vytvárajú veľké množstvo tepla.
Preto treba zvoliť vhodné chladiace zariadenie, ktoré túto energiu odoberie. V súčasnosti existujú na trhu dva spôsoby chladenia zariadení na testovanie starnutia xenónových lámp: chladenie vodou a chladenie vzduchom. Všeobecne možno povedať, že chladiaci účinok vodou chladených xenónových výbojok je lepší ako vzduchom chladených. Zároveň je štruktúra zložitejšia a cena je drahšia. Keďže energia ultrafialovej časti xenónovej výbojky sa zvyšuje menej ako u ostatných dvoch svetelných zdrojov, je z hľadiska rýchlosti zrýchlenia najnižšia.
02. Fluorescenčná UV lampa
Teoreticky je hlavným faktorom spôsobujúcim starnutie krátkovlnná energia 300nm~400nm. Ak sa táto energia zvýši, možno dosiahnuť rýchle testovanie. Spektrálna distribúcia fluorescenčných UV lámp je sústredená hlavne v ultrafialovej časti, takže môže dosiahnuť vyššie rýchlosti zrýchlenia.
Fluorescenčné UV lampy však nielen zvyšujú ultrafialovú energiu v prirodzenom slnečnom svetle, ale pri meraní na zemskom povrchu vyžarujú aj energiu, ktorá sa v prirodzenom slnečnom svetle nenachádza a táto energia môže spôsobiť neprirodzené škody. Okrem toho, okrem veľmi úzkej ortuťovej spektrálnej čiary, zdroj fluorescenčného svetla nemá energiu vyššiu ako 375 nm, takže materiály, ktoré sú citlivé na UV energiu s dlhšími vlnovými dĺžkami, sa nemusia meniť tak, ako keď sú vystavené prirodzenému slnečnému žiareniu. Tieto prirodzené chyby môžu viesť k nespoľahlivým výsledkom.
Preto sa fluorescenčné UV lampy zle simulujú. Vďaka vysokej rýchlosti zrýchlenia je však možné výberom vhodného typu lampy dosiahnuť rýchle tienenie špecifických materiálov.
03. Uhlíková oblúková lampa Sunlight
Uhlíkové oblúkové lampy typu slnečného svetla sa u nás v súčasnosti používajú zriedka, v Japonsku sú však široko používanými svetelnými zdrojmi. Väčšina noriem JIS používa uhlíkové oblúkové lampy slnečného typu. Mnoho automobilových spoločností v mojej krajine, ktoré sú spoločnými podnikmi s Japonskom, stále odporúča používanie tohto svetelného zdroja. Spektrálna distribúcia energie solárnej uhlíkovej oblúkovej lampy je tiež bližšie k slnečnému žiareniu, ale ultrafialové lúče od 370 nm do 390 nm sú koncentrované a zosilnené. Simulácia nie je taká dobrá ako pri xenónovej výbojke a rýchlosť zrýchlenia je medzi xenónovou výbojkou a ultrafialovou výbojkou.
3. Stanovenie skúšobného času umelého zrýchleného starnutia
1. Pozrite si príslušné normy a predpisy pre výrobky
Príslušné normy produktov už stanovili čas skúšky starnutia. Potrebujeme iba nájsť príslušné normy a vykonať ich podľa času, ktorý je v nich uvedený. Stanovujú to mnohé národné normy a priemyselné normy.
2. Výpočet založený na známych koreláciách
Výskum ukazuje, že farebná stálosť ABS sa hodnotí prostredníctvom zmien farby a indexu žltnutia. Umelé zrýchlené starnutie má dobrú koreláciu s prirodzenou atmosférickou expozíciou a miera zrýchlenia je približne 7. Ak chcete poznať zmenu farby určitého ABS materiálu po jednom roku používania vonku a použiť rovnaké testovacie podmienky, môžete sa obrátiť na rýchlosť zrýchlenia na určenie doby zrýchleného starnutia 365x24/7=1251h.
O problematike korelácií sa doma i v zahraničí dlhodobo robilo množstvo výskumov a odvodili sa mnohé konverzné vzťahy. Avšak kvôli rôznorodosti polymérnych materiálov, rozdielom v testovacích zariadeniach a metódach zrýchleného starnutia a rozdielom v klíme v rôznych časoch a regiónoch je vzťah konverzie komplikovaný. Preto pri výbere konverzného vzťahu musíme venovať pozornosť konkrétnym materiálom, zariadeniam na starnutie, testovacím podmienkam, ukazovateľom hodnotenia výkonu a ďalším faktorom, ktoré koreláciu odvodzujú.
3. Kontrolujte celkové množstvo žiarenia umelo urýchleného starnutia tak, aby bolo ekvivalentné celkovému množstvu prirodzeného ožiarenia
Pre niektoré produkty, ktoré nemajú zodpovedajúce normy a žiadny odkaz na koreláciu, možno zvážiť intenzitu žiarenia skutočného prostredia používania a celkové množstvo žiarenia umelo urýchleného starnutia by sa malo kontrolovať tak, aby bolo ekvivalentné celkovému množstvu žiarenia prirodzeného ožiarenia. .
Príklad: Ako kontrolovať celkové množstvo žiarenia umelého zrýchleného starnutia
V oblasti Pekingu sa používa určitý plastový výrobok a očakáva sa, že bude kontrolovať celkové množstvo žiarenia pri umelo zrýchlenom starnutí, ktoré bude ekvivalentné jednému roku vystavenia vonkajšiemu prostrediu.
Krok 1: Keďže tento výrobok je plastový výrobok a používa sa vonku, vyberte metódu A v GB/T16422.2-1996 "Plastové laboratórne testovacie metódy vystavenia svetelnému zdroju, časť 2: Xenónová oblúková lampa".
Podmienky testu sú: intenzita ožiarenia 0,50 W/m2 (340 nm), teplota tabule 65 stupňov , teplota v boxe 40 stupňov , relatívna vlhkosť 50 %, čas striekania vodou / čas striekania bez vody 18 minút/102 minút, nepretržité svetlo;
Krok 2: Celková ročná radiácia v Pekingu je asi 5609 MJ/m2. Podľa medzinárodného štandardu CIENo85-1989 (GB/T16422.{5}} „Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Methods“ na porovnanie spektrálneho rozloženia zdrojov umelého svetla a prirodzeného slnečného svetla) Časť: Citované v „Xenon Arc Lampa"); z toho ultrafialové a viditeľné oblasti (300nm~800nm) predstavujú 62,2% alebo 3489MJ/m2.
Krok 3: Podľa GB/T16422.2-1996
Keď je intenzita žiarenia 340nm 0,50W/m2, intenzita žiarenia v infračervenej a viditeľnej oblasti (300nm~800nm) je 550W/m2; čas ožiarenia možno vypočítať ako 3489X106/550=6.344X106s, čo je 1762h. Podľa tejto metódy výpočtu je faktor zrýchlenia asi 5. Keďže prirodzené starnutie nie je jednoduchou superpozíciou intenzity ožiarenia, je len určené, že materiál spôsobuje slnečné svetlo.
4. Výber ukazovateľov hodnotenia výkonnosti pre test umelého zrýchleného starnutia
Výber ukazovateľov hodnotenia výkonu sa posudzuje najmä z dvoch hľadísk: použitia materiálu a vlastností samotného materiálu.
1. Stanovte index hodnotenia podľa použitia materiálu. Pre ten istý materiál možno v dôsledku jeho odlišného použitia zvoliť rôzne hodnotiace indexy. Napríklad, ak sa na dekoráciu použije rovnaký náter, treba zvážiť zmenu jeho vzhľadu. V GB/T1766-1995 „Hodnotenie starnutia náterov farieb a lakov“ sú podrobne špecifikované metódy hodnotenia rôznych zmien vzhľadu, ako je lesk, zmena farby, kriedovanie a úprava zlata.
Pre niektoré funkčné nátery, ako sú antikorózne nátery, je určitý stupeň farebných a vzhľadových zmien akceptovateľný. V súčasnosti sa pri výbere hodnotiacich ukazovateľov berie do úvahy predovšetkým jeho odolnosť proti praskaniu, stupeň práškovania atď. Je to tiež polyvinylchlorid (PVC). Ak sa z neho vyrábajú zvršky topánok, treba zvážiť jeho odolnosť voči žltnutiu. Ak sa používa v dažďových zvodoch, požiadavky na zmeny vzhľadu nie sú vysoké a menia sa fyzikálne a mechanické vlastnosti materiálu, ako je ťah. Hlavným hodnotiacim indexom je zmena pevnosti v ťahu.
2. Stanovte index hodnotenia na základe vlastností samotného materiálu. Pre ten istý materiál rôzne vlastnosti počas procesu starnutia klesajú nerovnakou rýchlosťou. Inými slovami, určité vlastnosti sú citlivé na životné prostredie a rýchlo upadajú, čo je hlavný faktor spôsobujúci materiálne škody. Pri výbere hodnotiacich ukazovateľov by sa mali zvoliť tieto citlivé vlastnosti. Výskum ukazuje, že pre väčšinu technických plastov sa rázová húževnatosť výrazne mení a výrazne klesá počas testov prirodzeného starnutia.
Preto pri vykonávaní skúšok starnutia technických plastov by sa ako hodnotiaci index mal uprednostniť výber poklesu rázovej húževnatosti. Rázová húževnatosť je tiež veľmi citlivá na starnutie polypropylénu a je hlavným ukazovateľom pre hodnotenie starnutia. Pri polyetylénových materiáloch je pokles predĺženia pri pretrhnutí zreteľnejší a je prioritným hodnotiacim indexom. V prípade polyvinylchloridu sa pevnosť v ťahu aj rázová húževnatosť pomerne rýchlo znižujú a jeden z nich by sa mal vybrať na vyhodnotenie na základe skutočnej situácie.
V národnej norme GB/T8814-2004 „Profily z nemäkčeného polyvinylchloridu (PVC-U) pre dvere a okná“ je miera zachovania rázovej húževnatosti po starnutí vybraná ako kvalifikačný indikátor väčšia alebo rovná 60 %. v štandarde ľahkého priemyslu QB/T2480 -2000 Pevné polyvinylchloridové (PVC-U) rúry na dažďovú vodu a armatúry pre stavebníctvo, miera zachovania pevnosti v ťahu po starnutí je väčšia alebo rovná 80 % ako kvalifikačné kritérium.