Test starzenia jest jednym z ważnych sposobów poprawy niezawodności produktu i obecnie nie można go zastąpić innymi metodami. Poprzez test starzenia można ujawnić problemy i wady produktu w różnych warunkach środowiskowych, a problemy te można naprawić i ulepszyć, poprawiając w ten sposób niezawodność i żywotność produktu. Powszechnie używany sprzęt zapewniający niezawodność obejmuje:Komora do badania starzenia UV, Komora do badania starzenia lampy ksenonowejitp.
Ⅰ. Dobór warunków badania sztucznego przyspieszonego starzenia
Pytanie to można właściwie rozumieć jako pytanie, jakie czynniki starzenia należy symulować. Podczas stosowania materiałów polimerowych wiele czynników środowiska klimatycznego może mieć wpływ na starzenie się materiałów polimerowych. Jeśli znane są z góry główne czynniki powodujące starzenie, można wybrać metodę badania w sposób ukierunkowany.
Metodę badania możemy określić, biorąc pod uwagę transport, przechowywanie, środowisko użytkowania i mechanizm starzenia się materiału. Na przykład sztywne profile z polichlorku winylu są wykonane z polichlorku winylu jako surowca i dodawane są dodatki, takie jak stabilizatory i pigmenty. Stosowane są głównie na zewnątrz. Biorąc pod uwagę mechanizm starzenia się PCV, PCV łatwo ulega rozkładowi po podgrzaniu; biorąc pod uwagę środowisko użytkowania, tlen, światło ultrafioletowe, ciepło i wilgoć w powietrzu są przyczynami starzenia się profili.
Ⅱ . Dobór źródła światła do badania sztucznego przyspieszonego starzenia
Laboratoryjny test ekspozycji na źródło światła: może jednocześnie symulować światło, tlen, ciepło, opady deszczu i inne czynniki w widocznym środowisku atmosferycznym w komorze testowej. Jest to powszechnie stosowana metoda badania sztucznego przyspieszonego starzenia. Wśród tych czynników symulacyjnych stosunkowo ważne jest źródło światła. Doświadczenie pokazuje, że długości fal światła słonecznego, które powodują uszkodzenia materiałów polimerowych, skupiają się głównie w świetle ultrafioletowym i częściowo w świetle widzialnym.
Stosowane obecnie sztuczne źródła światła dążą do tego, aby krzywa rozkładu widma energii w tym zakresie długości fal była zbliżona do widma słonecznego. Symulacja i tempo przyspieszania są główną podstawą doboru sztucznych źródeł światła. Po około stu latach rozwoju laboratoryjne źródła światła obejmują zamknięte węglowe lampy łukowe, węglowe lampy łukowe typu słonecznego, fluorescencyjne lampy ultrafioletowe, ksenonowe lampy łukowe, wysokoprężne lampy rtęciowe i inne źródła światła do wyboru. Komitety techniczne zajmujące się materiałami polimerowymi w Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) zalecają głównie stosowanie trzech źródeł światła: słonecznych lamp łukowych z węglem, fluorescencyjnych lamp ultrafioletowych i ksenonowych lamp łukowych.
01. Ksenonowa lampa łukowa
Obecnie uważa się, że rozkład widmowy energii ksenonowych lamp łukowych wśród znanych sztucznych źródeł światła jest najbardziej podobny do ultrafioletowego i widzialnego światła słonecznego. Wybierając odpowiedni filtr, można odfiltrować większość promieniowania krótkofalowego występującego w świetle słonecznym docierającego do ziemi. Lampy ksenonowe emitują silne promieniowanie w zakresie podczerwieni od 1000 nm do 1200 nm i wytwarzają dużą ilość ciepła.
Dlatego należy wybrać odpowiednie urządzenie chłodzące, które odbierze tę energię. Obecnie na rynku dostępne są dwie metody chłodzenia urządzeń do badania starzenia lamp ksenonowych: chłodzone wodą i chłodzone powietrzem. Ogólnie rzecz biorąc, efekt chłodzenia urządzeń z lampami ksenonowymi chłodzonymi wodą jest lepszy niż urządzeń chłodzonych powietrzem. Jednocześnie konstrukcja jest bardziej złożona, a cena jest droższa. Ponieważ energia ultrafioletowej części lampy ksenonowej wzrasta mniej niż pozostałych dwóch źródeł światła, jest ona najniższa pod względem szybkości przyspieszenia.
02. Fluorescencyjna lampa UV
Teoretycznie głównym czynnikiem powodującym starzenie się jest energia krótkofalowa o długości 300 nm–400 nm. Jeśli energia ta zostanie zwiększona, można osiągnąć szybkie testowanie. Rozkład widmowy świetlówek UV koncentruje się głównie w części ultrafioletowej, dzięki czemu może osiągać wyższe prędkości przyspieszenia.
Jednakże fluorescencyjne lampy UV nie tylko zwiększają energię ultrafioletową w naturalnym świetle słonecznym, ale także emitują energię, której nie ma w naturalnym świetle słonecznym mierzonym na powierzchni ziemi, a energia ta może powodować nienaturalne szkody. Dodatkowo, poza bardzo wąską linią widmową rtęci, źródło światła fluorescencyjnego nie posiada energii wyższej niż 375nm, zatem materiały wrażliwe na energię UV o większej długości fali mogą nie zmieniać się tak jak pod wpływem naturalnego światła słonecznego. Te nieodłączne wady mogą prowadzić do niewiarygodnych wyników.
Dlatego świetlówki UV są słabo symulowane. Jednakże, ze względu na duże przyspieszenie, szybkie przesiewanie określonych materiałów można osiągnąć poprzez dobór odpowiedniego typu lampy.
03. Lampa łukowa z węglem słonecznym
Węglowe lampy łukowe typu słonecznego są obecnie rzadko używane w naszym kraju, ale są szeroko stosowanymi źródłami światła w Japonii. Większość norm JIS wykorzystuje węglowe lampy łukowe typu słonecznego. Wiele firm motoryzacyjnych w moim kraju, które są spółkami joint venture z Japonią, nadal zaleca korzystanie z tego źródła światła. Rozkład energii widmowej słonecznej lampy łukowej jest również bliższy rozkładowi światła słonecznego, ale promienie ultrafioletowe od 370 nm do 390 nm są skoncentrowane i wzmocnione. Symulacja nie jest tak dobra jak w przypadku lampy ksenonowej, a współczynnik przyspieszenia mieści się pomiędzy lampą ksenonową a lampą ultrafioletową.
Ⅲ . Wyznaczanie czasu badania sztucznego przyspieszonego starzenia
1. Zapoznaj się z odpowiednimi normami i przepisami dotyczącymi produktów
Odpowiednie normy produktowe określiły już czas trwania testu starzenia. Pozostaje nam jedynie znaleźć odpowiednie standardy i wykonać je zgodnie z określonym w nich terminem. Określa to wiele norm krajowych i branżowych.
2. Obliczenia na podstawie znanych korelacji
Badania pokazują, że stabilność koloru ABS ocenia się na podstawie zmian koloru i wskaźnika żółknięcia. Sztuczne przyspieszone starzenie ma dobrą korelację z naturalną ekspozycją na warunki atmosferyczne, a współczynnik przyspieszenia wynosi około 7. Jeśli chcesz poznać zmianę koloru określonego materiału ABS po roku użytkowania na zewnątrz i przy zastosowaniu tych samych warunków testowych, możesz zapoznać się z współczynnik przyspieszania w celu określenia czasu przyspieszonego starzenia 365x24/7=1251h.
Od długiego czasu prowadzono wiele badań nad zagadnieniami korelacji w kraju i za granicą, wyprowadzono wiele relacji przeliczeniowych. Jednakże ze względu na różnorodność materiałów polimerowych, różnice w sprzęcie i metodach testowania przyspieszonego starzenia oraz różnice klimatyczne w różnych okresach i regionach, zależność konwersji jest skomplikowana. Dlatego przy wyborze stosunku konwersji musimy zwrócić uwagę na konkretne materiały, starzejący się sprzęt, warunki testowe, wskaźniki oceny wydajności i inne czynniki, które wyprowadzają korelację.
3. Kontrolować całkowitą ilość sztucznie przyspieszanego starzenia, aby była równa całkowitej ilości naturalnego promieniowania
W przypadku niektórych produktów, które nie mają odpowiednich norm i nie mają odniesienia do korelacji, można wziąć pod uwagę intensywność promieniowania w rzeczywistym środowisku użytkowania, a całkowitą ilość sztucznie przyspieszanego starzenia należy kontrolować tak, aby była równoważna całkowitej ilości naturalnego promieniowania .
Przykład: Jak kontrolować całkowitą ilość promieniowania sztucznego przyspieszonego starzenia
Na obszarze Pekinu używany jest pewien produkt z tworzywa sztucznego, który ma kontrolować całkowitą ilość promieniowania powstającego w wyniku sztucznie przyspieszonego starzenia, tak aby odpowiadała rocznej ekspozycji na zewnątrz.
Krok 1: Ponieważ ten produkt jest produktem plastikowym i jest używany na zewnątrz, wybierz Metodę A w GB/T16422.2-1996 „Metody laboratoryjnego badania ekspozycji na źródła światła z tworzyw sztucznych, część 2: Lampa łukowa ksenonowa”.
Warunki testowe to: intensywność naświetlania 0.50W/m2 (340nm), temperatura tablicy 65 stopni, temperatura pudełka 40 stopni, wilgotność względna 50%, czas natryskiwania wody/czas braku natryskiwania wody 18min/102min, światło ciągłe;
Krok 2: Całkowite roczne promieniowanie w Pekinie wynosi około 5609MJ/m2. Zgodnie z międzynarodową normą CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 „Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Methods” do porównywania rozkładu widmowego sztucznych źródeł światła i naturalnego światła słonecznego) Część: cytowana w „Xenon Arc” Lampa"); z czego obszary ultrafioletowe i widzialne (300 nm ~ 800 nm) stanowią 62,2%, czyli 3489 MJ/m2.
Krok 3: Zgodnie z GB/T16422.2-1996
Gdy intensywność napromieniowania 340nm wynosi 0,50 W/m2, intensywność napromieniowania w obszarze podczerwonym i widzialnym (300 nm ~ 800 nm) wynosi 550 W/m2; czas naświetlania można obliczyć jako 3489X106/550=6.344X106s, czyli 1762h. Zgodnie z tą metodą obliczeniową współczynnik przyspieszenia wynosi około 5. Ponieważ naturalne starzenie nie jest prostą superpozycją intensywności napromieniowania, ustala się jedynie, że przyczyną powstania materiału jest światło słoneczne.