בדיקת הזדקנות היא אחד האמצעים החשובים לשיפור אמינות המוצר, ולא ניתן להחליף אותה בשיטות אחרות כיום. באמצעות בדיקת היישון ניתן לחשוף את הבעיות והפגמים של המוצר בתנאי סביבה שונים ולתקן ולשפר בעיות אלו ובכך לשפר את אמינות המוצר וחיי השירות. ציוד אמינות נפוץ כולל:תא בדיקה להזדקנות UV, תא בדיקה של מנורת קסנון, וכו.
Ⅰ. בחירת תנאי בדיקת הזדקנות מואצת מלאכותית
ניתן למעשה להבין את השאלה הזו כאל אילו גורמי הזדקנות יש לדמות. במהלך השימוש בחומרים פולימריים, לגורמים רבים בסביבת האקלים עשויה להיות השפעה על ההזדקנות של חומרים פולימריים. אם הגורמים העיקריים הגורמים להזדקנות ידועים מראש, ניתן לבחור באופן ממוקד את שיטת הבדיקה.
אנו יכולים לקבוע את שיטת הבדיקה על ידי התחשבות בהובלה, אחסון, סביבת השימוש ומנגנון ההזדקנות של החומר. לדוגמה, פרופילי פוליוויניל כלוריד קשיחים עשויים מפוליוויניל כלוריד כחומר גלם ומתווספים אליהם תוספים כגון מייצבים ופיגמנטים. הם משמשים בעיקר בחוץ. בהתחשב במנגנון ההזדקנות של PVC, PVC קל לפירוק כאשר הוא מחומם; בהתחשב בסביבת השימוש, חמצן, אור אולטרה סגול, חום ולחות באוויר הם כולם גורמים להזדקנות הפרופיל.
Ⅱ . בחירת מקור אור לבדיקת הזדקנות מואצת מלאכותית
בדיקת חשיפה למקור אור במעבדה: זה יכול לדמות בו-זמנית אור, חמצן, חום, גשם וגורמים אחרים בסביבה הנראית באטמוספירה בתא בדיקה. זוהי שיטת בדיקת הזדקנות מואצת מלאכותית נפוצה. בין גורמי הדמיה אלו, מקור האור חשוב יחסית. הניסיון מלמד כי אורכי הגל באור השמש הגורמים נזק לחומרים פולימריים מרוכזים בעיקר באור אולטרה סגול ובחלק מהאור הנראה.
מקורות האור המלאכותי המשמשים כיום שואפים להפוך את עקומת חלוקת ספקטרום האנרגיה בטווח אורכי גל זה קרוב לספקטרום השמש. סימולציה וקצב האצה הם הבסיס העיקרי לבחירת מקורות אור מלאכותיים. לאחר כמאה שנה של פיתוח, מקורות האור במעבדה כוללים מנורות קשת פחמן סגורות, מנורות קשת פחמן מסוג אור שמש, מנורות אולטרה סגול פלורסנט, מנורות קשת קסנון, מנורות כספית בלחץ גבוה ומקורות אור אחרים לבחירה. ועדות טכניות הקשורות לחומרים פולימריים בארגון התקינה הבינלאומי (ISO) ממליצות בעיקר על שימוש בשלושה מקורות אור: מנורות קשת פחמן סולארית, מנורות אולטרה סגול פלורסנט ומנורות קשת קסנון.
01. מנורת קשת קסנון
כיום מאמינים שחלוקת האנרגיה הספקטרלית של מנורות קשת קסנון בין מקורות אור מלאכותיים ידועים דומה ביותר לחלקים האולטרה-סגולים והנראים של אור השמש. על ידי בחירת מסנן מתאים, ניתן לסנן את רוב קרינת הגלים הקצרים הקיימת באור השמש המגיעה לקרקע. למנורות קסנון יש קרינה חזקה באזור האינפרא אדום של 1000nm~1200nm ומייצרות כמות גדולה של חום.
לכן, יש לבחור מכשיר קירור מתאים שיוציא את האנרגיה הזו. נכון לעכשיו, קיימות בשוק שתי שיטות קירור לציוד בדיקה של מנורת קסנון: מקורר מים ומקורר אוויר. באופן כללי, אפקט הקירור של מכשירי מנורות קסנון מקוררים במים טוב יותר מזה של מכשירי קסנון מקוררים באוויר. יחד עם זאת, המבנה מורכב יותר והמחיר יקר יותר. מכיוון שהאנרגיה של החלק האולטרה-סגול של מנורת הקסנון עולה פחות משני מקורות האור האחרים, היא הנמוכה ביותר מבחינת קצב האצה.
02. מנורת UV פלורסנט
תיאורטית, אנרגיית גל קצר של 300 ננומטר ~ 400 ננומטר היא הגורם העיקרי הגורם להזדקנות. אם אנרגיה זו מוגברת, ניתן להגיע לבדיקה מהירה. ההתפלגות הספקטרלית של מנורות UV פלורסנט מרוכזת בעיקר בחלק האולטרה סגול, כך שהיא יכולה להשיג קצבי תאוצה גבוהים יותר.
עם זאת, מנורות UV פלורסנט לא רק מגבירות את האנרגיה האולטרה סגולה באור השמש הטבעי, אלא גם מקרינות אנרגיה שאינה קיימת באור השמש הטבעי כאשר נמדדת על פני כדור הארץ, ואנרגיה זו עלולה לגרום לנזק לא טבעי. בנוסף, פרט לקו הספקטרלי הכספית הצר מאוד, למקור האור הפלורסנטי אין אנרגיה גבוהה מ-375 ננומטר, כך שחומרים הרגישים לאנרגיית UV באורך גל ארוך יותר עשויים שלא להשתנות כפי שהם משתנים כאשר הם נחשפים לאור שמש טבעי. פגמים מובנים אלה יכולים להוביל לתוצאות לא אמינות.
לכן, מנורות UV פלורסנט מדומות בצורה גרועה. עם זאת, בשל קצב האצה הגבוה שלו, ניתן להשיג סינון מהיר של חומרים ספציפיים על ידי בחירת סוג המנורה המתאים.
03. מנורת קשת פחמן לאור השמש
מנורות קשת פחמן מסוג אור שמש משמשות כיום לעתים רחוקות בארצנו, אך הן נמצאות בשימוש נרחב במקורות אור ביפן. רוב תקני JIS משתמשים במנורות קשת פחמן מסוג אור שמש. חברות רכב רבות במדינה שלי שהן מיזמים משותפים עם יפן עדיין ממליצות להשתמש במקור אור זה. חלוקת האנרגיה הספקטרלית של מנורת קשת הפחמן הסולארית קרובה יותר גם לזו של אור השמש, אך הקרניים האולטרה סגולות מ-370 ננומטר עד 390 ננומטר מתרכזות ומתחזקות. הסימולציה לא טובה כמו מנורת הקסנון, וקצב התאוצה הוא בין מנורת הקסנון למנורת האולטרה סגול.
Ⅲ . קביעת זמן בדיקת הזדקנות מואצת מלאכותית
1. עיין בתקנים ובתקנות המוצר הרלוונטיים
תקני המוצר הרלוונטיים כבר קבעו את מועד בדיקת ההזדקנות. אנחנו רק צריכים למצוא את התקנים הרלוונטיים ולבצע אותם לפי הזמן הנקוב בהם. תקנים לאומיים רבים ותקנים תעשייתיים קבעו זאת.
2. חישוב מבוסס על מתאמים ידועים
מחקרים מראים כי יציבות הצבע של ABS מוערכת באמצעות שינויים בצבע ובמדד ההצהבה. להזדקנות מואצת מלאכותית יש מתאם טוב עם חשיפה טבעית לאטמוספירה, וקצב התאוצה הוא בערך 7. אם אתה רוצה לדעת את שינוי הצבע של חומר ABS מסוים לאחר שנה אחת של שימוש בחוץ ולהשתמש באותם תנאי בדיקה, אתה יכול להתייחס ל קצב התאוצה כדי לקבוע את זמן ההזדקנות המואץ 365x24/7=1251h.
במשך תקופה ארוכה בוצעו מחקרים רבים בנושאי קורלציה מבית ומחוץ, ונגזרו יחסי גיור רבים. עם זאת, בשל מגוון החומרים הפולימריים, הבדלים בציוד ושיטות בדיקת הזדקנות מואצת והבדלים באקלים בזמנים ובאזורים שונים, יחסי ההמרה מסובכים. לכן, בבחירת קשר ההמרה, עלינו לשים לב לחומרים הספציפיים, לציוד היישון, לתנאי הבדיקה, לאינדיקטורים להערכת ביצועים ולגורמים אחרים הנגזרים את המתאם.
3. לשלוט בכמות הכוללת של קרינת הזדקנות המואצת באופן מלאכותי כך שתהיה שווה ערך לכמות הכוללת של קרינת החשיפה הטבעית
עבור מוצרים מסוימים שאין להם תקנים תואמים וללא התייחסות לקורלציה, ניתן לשקול את עוצמת הקרינה של סביבת השימוש בפועל, ויש לשלוט בכמות הכוללת של קרינת הזדקנות המואצת באופן מלאכותי כך שתהיה שווה ערך לכמות הכוללת של קרינת החשיפה הטבעית .
דוגמה: כיצד לשלוט בכמות הקרינה הכוללת של הזדקנות מואצת מלאכותית
מוצר פלסטי מסוים נמצא בשימוש באזור בייג'ינג, והוא צפוי לשלוט בכמות הקרינה הכוללת של הזדקנות מואצת באופן מלאכותי כדי להיות שווה ערך לשנה אחת של חשיפה חיצונית.
שלב 1: מכיוון שמוצר זה הוא מוצר פלסטיק ומשמש בחוץ, בחר בשיטה A ב-GB/T16422.2-1996 "שיטות בדיקת חשיפה למקור אור מפלסטיק במעבדה חלק 2: מנורת קשת קסנון".
תנאי הבדיקה הם: עוצמת הקרינה 0.50W/m2 (340nm), טמפרטורת הלוח 65 מעלות, טמפרטורת התיבה 40 מעלות, לחות יחסית 50%, זמן התזת מים/זמן התזה ללא מים 18 דקות/102 דקות, אור מתמשך;
שלב 2: סך הקרינה השנתית בבייג'ין היא כ-5609MJ/m2. על פי התקן הבינלאומי CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "שיטות בדיקת חשיפה למקור אור מפלסטיק" להשוואת ההתפלגות הספקטרלית של מקורות אור מלאכותיים ואור שמש טבעי) חלק: מצוטט ב"קשת קסנון מנורה"); מהם האזורים האולטרה סגולים והנראה לעין (300nm~800nm) מהווים 62.2%, או 3489MJ/m2.
שלב 3: לפי GB/T16422.2-1996
כאשר עוצמת הקרינה של 340nm היא 0.50W/m2, עוצמת הקרינה באזורים האינפרא אדום והנראה לעין (300nm~800nm) היא 550W/m2; ניתן לחשב את זמן ההקרנה כ-3489X106/550=6.344X106s, כלומר 1762h. לפי שיטת חישוב זו, מקדם התאוצה הוא בערך 5. מאחר וההזדקנות הטבעית אינה סופרפוזיציה פשוטה של עוצמת הקרינה, רק נקבע שאור השמש גורם לחומר.