Тестът за стареене е едно от важните средства за подобряване на надеждността на продукта и в момента не може да бъде заменен с други методи. Чрез теста за стареене могат да бъдат разкрити проблемите и дефектите на продукта при различни условия на околната среда и тези проблеми могат да бъдат поправени и подобрени, като по този начин се подобри надеждността и експлоатационният живот на продукта. Често използваното оборудване за надеждност включва:Камера за изпитване на UV стареене, камера за изпитване на стареене на ксенонови лампии т.н.
Ⅰ. Избор на условия за изпитване на изкуствено ускорено стареене
Този въпрос всъщност може да се разбере като кои фактори на стареене трябва да бъдат симулирани. По време на използването на полимерни материали много фактори в климатичната среда могат да окажат влияние върху стареенето на полимерните материали. Ако основните фактори, причиняващи стареене, са известни предварително, методът за изпитване може да бъде избран целенасочено.
Можем да определим метода на изпитване, като вземем предвид транспортирането, съхранението, средата на използване и механизма на стареене на материала. Например, твърдите поливинилхлоридни профили са направени от поливинилхлорид като суровина и са добавени добавки като стабилизатори и пигменти. Използват се предимно на открито. Като се има предвид механизмът на стареене на PVC, PVC се разлага лесно при нагряване; като се има предвид околната среда на използване, кислородът, ултравиолетовата светлина, топлината и влагата във въздуха са всички причини за стареене на профила.
Ⅱ . Избор на източник на светлина за тест за изкуствено ускорено стареене
Лабораторен тест за излагане на светлинен източник: Той може едновременно да симулира светлина, кислород, топлина, валежи и други фактори в атмосферната видима среда в тестова камера. Това е често използван метод за изпитване на изкуствено ускорено стареене. Сред тези симулационни фактори светлинният източник е относително важен. Опитът показва, че дължините на вълните на слънчевата светлина, които причиняват увреждане на полимерните материали, са концентрирани главно в ултравиолетова светлина и малко видима светлина.
Използваните в момента изкуствени източници на светлина се стремят да направят кривата на разпределение на енергийния спектър в този диапазон на дължина на вълната близка до слънчевия спектър. Симулацията и степента на ускорение са основната основа за избор на изкуствени източници на светлина. След около век на развитие, лабораторните източници на светлина включват затворени въглеродни дъгови лампи, въглеродни дъгови лампи от слънчев тип, флуоресцентни ултравиолетови лампи, ксенонови дъгови лампи, живачни лампи с високо налягане и други източници на светлина, от които да избирате. Техническите комитети, свързани с полимерните материали в Международната организация за стандартизация (ISO), препоръчват основно използването на три източника на светлина: слънчеви въглеродни дъгови лампи, флуоресцентни ултравиолетови лампи и ксенонови дъгови лампи.
01. Ксенонова дъгова лампа
Понастоящем се смята, че спектралното разпределение на енергията на ксенонови дъгови лампи сред известните изкуствени източници на светлина е най-подобно на ултравиолетовата и видимата част на слънчевата светлина. Чрез избора на подходящ филтър може да се филтрира по-голямата част от късовълновата радиация в слънчевата светлина, достигаща до земята. Ксеноновите лампи имат силно излъчване в инфрачервената област от 1000nm~1200nm и генерират голямо количество топлина.
Затова трябва да се избере подходящо охлаждащо устройство, което да отнема тази енергия. Понастоящем на пазара има два метода на охлаждане за тестово оборудване за стареене на ксенонови лампи: с водно охлаждане и с въздушно охлаждане. Най-общо казано, охлаждащият ефект на устройствата с ксенонови лампи с водно охлаждане е по-добър от този на тези с въздушно охлаждане. В същото време структурата е по-сложна и цената е по-скъпа. Тъй като енергията на ултравиолетовата част на ксеноновата лампа се увеличава по-малко от другите два източника на светлина, тя е най-ниската по отношение на скоростта на ускорение.
02. Флуоресцентна UV лампа
Теоретично късовълновата енергия от 300nm~400nm е основният фактор, причиняващ стареенето. Ако тази енергия се увеличи, може да се постигне бързо тестване. Спектралното разпределение на флуоресцентните UV лампи е концентрирано главно в ултравиолетовата част, така че може да постигне по-високи скорости на ускорение.
Флуоресцентните ултравиолетови лампи обаче не само увеличават ултравиолетовата енергия в естествената слънчева светлина, но и излъчват енергия, която не присъства в естествената слънчева светлина, измерена на земната повърхност, и тази енергия може да причини неестествени щети. Освен това, с изключение на много тясната спектрална линия на живак, флуоресцентният източник на светлина няма енергия, по-висока от 375 nm, така че материалите, които са чувствителни към UV енергия с по-дълга дължина на вълната, може да не се променят, както се случва, когато са изложени на естествена слънчева светлина. Тези присъщи недостатъци могат да доведат до ненадеждни резултати.
Следователно флуоресцентните UV лампи са лошо симулирани. Въпреки това, поради високата скорост на ускорение, може да се постигне бързо скриниране на специфични материали чрез избор на подходящ тип лампа.
03. Слънчева въглеродна дъгова лампа
Въглеродните дъгови лампи от тип слънчева светлина в момента рядко се използват в нашата страна, но те са широко използвани източници на светлина в Япония. Повечето стандарти JIS използват въглеродни дъгови лампи тип слънчева светлина. Много автомобилни компании в моята страна, които са съвместни предприятия с Япония, все още препоръчват използването на този източник на светлина. Спектралното разпределение на енергията на слънчевата въглеродна дъгова лампа също е по-близо до това на слънчевата светлина, но ултравиолетовите лъчи от 370nm до 390nm са концентрирани и усилени. Симулацията не е толкова добра, колкото ксенонова лампа, а степента на ускорение е между ксенонова лампа и ултравиолетова лампа.
Ⅲ . Определяне на времето за изпитване на изкуствено ускорено стареене
1. Обърнете се към съответните продуктови стандарти и разпоредби
Съответните продуктови стандарти вече са определили времето за теста за стареене. Трябва само да намерим съответните стандарти и да ги изпълним според времето, посочено в тях. Много национални стандарти и индустриални стандарти са предвидили това.
2. Изчисление на базата на известни корелации
Изследванията показват, че стабилността на цвета на ABS се оценява чрез промени в цвета и индекса на пожълтяване. Изкуственото ускорено стареене има добра корелация с естествената атмосферна експозиция, а степента на ускорение е около 7. Ако искате да знаете промяната на цвета на определен ABS материал след една година употреба на открито и да използвате същите условия на изпитване, можете да се обърнете към скоростта на ускорение за определяне на времето за ускорено стареене 365x24/7=1251h.
От дълго време се провеждат много изследвания по въпросите на корелацията у нас и в чужбина и са изведени много връзки на преобразуване. Въпреки това, поради разнообразието от полимерни материали, разликите в оборудването и методите за изпитване на ускорено стареене и разликите в климата в различни времена и региони, връзката на преобразуване е сложна. Следователно, когато избираме връзката на преобразуване, трябва да обърнем внимание на специфичните материали, стареещото оборудване, условията на изпитване, показателите за оценка на ефективността и други фактори, които извличат корелацията.
3. Контролирайте общото количество радиация от изкуствено ускорено стареене, за да бъде еквивалентно на общото количество радиация при естествено излагане
За някои продукти, които нямат съответни стандарти и няма справка за корелация, може да се вземе предвид интензитетът на радиацията на действителната среда на употреба и общото количество радиация за изкуствено ускорено стареене трябва да се контролира, за да бъде еквивалентно на общото количество радиация при естествено излагане .
Пример: Как да се контролира общото количество радиация на изкуствено ускорено стареене
Определен пластмасов продукт се използва в района на Пекин и се очаква да контролира общото количество радиация от изкуствено ускорено стареене, за да бъде еквивалентно на една година излагане на открито.
Стъпка 1: Тъй като този продукт е пластмасов продукт и се използва на открито, изберете метод A в GB/T16422.2-1996 „Методи за изпитване на излагане на пластмасов лабораторен източник на светлина, част 2: Ксенонова дъгова лампа“.
Условията на изпитване са: интензитет на облъчване 0.50 W/m2 (340 nm), температура на черната дъска 65 градуса, температура на кутията 40 градуса, относителна влажност 50%, време на пръскане с вода/време без пръскане на вода 18 минути/102 минути, непрекъсната светлина;
Стъпка 2: Общата годишна радиация в Пекин е около 5609 MJ/m2. Съгласно международния стандарт CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 „Методи за изпитване на излагане на пластмасови лабораторни светлинни източници“ за сравняване на спектралното разпределение на изкуствени светлинни източници и естествена слънчева светлина) Част: Цитирано в „Xenon Arc лампа"); от които ултравиолетовите и видимите области (300nm~800nm) представляват 62,2%, или 3489MJ/m2.
Стъпка 3: Съгласно GB/T16422.2-1996
Когато интензитетът на облъчване от 340nm е 0,50 W/m2, интензитетът на облъчване в инфрачервената и видимата зона (300nm~800nm) е 550W/m2; времето на облъчване може да се изчисли като 3489X106/550=6.344X106s, което е 1762h. Според този метод на изчисление коефициентът на ускорение е около 5. Тъй като естественото стареене не е просто суперпозиция на интензитета на облъчване, установено е само, че слънчевата светлина причинява материала.