1. Selección de condiciones de prueba de envejecimiento acelerado artificial.
En realidad, esta pregunta puede entenderse como qué factores de envejecimiento deberían simularse. Durante el uso de materiales poliméricos, muchos factores del entorno climático pueden tener un efecto en el envejecimiento de los materiales poliméricos. Si se conocen de antemano los principales factores que causan el envejecimiento, el método de prueba se puede seleccionar de forma específica.
Podemos determinar el método de prueba considerando el transporte, almacenamiento, entorno de uso y mecanismo de envejecimiento del material. Por ejemplo, los perfiles rígidos de cloruro de polivinilo se fabrican a partir de cloruro de polivinilo como materia prima y se les añaden aditivos como estabilizadores y pigmentos. Se utilizan principalmente en exteriores. Teniendo en cuenta el mecanismo de envejecimiento del PVC, el PVC se descompone fácilmente cuando se calienta; Teniendo en cuenta el entorno de uso, el oxígeno, la luz ultravioleta, el calor y la humedad del aire son causas del envejecimiento del perfil.
Por lo tanto, la norma nacional GB/T8814-2004 "Perfiles de cloruro de polivinilo no plastificado (PVC-U) para puertas y ventanas" no solo estipula el método de prueba de envejecimiento por fotooxigeno, sino que también adopta GB/T16422.2 "Fuente de luz de laboratorio de plástico". Prueba de exposición" Parte 2 del método: Envejecimiento de lámpara de arco de xenón durante 4000 h o 6000 h, simulando factores como la luz ultravioleta y la luz visible del exterior, temperatura, humedad, lluvia, etc., y también estipula el envejecimiento térmico del oxígeno de los elementos: estado después del calentamiento. , colocado a 150 grados durante 30 minutos, observación visual Compruebe si hay burbujas, grietas, picaduras o separación para examinar la resistencia al calor del perfil. Otro ejemplo es un producto con el que mi país tiene competitividad en el mercado internacional: los zapatos de exportación de comercio exterior. Durante el uso, los rayos ultravioleta de la luz solar son la principal causa de decoloración y decoloración de los zapatos. Por lo tanto, es necesario utilizar una caja de luz ultravioleta para probar su resistencia al amarilleo.
La cámara de prueba de resistencia al amarillamiento del calzado de uso común utiliza una lámpara UV de 30 W. La muestra está a 20 cm de distancia de la fuente de luz. El cambio de color se observa después de 3 horas de exposición. Al mismo tiempo, durante el transporte, el ambiente cálido, húmedo y hostil del contenedor provocará decoloración, manchas e incluso deterioro de la parte superior de los zapatos, las suelas y el pegamento. Por lo tanto, antes del envío, es necesario considerar la realización de una prueba de envejecimiento de resistencia al calor y la humedad para simular el ambiente de alto calor y alta humedad en el contenedor. En condiciones de 70 grados y 95 % de humedad relativa, observe la apariencia y los cambios de color después de 48 horas de prueba.
2. Selección de fuente de luz para la prueba de envejecimiento artificial acelerado.
Prueba de exposición a fuentes de luz de laboratorio: puede simular simultáneamente luz, oxígeno, calor, lluvia y otros factores en el entorno atmosférico visible en una cámara de prueba. Es un método de prueba de envejecimiento artificial acelerado de uso común. Entre estos factores de simulación, la fuente de luz es relativamente importante. La experiencia demuestra que las longitudes de onda de la luz solar que dañan los materiales poliméricos se concentran principalmente en la luz ultravioleta y algo de luz visible.
Las fuentes de luz artificial utilizadas actualmente se esfuerzan por acercar la curva de distribución del espectro de energía en este rango de longitudes de onda al espectro solar. La simulación y la tasa de aceleración son la base principal para seleccionar fuentes de luz artificial. Después de aproximadamente un siglo de desarrollo, las fuentes de luz de laboratorio incluyen lámparas de arco de carbón cerradas, lámparas de arco de carbón de tipo solar, lámparas ultravioleta fluorescentes, lámparas de arco de xenón, lámparas de mercurio de alta presión y otras fuentes de luz para elegir. Los comités técnicos relacionados con materiales poliméricos de la Organización Internacional de Normalización (ISO) recomiendan principalmente el uso de tres fuentes de luz: lámparas solares de arco de carbono, lámparas fluorescentes ultravioleta y lámparas de arco de xenón.
01. Lámpara de arco de xenón
Actualmente se cree que la distribución de energía espectral de las lámparas de arco de xenón entre las fuentes de luz artificial conocidas es más similar a las partes ultravioleta y visible de la luz solar. Al elegir un filtro adecuado, se puede filtrar la mayor parte de la radiación de onda corta presente en la luz solar que llega al suelo. Las lámparas de xenón tienen una fuerte radiación en la región infrarroja de 1000 nm a 1200 nm y generan una gran cantidad de calor.
Por lo tanto, se debe seleccionar un dispositivo de refrigeración adecuado para eliminar esta energía. Actualmente, existen en el mercado dos métodos de enfriamiento para los equipos de prueba de envejecimiento de lámparas de xenón: enfriado por agua y enfriado por aire. En términos generales, el efecto de enfriamiento de los dispositivos con lámparas de xenón enfriados por agua es mejor que el de los enfriados por aire. Al mismo tiempo, la estructura es más compleja y el precio es más caro. Dado que la energía de la parte ultravioleta de la lámpara de xenón aumenta menos que las otras dos fuentes de luz, es la más baja en términos de tasa de aceleración.
02. Lámpara UV fluorescente
Teóricamente, la energía de onda corta de 300 nm ~ 400 nm es el principal factor que causa el envejecimiento. Si se aumenta esta energía, se pueden lograr pruebas rápidas. La distribución espectral de las lámparas UV fluorescentes se concentra principalmente en la parte ultravioleta, por lo que pueden alcanzar velocidades de aceleración más altas.
Sin embargo, las lámparas fluorescentes UV no sólo aumentan la energía ultravioleta de la luz solar natural, sino que también irradian energía que no está presente en la luz solar natural cuando se mide en la superficie terrestre, y esta energía puede causar daños no naturales. Además, a excepción de la línea espectral de mercurio muy estrecha, la fuente de luz fluorescente no tiene energía superior a 375 nm, por lo que los materiales que son sensibles a la energía UV de longitud de onda más larga pueden no cambiar como lo hacen cuando se exponen a la luz solar natural. Estos defectos inherentes pueden conducir a resultados poco fiables.
Por lo tanto, las lámparas UV fluorescentes no se simulan bien. Sin embargo, debido a su alta tasa de aceleración, se puede lograr una detección rápida de materiales específicos seleccionando el tipo apropiado de lámpara.
03. Lámpara de arco de carbono con luz solar
Actualmente, las lámparas de arco de carbono del tipo de luz solar rara vez se utilizan en nuestro país, pero son fuentes de luz ampliamente utilizadas en Japón. La mayoría de los estándares JIS utilizan lámparas de arco de carbono de tipo solar. Muchas empresas automotrices de mi país que son empresas conjuntas con Japón todavía recomiendan el uso de esta fuente de luz. La distribución de energía espectral de la lámpara de arco de carbono solar también es más cercana a la de la luz solar, pero los rayos ultravioleta de 370 nm a 390 nm están concentrados y reforzados. La simulación no es tan buena como la de la lámpara de xenón y la tasa de aceleración está entre la lámpara de xenón y la lámpara ultravioleta.
3. Determinación del tiempo de prueba de envejecimiento acelerado artificial.
1. Consulte las normas y regulaciones de productos relevantes.
Las normas de producto pertinentes ya han estipulado el tiempo para la prueba de envejecimiento. Sólo necesitamos encontrar las normas relevantes y ejecutarlas según el tiempo especificado en ellas. Muchas normas nacionales y estándares industriales lo han estipulado.
2. Cálculo basado en correlaciones conocidas
Las investigaciones muestran que la estabilidad del color del ABS se evalúa mediante cambios de color y el índice de amarilleamiento. El envejecimiento acelerado artificial tiene una buena correlación con la exposición atmosférica natural y la tasa de aceleración es de aproximadamente 7. Si desea conocer el cambio de color de un determinado material ABS después de un año de uso en exteriores y utilizar las mismas condiciones de prueba, puede consultar la tasa de aceleración para determinar el tiempo de envejecimiento acelerado 365x24/7=1251h.
Durante mucho tiempo se han llevado a cabo muchas investigaciones sobre cuestiones de correlación en el país y en el extranjero, y se han derivado muchas relaciones de conversión. Sin embargo, debido a la diversidad de materiales poliméricos, las diferencias en los equipos y métodos de prueba de envejecimiento acelerado y las diferencias climáticas en diferentes momentos y regiones, la relación de conversión es complicada. Por lo tanto, al seleccionar la relación de conversión, debemos prestar atención a los materiales específicos, el envejecimiento del equipo, las condiciones de prueba, los indicadores de evaluación del desempeño y otros factores que derivan de la correlación.
3. Controlar la cantidad total de radiación de envejecimiento acelerado artificialmente para que sea equivalente a la cantidad total de radiación de exposición natural.
Para algunos productos que no tienen estándares correspondientes ni referencias de correlación, se puede considerar la intensidad de radiación del entorno de uso real y se debe controlar la cantidad total de radiación de envejecimiento acelerado artificialmente para que sea equivalente a la cantidad total de radiación de exposición natural. .
Ejemplo: Cómo controlar la cantidad total de radiación del envejecimiento acelerado artificial
En el área de Beijing se utiliza cierto producto plástico y se espera que controle la cantidad total de radiación del envejecimiento acelerado artificialmente para que sea equivalente a un año de exposición al aire libre.
Paso 1: Dado que este producto es de plástico y se utiliza en exteriores, elija el Método A en GB/T16422.2-1996 "Métodos de prueba de exposición a fuentes de luz de laboratorio de plástico, Parte 2: Lámpara de arco de xenón".
Las condiciones de prueba son: intensidad de irradiación 0. 50 W/m2 (340 nm), temperatura de la pizarra 65 grados, temperatura de la caja 40 grados, humedad relativa 50 %, tiempo de pulverización de agua/tiempo sin pulverización de agua 18 min/102 min, luz continua;
Paso 2: La radiación total anual en Beijing es de aproximadamente 5609 MJ/m2. Según el estándar internacional CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Métodos de prueba de exposición a fuentes de luz de laboratorio de plástico" para comparar la distribución espectral de fuentes de luz artificiales y la luz solar natural) Parte: Citado en "Xenon Arc Lámpara"); de las cuales las regiones ultravioleta y visible (300 nm ~ 800 nm) representan el 62,2%, o 3489 MJ/m2.
Paso 3: Según GB/T16422.2-1996
Cuando la intensidad de irradiación de 340nm es 0,50 W/m2, la intensidad de irradiación en las áreas infrarroja y visible (300 nm ~ 800 nm) es 550 W/m2; el tiempo de irradiación se puede calcular como 3489X106/550=6.344X106s, que es 1762h. Según este método de cálculo, el factor de aceleración es de aproximadamente 5. Dado que el envejecimiento natural no es una simple superposición de la intensidad de la irradiación, sólo se determina qué causa la luz solar en el material.
4. Selección de indicadores de evaluación del desempeño para la prueba de envejecimiento artificial acelerado.
La selección de indicadores de evaluación del desempeño se considera principalmente desde dos aspectos: el uso del material y las características del propio material.
1. Determinar el índice de evaluación según el uso del material. Para un mismo material, debido a sus diferentes usos, se podrán seleccionar diferentes índices de evaluación. Por ejemplo, si se utiliza la misma pintura para decoración, se debe considerar el cambio en su apariencia. En GB/T1766-1995 "Clasificación del envejecimiento de revestimientos de pintura y barniz", se especifican en detalle los métodos de clasificación para diversos cambios de apariencia, como brillo, cambio de color, tiza y acabado dorado.
Para algunos revestimientos funcionales, como los revestimientos anticorrosión, es aceptable cierto grado de cambios de color y apariencia. En este momento, a la hora de seleccionar los indicadores de evaluación, las principales consideraciones son su resistencia al agrietamiento, grado de formación de polvo, etc. También es cloruro de polivinilo (PVC). Si se utiliza para fabricar empeines de zapatos, se debe considerar su resistencia al amarillamiento. Si se usa en bajantes de lluvia, los requisitos para cambios de apariencia no son altos y las propiedades físicas y mecánicas del material cambian, como la tracción. El cambio en la resistencia a la tracción es el principal índice de evaluación.
2. Determinar el índice de evaluación en función de las características del propio material. Para el mismo material, diferentes propiedades disminuyen a un ritmo desigual durante el proceso de envejecimiento. Es decir, determinadas propiedades son sensibles al medio ambiente y decaen rápidamente, siendo este el principal factor causante de los daños materiales. Al seleccionar indicadores de evaluación, se deben seleccionar estas propiedades sensibles. Las investigaciones muestran que para la mayoría de los plásticos de ingeniería, la resistencia al impacto cambia mucho y disminuye significativamente durante las pruebas de envejecimiento natural.
Por lo tanto, al realizar pruebas de envejecimiento de plásticos de ingeniería, se debe dar prioridad a seleccionar la disminución de la resistencia al impacto como índice de evaluación. La resistencia al impacto también es muy sensible al envejecimiento del polipropileno y es el principal indicador para evaluar el comportamiento al envejecimiento. Para los materiales de polietileno, la disminución del alargamiento a la rotura es más evidente y es el índice de evaluación prioritario. En el caso del cloruro de polivinilo, tanto la resistencia a la tracción como la resistencia al impacto disminuyen relativamente rápido, y se debe seleccionar una de ellas para su evaluación en función de la situación real.
En la norma nacional GB/T8814-2004 "Perfiles de cloruro de polivinilo no plastificado (PVC-U) para puertas y ventanas", se selecciona como indicador de calificación la tasa de retención de resistencia al impacto después del envejecimiento mayor o igual al 60%; en el estándar de la industria ligera QB/T2480 -2000 Tuberías y accesorios rígidos de cloruro de polivinilo (PVC-U) para agua de lluvia para la construcción, la tasa de retención de la resistencia a la tracción después del envejecimiento es mayor o igual al 80% como criterio de calificación.