Test stárnutí je jedním z důležitých prostředků ke zlepšení spolehlivosti produktu a v současnosti jej nelze nahradit jinými metodami. Prostřednictvím testu stárnutí mohou být odhaleny problémy a vady produktu za různých podmínek prostředí a tyto problémy mohou být opraveny a zlepšeny, čímž se zlepší spolehlivost a životnost produktu. Mezi běžně používaná zařízení pro spolehlivost patří:UV testovací komora stárnutí, zkušební komora stárnutí xenonové výbojky, atd.
Ⅰ. Výběr podmínek testu umělého zrychleného stárnutí
Tuto otázku lze ve skutečnosti chápat jako to, jaké faktory stárnutí by měly být simulovány. Během používání polymerních materiálů může mít na stárnutí polymerních materiálů vliv mnoho faktorů v klimatickém prostředí. Pokud jsou hlavní faktory způsobující stárnutí známy předem, lze zkušební metodu zvolit cíleně.
Zkušební metodu můžeme určit zvážením přepravy, skladování, prostředí používání a mechanismu stárnutí materiálu. Například tuhé polyvinylchloridové profily se vyrábějí z polyvinylchloridu jako suroviny a přidávají se k nim přísady, jako jsou stabilizátory a pigmenty. Používají se především v exteriéru. Vzhledem k mechanismu stárnutí PVC se PVC při zahřívání snadno rozkládá; s ohledem na prostředí použití jsou příčinou stárnutí profilu kyslík, ultrafialové světlo, teplo a vlhkost ve vzduchu.
Ⅱ. Výběr zdroje světla pro test umělého zrychleného stárnutí
Laboratorní test expozice světelného zdroje: Může simultánně simulovat světlo, kyslík, teplo, srážky a další faktory v atmosférickém viditelném prostředí v testovací komoře. Jde o běžně používanou zkušební metodu umělého zrychleného stárnutí. Mezi těmito simulačními faktory je poměrně důležitý zdroj světla. Zkušenosti ukazují, že vlnové délky slunečního záření, které způsobují poškození polymerních materiálů, se soustřeďují hlavně v ultrafialovém světle a určitém množství viditelného světla.
V současnosti používané umělé světelné zdroje se snaží přiblížit křivku rozložení energetického spektra v tomto rozsahu vlnových délek slunečnímu spektru. Simulace a míra zrychlení jsou hlavním základem pro výběr zdrojů umělého světla. Po zhruba století vývoje zahrnují laboratorní světelné zdroje uzavřené uhlíkové obloukové výbojky, uhlíkové obloukové výbojky slunečního typu, fluorescenční ultrafialové výbojky, xenonové obloukové výbojky, vysokotlaké rtuťové výbojky a další světelné zdroje, ze kterých si můžete vybrat. Technické komise týkající se polymerních materiálů v Mezinárodní organizaci pro normalizaci (ISO) doporučují především použití tří světelných zdrojů: solární uhlíkové obloukové lampy, fluorescenční ultrafialové lampy a xenonové obloukové lampy.
01. Xenonová oblouková lampa
V současnosti se má za to, že spektrální distribuce energie xenonových obloukových výbojek mezi známými umělými zdroji světla je nejvíce podobná ultrafialové a viditelné části slunečního světla. Výběrem vhodného filtru lze odfiltrovat většinu krátkovlnného záření přítomného ve slunečním záření dopadajícím na zem. Xenonové výbojky mají silné záření v infračervené oblasti 1000nm~1200nm a generují velké množství tepla.
Proto je třeba zvolit vhodné chladicí zařízení, které tuto energii odebere. V současné době jsou na trhu dva způsoby chlazení zařízení pro testování stárnutí xenonových výbojek: vodou chlazené a vzduchem chlazené. Obecně lze říci, že chladicí účinek vodou chlazených xenonových výbojek je lepší než u vzduchem chlazených. Zároveň je struktura složitější a cena je dražší. Vzhledem k tomu, že energie ultrafialové části xenonové výbojky se zvyšuje méně než u ostatních dvou světelných zdrojů, je z hlediska rychlosti zrychlení nejnižší.
02. Fluorescenční UV lampa
Teoreticky je hlavním faktorem způsobujícím stárnutí krátkovlnná energie 300nm~400nm. Pokud se tato energie zvýší, lze dosáhnout rychlého testování. Spektrální rozložení fluorescenčních UV lamp je soustředěno hlavně v ultrafialové části, takže může dosáhnout vyšších rychlostí zrychlení.
Fluorescenční UV lampy však nejen zvyšují ultrafialovou energii přirozeného slunečního světla, ale také vyzařují energii, která se v přirozeném slunečním světle při měření na zemském povrchu nevyskytuje, a tato energie může způsobit nepřirozené škody. Kromě toho, kromě velmi úzké rtuťové spektrální čáry, zdroj fluorescenčního světla nemá energii vyšší než 375 nm, takže materiály, které jsou citlivé na UV energii s delší vlnovou délkou, se nemusí měnit, jako když jsou vystaveny přirozenému slunečnímu záření. Tyto přirozené nedostatky mohou vést k nespolehlivému výsledku.
Proto se fluorescenční UV lampy špatně simulují. Díky vysoké rychlosti zrychlení však lze výběrem vhodného typu lampy dosáhnout rychlého stínění specifických materiálů.
03. Uhlíková oblouková lampa Sunlight
Uhlíkové obloukové výbojky typu Sunlight se u nás v současné době používají jen zřídka, ale v Japonsku jsou široce používanými zdroji světla. Většina norem JIS používá uhlíkové obloukové lampy slunečního typu. Mnoho automobilových společností v mé zemi, které jsou společnými podniky s Japonskem, stále doporučuje použití tohoto světelného zdroje. Spektrální rozložení energie solární uhlíkové obloukové lampy je také blíže slunečnímu záření, ale ultrafialové paprsky od 370nm do 390nm jsou koncentrovány a zesíleny. Simulace není tak dobrá jako u xenonové výbojky a rychlost zrychlení je mezi xenonovou výbojkou a ultrafialovou výbojkou.
Ⅲ . Stanovení zkušební doby umělého zrychleného stárnutí
1. Viz příslušné normy a předpisy pro výrobky
Příslušné výrobkové normy již stanovily dobu zkoušky stárnutí. Potřebujeme pouze najít příslušné normy a provést je v čase, který je v nich uveden. Mnoho národních norem a průmyslových norem to stanoví.
2. Výpočet na základě známých korelací
Výzkum ukazuje, že barevná stálost ABS je hodnocena prostřednictvím změn barvy a indexu žloutnutí. Umělé zrychlené stárnutí má dobrou korelaci s přirozenou atmosférickou expozicí a míra zrychlení je asi 7. Pokud chcete znát změnu barvy určitého ABS materiálu po jednom roce venkovního používání a používat stejné testovací podmínky, můžete se obrátit na rychlost zrychlení pro určení doby zrychleného stárnutí 365x24/7=1251h.
O korelačních otázkách bylo dlouhodobě prováděno mnoho výzkumů doma i v zahraničí a bylo odvozeno mnoho konverzních vztahů. Vzhledem k rozmanitosti polymerních materiálů, rozdílům v testovacích zařízeních a metodách zrychleného stárnutí a rozdílům v klimatu v různých časech a oblastech je však vztah konverze komplikovaný. Při výběru převodního vztahu proto musíme věnovat pozornost konkrétním materiálům, zařízení pro stárnutí, testovacím podmínkám, ukazatelům hodnocení výkonu a dalším faktorům, které korelaci odvozují.
3. Kontrolujte celkové množství uměle urychleného záření stárnutí tak, aby bylo ekvivalentní celkovému množství přirozeného ozáření
U některých produktů, které nemají odpovídající normy a žádný odkaz pro korelaci, lze uvažovat intenzitu záření skutečného prostředí použití a celkové množství uměle urychleného záření stárnutí by mělo být kontrolováno tak, aby bylo ekvivalentní celkovému množství přirozeného ozáření. .
Příklad: Jak řídit celkové množství záření umělého zrychleného stárnutí
V oblasti Pekingu se používá určitý plastový výrobek a očekává se, že bude kontrolovat celkové množství záření uměle urychleného stárnutí tak, aby se rovnalo jednomu roku expozice venku.
Krok 1: Vzhledem k tomu, že tento výrobek je plastový výrobek a používá se venku, zvolte metodu A v GB/T16422.2-1996 "Metody testu vystavení plastového laboratorního zdroje světla, část 2: Xenonová oblouková lampa".
Podmínky testu jsou: intenzita záření 0,50 W/m2 (340 nm), teplota tabule 65 stupňů, teplota boxu 40 stupňů, relativní vlhkost 50 %, doba rozstřiku vody/doba rozstřiku bez vody 18 minut/102 minut, nepřetržité světlo;
Krok 2: Celková roční radiace v Pekingu je asi 5609 MJ/m2. Podle mezinárodního standardu CIENo85-1989 (GB/T16422.{5}} „Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Methods“ pro porovnání spektrálního rozložení zdrojů umělého světla a přirozeného slunečního světla) Část: Citováno v „Xenon Arc Svítilna"); z toho ultrafialové a viditelné oblasti (300nm~800nm) představují 62,2 %, neboli 3489 MJ/m2.
Krok 3: Podle GB/T16422.2-1996
Když je intenzita záření 340nm 0,50W/m2, intenzita záření v infračervené a viditelné oblasti (300nm~800nm) je 550W/m2; dobu ozařování lze vypočítat jako 3489X106/550=6.344X106s, což je 1762h. Podle této metody výpočtu je faktor zrychlení asi 5. Protože přirozené stárnutí není jednoduchou superpozicí intenzity ozáření, je pouze určeno, že materiál způsobuje sluneční záření.