Uji penuaan merupakan salah satu cara penting untuk meningkatkan keandalan produk, dan saat ini tidak dapat digantikan dengan metode lain. Melalui uji penuaan, permasalahan dan cacat produk dalam berbagai kondisi lingkungan dapat terungkap, dan permasalahan tersebut dapat diperbaiki dan ditingkatkan, sehingga meningkatkan keandalan dan masa pakai produk. Peralatan keandalan yang umum digunakan meliputi:Ruang uji penuaan UV, ruang uji penuaan lampu xenon, dll.
Ⅰ. Pemilihan kondisi uji penuaan dipercepat buatan
Pertanyaan ini sebenarnya dapat dipahami sebagai faktor penuaan apa saja yang harus disimulasikan. Selama penggunaan bahan polimer, banyak faktor lingkungan iklim yang mungkin berdampak pada penuaan bahan polimer. Jika faktor utama penyebab penuaan diketahui sebelumnya, maka metode pengujian dapat dipilih secara tepat sasaran.
Kita dapat menentukan metode pengujian dengan mempertimbangkan transportasi, penyimpanan, lingkungan penggunaan dan mekanisme penuaan material. Misalnya, profil polivinil klorida kaku dibuat dari polivinil klorida sebagai bahan mentah dan ditambahkan bahan tambahan seperti zat penstabil dan pigmen. Mereka terutama digunakan di luar ruangan. Mengingat mekanisme penuaan PVC, PVC mudah terurai saat dipanaskan; mempertimbangkan lingkungan penggunaan, oksigen, sinar ultraviolet, panas dan kelembapan di udara merupakan penyebab penuaan profil.
Ⅱ . Pemilihan sumber cahaya untuk uji penuaan dipercepat buatan
Uji paparan sumber cahaya laboratorium: Secara bersamaan dapat mensimulasikan cahaya, oksigen, panas, curah hujan, dan faktor lain di lingkungan atmosfer yang terlihat di ruang uji. Ini adalah metode uji penuaan dipercepat buatan yang umum digunakan. Di antara faktor simulasi ini, sumber cahaya relatif penting. Pengalaman menunjukkan bahwa panjang gelombang sinar matahari yang menyebabkan kerusakan pada bahan polimer terutama terkonsentrasi pada sinar ultraviolet dan beberapa cahaya tampak.
Sumber cahaya buatan yang digunakan saat ini berupaya membuat kurva distribusi spektrum energi pada rentang panjang gelombang ini mendekati spektrum matahari. Simulasi dan tingkat akselerasi menjadi dasar utama pemilihan sumber cahaya buatan. Setelah sekitar satu abad pengembangan, sumber cahaya laboratorium mencakup lampu busur karbon tertutup, lampu busur karbon tipe sinar matahari, lampu ultraviolet fluoresen, lampu busur xenon, lampu merkuri bertekanan tinggi, dan sumber cahaya lain yang dapat dipilih. Komite teknis terkait bahan polimer di Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) terutama merekomendasikan penggunaan tiga sumber cahaya: lampu busur karbon surya, lampu ultraviolet fluoresen, dan lampu busur xenon.
01. Lampu busur Xenon
Saat ini diyakini bahwa distribusi energi spektral lampu busur xenon di antara sumber cahaya buatan yang diketahui paling mirip dengan bagian ultraviolet dan sinar tampak. Dengan memilih filter yang tepat, sebagian besar radiasi gelombang pendek sinar matahari yang mencapai tanah dapat disaring. Lampu Xenon memiliki radiasi yang kuat di wilayah inframerah 1000nm~1200nm dan menghasilkan panas dalam jumlah besar.
Oleh karena itu, perangkat pendingin yang sesuai harus dipilih untuk menghilangkan energi ini. Saat ini, terdapat dua metode pendinginan alat uji penuaan lampu xenon di pasaran: berpendingin air dan berpendingin udara. Secara umum, efek pendinginan perangkat lampu xenon berpendingin air lebih baik dibandingkan perangkat berpendingin udara. Pada saat yang sama, strukturnya lebih kompleks dan harganya lebih mahal. Karena energi bagian ultraviolet dari lampu xenon meningkat lebih sedikit dibandingkan dua sumber cahaya lainnya, maka tingkat akselerasinya paling rendah.
02. Lampu UV neon
Secara teoritis, energi gelombang pendek 300nm~400nm merupakan faktor utama penyebab penuaan. Jika energi ini ditingkatkan, pengujian cepat dapat dilakukan. Distribusi spektral lampu UV fluoresen terutama terkonsentrasi pada bagian ultraviolet, sehingga dapat mencapai tingkat akselerasi yang lebih tinggi.
Namun lampu UV fluoresen tidak hanya meningkatkan energi ultraviolet pada sinar matahari alami, tetapi juga memancarkan energi yang tidak terdapat pada sinar matahari alami bila diukur di permukaan bumi, dan energi ini dapat menyebabkan kerusakan yang tidak wajar. Selain itu, kecuali garis spektral merkuri yang sangat sempit, sumber cahaya fluoresen tidak memiliki energi yang lebih tinggi dari 375nm, sehingga bahan yang sensitif terhadap energi UV dengan panjang gelombang lebih panjang mungkin tidak berubah seperti saat terkena sinar matahari alami. Kelemahan yang melekat ini dapat menyebabkan hasil yang tidak dapat diandalkan.
Oleh karena itu, lampu UV fluoresen tidak dapat disimulasikan dengan baik. Namun, karena tingkat akselerasinya yang tinggi, penyaringan material tertentu secara cepat dapat dicapai dengan memilih jenis lampu yang sesuai.
03. Lampu busur karbon sinar matahari
Lampu busur karbon tipe sinar matahari saat ini jarang digunakan di negara kita, namun merupakan sumber cahaya yang banyak digunakan di Jepang. Kebanyakan standar JIS menggunakan lampu busur karbon tipe sinar matahari. Banyak perusahaan mobil di negara saya yang merupakan perusahaan patungan dengan Jepang masih merekomendasikan penggunaan sumber cahaya ini. Distribusi energi spektral lampu busur karbon surya juga lebih dekat dengan sinar matahari, namun sinar ultraviolet dari 370nm hingga 390nm terkonsentrasi dan diperkuat. Simulasinya tidak sebaik lampu xenon, dan tingkat akselerasinya antara lampu xenon dan lampu ultraviolet.
Ⅲ . Penentuan waktu uji penuaan dipercepat buatan
1. Lihat standar dan peraturan produk yang relevan
Standar produk terkait telah menetapkan waktu pengujian penuaan. Kita hanya perlu menemukan standar yang relevan dan melaksanakannya sesuai waktu yang ditentukan di dalamnya. Banyak standar nasional dan standar industri yang menetapkan hal ini.
2. Perhitungan berdasarkan korelasi yang diketahui
Penelitian menunjukkan bahwa stabilitas warna ABS dinilai melalui perubahan warna dan indeks kekuningan. Penuaan yang dipercepat secara buatan memiliki korelasi yang baik dengan paparan atmosfer alami, dan tingkat percepatannya sekitar 7. Jika Anda ingin mengetahui perubahan warna bahan ABS tertentu setelah satu tahun penggunaan di luar ruangan dan menggunakan kondisi pengujian yang sama, Anda dapat merujuk ke tingkat percepatan untuk menentukan waktu penuaan yang dipercepat 365x24/7=1251jam.
Sejak lama, banyak penelitian telah dilakukan mengenai isu korelasi di dalam dan luar negeri, dan banyak pula hubungan konversi yang diturunkan. Namun, karena keragaman bahan polimer, perbedaan peralatan dan metode uji penuaan yang dipercepat, serta perbedaan iklim pada waktu dan wilayah yang berbeda, hubungan konversi menjadi rumit. Oleh karena itu, ketika memilih hubungan konversi, kita harus memperhatikan bahan spesifik, peralatan yang menua, kondisi pengujian, indikator evaluasi kinerja, dan faktor lain yang memperoleh korelasi tersebut.
3. Mengontrol jumlah total radiasi penuaan yang dipercepat secara artifisial agar setara dengan jumlah total paparan radiasi alami
Untuk beberapa produk yang tidak memiliki standar yang sesuai dan tidak ada referensi untuk korelasi, intensitas radiasi dari lingkungan penggunaan sebenarnya dapat dipertimbangkan, dan jumlah total radiasi penuaan yang dipercepat secara artifisial harus dikontrol agar setara dengan jumlah total radiasi paparan alami. .
Contoh: Cara mengontrol jumlah radiasi total dari penuaan dipercepat buatan
Produk plastik tertentu digunakan di wilayah Beijing, dan diharapkan dapat mengontrol jumlah total radiasi dari penuaan yang dipercepat secara artifisial hingga setara dengan satu tahun paparan di luar ruangan.
Langkah 1: Karena produk ini adalah produk plastik dan digunakan di luar ruangan, pilih Metode A di GB/T16422.2-1996 "Metode Uji Paparan Sumber Cahaya Laboratorium Plastik Bagian 2: Lampu Busur Xenon".
Kondisi pengujian adalah: intensitas iradiasi 0.50W/m2 (340nm), suhu papan tulis 65 derajat, suhu kotak 40 derajat, kelembapan relatif 50%, waktu penyemprotan air/waktu tanpa penyemprotan air 18 menit/102 menit, cahaya terus menerus;
Langkah 2: Total radiasi tahunan di Beijing adalah sekitar 5609MJ/m2. Menurut standar internasional CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Metode Uji Paparan Sumber Cahaya Laboratorium Plastik" untuk membandingkan distribusi spektral sumber cahaya buatan dan sinar matahari alami) Bagian: Dikutip dalam "Xenon Arc Lampu"); dimana daerah ultraviolet dan daerah tampak (300nm~800nm) mencapai 62,2%, atau 3489MJ/m2.
Langkah 3: Menurut GB/T16422.2-1996
Ketika intensitas iradiasi 340nm adalah 0,50W/m2, intensitas iradiasi di area inframerah dan daerah tampak (300nm~800nm) adalah 550W/m2; waktu iradiasi dapat dihitung sebagai 3489X106/550=6.344X106s, yaitu 1762 jam. Menurut metode perhitungan ini, faktor percepatannya adalah sekitar 5. Karena penuaan alami bukanlah superposisi sederhana dari intensitas iradiasi, maka hanya ditentukan bahwa sinar mataharilah yang menyebabkan material tersebut.