Műanyagok tesztelése
A műanyagokat öregedési tesztnek vetik alá, hogy kielégítő teljesítmény arányt érjenek el. Szinte minden műanyag terméket tesztelni kell, mielőtt elhagyja a gyárat. Ennek egyik oka a termék megbízhatóságának növelése. Új termékek esetében értékelni kell az új részegységek vagy teljes egységek teljesítményét. Ezáltal a terméktervezés, az anyag- és folyamathibák, az elöregedett termékek teljesítménye stabil tartományba kerülhet a gyár elhagyása előtt, és a javítási arány is csökkenhet.
Miért van szükség gyorsított UV időjárási vizsgálatra?
Hevítéskor a műanyag meglágyul vagy megolvad. Főleg, ha magas hőmérsékletnek van kitéve. Köztudott, hogy a műanyag gyorsan degradálódik, ha közvetlen kültéri napfénynek van kitéve. A kültéri expozíció és az öregedés olyan fő tényezők eredménye, mint az UV-sugárzási energia és a tényleges használati körülmények, mint a nedvesség, ózon, oxigén és hő. Tekintettel az összetett öregedési mechanizmusra, átfogó értékelést kell végezni, miután alapvető ismereteket szereztünk a különböző fő tényezők polimerekre gyakorolt hatásáról. Ezért annak érdekében, hogy megismerjük a polimerek stabilitásának változását a különböző tényezők hatására, több alapvető információt kell összegyűjteni, és erőfeszítéseket kell tenni gyakorlati gyorsított öregítési vizsgálati módszerek kialakítására.
A műanyag UV-öregedéstesztelő kamra képes szimulálni a napfény, eső és harmat okozta sérüléseket az anyagokban. Az UV fluoreszcens készülék ultraibolya (UV) lámpákat használ a napfény hatásának szimulálására, hideget pedig a nedvesség, az eső és a harmat szimulálására.
A vizsgálandó anyagot egy adott hőmérsékleten tesztelik a váltakozó UV fény és nedvesség ciklusprogramok során. Az UV több napos vagy hetes tesztelés után képes reprodukálni azokat a veszélyeket, amelyek a szabadban hónapok vagy évek alatt jelentkeznek.
A műanyag degradációs jellemzői a következők: fakulás, elszíneződés, fényesség elvesztése, krétásodás, repedés, homályosodás, hólyagosodás, ridegedés, szilárdságvesztés és oxidáció.
A napfény UV-sugárzása számos káros hatással lehet a műanyagokra, többek között:
Fakulás/szín vesztés: Az UV-sugárzás a műanyagok fakulását vagy elszíneződését okozhatja, különösen azokon, amelyek hosszabb ideig közvetlen napfénynek vannak kitéve. Ez esztétika megjelenés és a műanyagok vizuális romlásához vezethet.
A szilárdság és a rugalmasság elvesztése: Az UV-sugárzás csökkenti a műanyagok mechanikai tulajdonságait, beleértve a szilárdságot, a rugalmasságot és a nyúlást. Ez csökkenti a műanyagok teljesítményét, szerkezeti integritását és élettartamát.
Felületi degradáció: Az UV-sugárzás a műanyagok felületi szerkezetének károsodását okozhatja, aminek következtében a szálak meggyengülnek, a felület pedig megrepedhet vagy lepattoghat. Ez érdes vagy kopott textúrát eredményezhet, ami csökkenti a használhatóságot és negatívan befolyásolja a műanyagok teljesítményét.
A funkcionális tulajdonságok romlása: Az UV-sugárzás csökkentheti a műanyagok funkcionális tulajdonságait is, mint például a vízállóságot, az égésállóságot vagy az antimikrobiális tulajdonságokat, amelyek bizonyos alkalmazásoknál fontosak lehetnek. Emiatt a műanyagok elveszíthetik a kívánt funkcionalitást és az elvárt tulajdonságaikat.
UV gyorsított időjárásálló kamra és szabvány műanyagokhoz
A műanyagok azon képessége, hogy ellenálló legyen elektromos, mechanikai és optikai tényezőknek és fény-, hő- és víz károsító hatásainak, számos alkalmazásnál nagyon fontos lehet. Ennek a gyakorlatnak az a célja, hogy a végfelhasználás során fellépő körülményeknek megfelelő tulajdonságváltozásokat idézzen elő, ideértve a napfény, a nedvesség és a hő hatásait. Nem célja a gyakorlatban használt helyi időjárási jelenségek, például a légköri szennyezés, a biológiai tényezők és a sósvíz által okozott károsodás szimulálása. A laboratóriumok közötti vizsgálati eredmények reprodukálhatósága jónak bizonyult, ha az anyagok stabilitását teljesítmény-besorolás alapján értékelik más anyagokhoz képest. Ebből adódóan, egy hasonló, ismert teljesítményű anyag (kontroll) expozíciója a vizsgálati anyagokkal egyidejűleg erősen ajánlott.
A gyakorlatnak való megfeleléshez olyan UV-készüléket kell használni, amely megfelel a G 151 és G 154 szabványokban meghatározott követelményeknek. Eltérő rendelkezés hiányában a fénycső UV-lámpa spektrális teljesítményeloszlásának meg kell felelnie az UVA 340 lámpákra vonatkozó G 154 gyakorlat követelményeinek. Az alábbi képen egy tipikus UVA-340 lámpa spektrális besugárzási és a viszonyítási alapot jelentő napsugárzás görbéje látható.
Tesztminta
Ahol praktikus, ajánlatos a mintákat úgy méretezni, hogy illeszkedjenek az expozíciós készülékhez mellékelt mintatartókhoz és állványokhoz. A próbatesteket úgy kell elhelyezni, hogy csak a tartó általi alátámasztáshoz szükséges minimális mintafelületet fedjék le, hacsak nem a vizsgálat szerves részét képezik egy speciális hátlappal együtt. Az exponálatlan felületet nem szabad a vizsgálati terület részeként használni. Szigetelőanyag minták, például habok esetében a próbatest maximális vastagsága 20 mm, hogy a megfelelő hőátadás biztosított legyen a kondenzációhoz. Exponálatlan mintákat is meg kell tartani minden értékelt anyagból. A mintákat 24 óránál több időre nem szabad a vizsgálatok között az expozíciós készülékből kivenni, majd visszahelyezni teszt folytatásához, mivel ez nem eredményezi minden anyagon ugyanazt az eredményt, az ilyen típusú megszakítás nélkül végzett vizsgálatokhoz viszonyítva. Ha a mintákat legalább 24 órára eltávolítják az expozíciós készülékből, majd visszahelyezésre kerül további expozícióhoz, abban az esetben ez számít eltelt időnek. Ha nincs másképp megadva, a készüléket be kell programozni ennek megfelelően a következő tesztciklusok egyikére. A készüléket folyamatosan működtetni kell.
"A" ciklus:
8 órás UV sugárzás, szigetelés nélküli fekete panel 60-63°C hőmérsékleten szabályozva
4 óra kondenzáció, szigetelés nélküli fekete panel 50-63°C hőmérsékleten szabályozva
(A legtöbb általános alkalmazáshoz ez a használatos)
"B" ciklus:
8 óra UV, szigetelés nélküli fekete panel hőmérséklet 70-63°C között szabályozva
4 óra kondenzáció, szigetelés nélküli fekete panel 50-63°C hőmérsékleten szabályozva
(Általában autóipari alkalmazásokhoz használatos) Megjegyzés: A B ciklus egyenértékű a SAE J2020 szabványban meghatározott expozíciós tesztciklussal.
"C" ciklus:
8 óra UV, szigetelés nélküli fekete panel hőmérséklet 50-63°C között szabályozva
4 óra kondenzáció, szigetelés nélküli fekete panel 50-63°C hőmérsékleten szabályozva
(Általában bizonyos műanyag építőipari termékekhez használatos)
A G 154 gyakorlat számos egyéb expozíciós ciklust sorol fel, melyeket nemfémes anyagok fluoreszkáló UV-expozíciójához alkalmaznak.
