1. Выбор условий испытаний на искусственное ускоренное старение.
На самом деле этот вопрос можно понимать как то, какие факторы старения следует моделировать. При использовании полимерных материалов на старение полимерных материалов могут влиять многие факторы климатической среды. Если основные факторы, вызывающие старение, известны заранее, метод испытаний можно выбрать целенаправленно.
Мы можем определить метод испытаний, учитывая транспортировку, хранение, условия использования и механизм старения материала. Например, жесткие профили из поливинилхлорида изготавливаются из поливинилхлорида в качестве сырья и добавляются такие добавки, как стабилизаторы и пигменты. В основном их используют на открытом воздухе. Учитывая механизм старения ПВХ, ПВХ легко разлагается при нагревании; Учитывая условия эксплуатации, кислород, ультрафиолет, тепло и влага в воздухе являются причинами старения профиля.
Таким образом, национальный стандарт GB/T8814-2004 «Профили из непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ-U) для дверей и окон» не только предусматривает метод испытаний на фотокислородное старение, но также принимает GB/T16422.2 «Пластиковый лабораторный источник света». Испытание на воздействие. Часть 2 метода: старение ксеноновой дуговой лампы в течение 4000 или 6000 часов, имитируя такие факторы, как наружный ультрафиолетовый свет и видимый свет, температура, влажность, осадки и т. д., а также оговаривает термическое кислородное старение предметов: состояние после нагрева. , помещенный при 150 градусах на 30 минут, визуальное наблюдение. Проверьте, нет ли пузырей, трещин, ямок или расслоений, чтобы проверить термостойкость профиля. Другим примером является продукт, который моя страна имеет конкурентоспособность на международном рынке: обувь для внешней торговли и экспорта. В процессе использования ультрафиолетовые лучи солнечного света являются основной причиной изменения цвета и выцветания обуви. Поэтому необходимо использовать коробку с УФ-светом, чтобы проверить их устойчивость к пожелтению.
В широко используемой камере для испытания обуви на устойчивость к пожелтению используется УФ-лампа мощностью 30 Вт. Образец находится на расстоянии 20 см от источника света. Изменение цвета наблюдается после 3 часов воздействия. В то же время во время транспортировки горячая, влажная и суровая среда в контейнере приведет к обесцвечиванию, появлению пятен и даже порче верха обуви, подошвы и клея. Поэтому перед отправкой необходимо рассмотреть возможность проведения испытания на устойчивость к теплу и влажности, чтобы имитировать среду с высокой температурой и высокой влажностью в контейнере. В условиях 70 градусов и относительной влажности 95% наблюдайте за изменением внешнего вида и цвета после 48 часов испытаний.
2. Выбор источника света для испытания на искусственное ускоренное старение.
Лабораторный тест на воздействие источника света: он может одновременно моделировать свет, кислород, тепло, осадки и другие факторы видимой атмосферной среды в испытательной камере. Это широко используемый метод испытаний на искусственное ускоренное старение. Среди этих факторов моделирования относительно важным является источник света. Опыт показывает, что длины волн солнечного света, вызывающие повреждение полимерных материалов, в основном сосредоточены в ультрафиолетовом свете и в некоторой степени в видимом свете.
Используемые в настоящее время искусственные источники света стремятся сделать кривую распределения энергетического спектра в этом диапазоне длин волн близкой к солнечному спектру. Моделирование и скорость ускорения являются основной основой выбора искусственных источников света. После почти столетия разработок лабораторные источники света включают закрытые угольные дуговые лампы, угольные дуговые лампы солнечного света, люминесцентные ультрафиолетовые лампы, ксеноновые дуговые лампы, ртутные лампы высокого давления и другие источники света на выбор. Технические комитеты Международной организации по стандартизации (ISO), связанные с полимерными материалами, в основном рекомендуют использовать три источника света: солнечные угольно-дуговые лампы, люминесцентные ультрафиолетовые лампы и ксеноновые дуговые лампы.
01. Ксеноновая дуговая лампа
В настоящее время считается, что спектральное распределение энергии ксеноновых дуговых ламп среди известных искусственных источников света наиболее похоже на ультрафиолетовую и видимую части солнечного света. Выбрав соответствующий фильтр, можно отфильтровать большую часть коротковолнового излучения солнечного света, достигающего земли. Ксеноновые лампы имеют сильное излучение в инфракрасном диапазоне 1000–1200 нм и выделяют большое количество тепла.
Поэтому необходимо выбрать подходящее охлаждающее устройство, чтобы отводить эту энергию. В настоящее время на рынке существует два метода охлаждения оборудования для испытаний на старение ксеноновых ламп: водяное и воздушное. Вообще говоря, охлаждающий эффект ксеноновых ламп с водяным охлаждением лучше, чем у устройств с воздушным охлаждением. При этом конструкция сложнее и цена дороже. Поскольку энергия ультрафиолетовой части ксеноновой лампы увеличивается меньше, чем у двух других источников света, она имеет наименьшую скорость ускорения.
02. Люминесцентная УФ-лампа
Теоретически, коротковолновая энергия 300–400 нм является основным фактором, вызывающим старение. Если эту энергию увеличить, можно добиться быстрого тестирования. Спектральное распределение люминесцентных УФ-ламп в основном сосредоточено в ультрафиолетовой части, поэтому можно достичь более высоких скоростей ускорения.
Однако люминесцентные УФ-лампы не только увеличивают ультрафиолетовую энергию естественного солнечного света, но также излучают энергию, которой нет в естественном солнечном свете при измерении на поверхности земли, и эта энергия может нанести неестественный ущерб. Кроме того, за исключением очень узкой спектральной линии ртути, источник флуоресцентного света не имеет энергии выше 375 нм, поэтому материалы, чувствительные к более длинноволновой УФ-энергии, могут не изменяться так, как при воздействии естественного солнечного света. Эти присущие недостатки могут привести к ненадежным результатам.
Поэтому люминесцентные УФ-лампы плохо моделируются. Однако благодаря высокой скорости ускорения можно добиться быстрого отбора конкретных материалов, выбрав соответствующий тип лампы.
03. Угольная дуговая лампа солнечного света
Угольные дуговые лампы солнечного света в настоящее время редко используются в нашей стране, но они широко используются в Японии. В большинстве стандартов JIS используются угольные дуговые лампы солнечного света. Многие автомобильные компании в моей стране, являющиеся совместными предприятиями с Японией, до сих пор рекомендуют использовать этот источник света. Спектральное распределение энергии солнечной угольной дуговой лампы также ближе к солнечному свету, но ультрафиолетовые лучи от 370 до 390 нм концентрируются и усиливаются. Моделирование не так хорошо, как у ксеноновой лампы, а скорость ускорения находится между ксеноновой лампой и ультрафиолетовой лампой.
3. Определение времени испытания на искусственное ускоренное старение.
1. См. соответствующие стандарты и правила продукции.
Соответствующие стандарты на продукцию уже предусматривают время проведения испытания на старение. Нам нужно только найти соответствующие стандарты и выполнить их в указанные в них сроки. Это предусмотрено многими национальными стандартами и отраслевыми стандартами.
2. Расчет на основе известных корреляций.
Исследования показывают, что стабильность цвета ABS оценивается по изменению цвета и индексу пожелтения. Искусственное ускоренное старение имеет хорошую корреляцию с естественным воздействием атмосферы, а степень ускорения составляет около 7. Если вы хотите узнать изменение цвета определенного материала ABS после одного года использования на открытом воздухе и использовать те же условия испытаний, вы можете обратиться к скорость ускорения для определения времени ускоренного старения 365x24/7=1251ч.
В течение длительного времени в стране и за рубежом проводилось множество исследований по вопросам корреляции, и было получено множество конверсионных соотношений. Однако из-за разнообразия полимерных материалов, различий в оборудовании и методах испытаний на ускоренное старение, а также различий в климате в разное время и в разных регионах взаимосвязь конверсии усложняется. Поэтому при выборе соотношения преобразования мы должны обращать внимание на конкретные материалы, стареющее оборудование, условия испытаний, показатели оценки производительности и другие факторы, которые определяют корреляцию.
3. Контролировать общее количество искусственно ускоренного старения радиации, чтобы оно было эквивалентно общему количеству естественного облучения.
Для некоторых продуктов, которые не имеют соответствующих стандартов и не имеют ссылок на корреляцию, можно учитывать интенсивность излучения окружающей среды фактического использования, а общее количество искусственно ускоренного стареющего излучения следует контролировать, чтобы оно было эквивалентно общему количеству естественного облучения. .
Пример: Как контролировать общее количество радиации при искусственном ускоренном старении
В районе Пекина используется определенный пластиковый продукт, и ожидается, что он будет контролировать общее количество радиации, вызванной искусственно ускоренным старением, чтобы оно было эквивалентно одному году воздействия на открытом воздухе.
Шаг 1. Поскольку данное изделие представляет собой пластиковое изделие и используется на открытом воздухе, выберите метод A в GB/T16422.2-1996 «Методы испытаний на воздействие пластикового лабораторного источника света, часть 2: ксеноновая дуговая лампа».
Условия испытаний: интенсивность облучения 0,50 Вт/м2 (340 нм), температура доски 65 градусов, температура коробки 40 градусов, относительная влажность 50 %, время распыления воды/время отсутствия распыления воды 18 минут/102 минуты, непрерывный свет;
Шаг 2: Общий годовой уровень радиации в Пекине составляет около 5609 МДж/м2. В соответствии с международным стандартом CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 «Методы испытаний на воздействие пластиковых лабораторных источников света» для сравнения спектрального распределения искусственных источников света и естественного солнечного света). Часть: Цитируется в «Ксеноновой дуге». Лампа"); из которых на ультрафиолетовую и видимую области (300–800 нм) приходится 62,2%, или 3489 МДж/м2.
Шаг 3: Согласно GB/T16422.2-1996
Когда интенсивность излучения 340 нм составляет 0,50 Вт/м2, интенсивность излучения в инфракрасной и видимой областях (300–800 нм) составляет 550 Вт/м2; время облучения можно рассчитать как 3489X106/550=6.344X106 с, что составляет 1762 часа. Согласно этому методу расчета коэффициент ускорения составляет около 5. Поскольку естественное старение не является простой суперпозицией интенсивности облучения, определяется только то, что материал вызывает солнечный свет.
4. Выбор показателей оценки эффективности для испытания на искусственное ускоренное старение.
Выбор показателей оценки эффективности в основном рассматривается с двух аспектов: использование материала и характеристики самого материала.
1. Определите индекс оценки в зависимости от использования материала. Для одного и того же материала из-за его разного применения могут быть выбраны разные индексы оценки. Например, если для отделки используется одна и та же краска, необходимо учитывать изменение ее внешнего вида. В GB/T1766-1995 «Оценка старения лакокрасочных покрытий» подробно описаны методы оценки различных изменений внешнего вида, таких как блеск, изменение цвета, меление и золочение.
Для некоторых функциональных покрытий, таких как антикоррозионные покрытия, допустима определенная степень изменения цвета и внешнего вида. В настоящее время при выборе показателей оценки основными соображениями являются его устойчивость к растрескиванию, степень пылеобразования и т. д. Это также поливинилхлорид (ПВХ). Если он используется для изготовления верха обуви, необходимо учитывать его устойчивость к пожелтению. Если он используется в водосточных трубах, требования к изменению внешнего вида не высоки, а физические и механические свойства материала изменяются, например, на растяжение. Изменение прочности на разрыв является основным показателем оценки.
2. Определить индекс оценки исходя из характеристик самого материала. Для одного и того же материала различные свойства ухудшаются с неодинаковой скоростью в процессе старения. Другими словами, некоторые свойства чувствительны к воздействию окружающей среды и быстро ухудшаются, что является основным фактором, вызывающим материальный ущерб. При выборе показателей оценки следует выбирать именно эти чувствительные свойства. Исследования показывают, что для большинства конструкционных пластиков ударная вязкость сильно меняется и значительно снижается во время испытаний на естественное старение.
Поэтому при проведении испытаний на старение конструкционных пластиков приоритет следует отдавать выбору снижения ударной вязкости в качестве показателя оценки. Ударная вязкость также очень чувствительна к старению полипропилена и является основным показателем для оценки характеристик старения. Для полиэтиленовых материалов снижение удлинения при разрыве более очевидно и является приоритетным показателем оценки. У поливинилхлорида относительно быстро снижаются как предел прочности, так и ударная вязкость, и для оценки следует выбирать один из них, исходя из реальной ситуации.
В национальном стандарте GB/T8814-2004 «Профили из непластифицированного поливинилхлорида (ПВХ-У) для дверей и окон» в качестве квалификационного показателя выбран показатель сохранения ударной вязкости после старения, равный или превышающий 60 %; В стандарте легкой промышленности QB/T2480 -2000 трубы и фитинги для дождевой воды из жесткого поливинилхлорида (PVC-U) для строительства коэффициент сохранения прочности на разрыв после старения в качестве квалификационного критерия превышает или равен 80%.