ILCamera per test di invecchiamento UVè un dispositivo sperimentale utilizzato per simulare la radiazione ultravioletta della luce solare e condizioni di calore umido per accelerare il processo di invecchiamento dei materiali. È ampiamente utilizzato nella scienza dei materiali, nei rivestimenti, nella plastica, nella gomma, nel tessile, nei ricambi auto e in altri settori per valutare la resistenza agli agenti atmosferici e le prestazioni anti-invecchiamento dei materiali in ambienti esterni. Ora è diventata una delle attrezzature essenziali nella produzione industriale. Siamo un produttore professionale di camere di invecchiamento UV con oltre 20 anni di esperienza. Benvenuto per informarsi!
1. Selezione delle condizioni di prova di invecchiamento artificiale accelerato
Questa domanda può effettivamente essere intesa come quali fattori di invecchiamento dovrebbero essere simulati. Durante l'utilizzo dei materiali polimerici, molti fattori nell'ambiente climatico possono avere un effetto sull'invecchiamento dei materiali polimerici. Se si conoscono in anticipo i principali fattori che causano l'invecchiamento, è possibile scegliere in modo mirato il metodo di prova.
Possiamo determinare il metodo di prova considerando il trasporto, lo stoccaggio, l'ambiente di utilizzo e il meccanismo di invecchiamento del materiale. Ad esempio, i profili rigidi di cloruro di polivinile sono realizzati con cloruro di polivinile come materia prima e addizionati con additivi come stabilizzanti e pigmenti. Vengono utilizzati principalmente all'aperto. Considerando il meccanismo di invecchiamento del PVC, il PVC è facile da decomporre se riscaldato; considerando l'ambiente di utilizzo, l'ossigeno, la luce ultravioletta, il calore e l'umidità dell'aria sono tutte cause di invecchiamento del profilo.
Pertanto, lo standard nazionale GB/T8814-2004 "Profili di polivinilcloruro (PVC-U) non plastificato per porte e finestre" non solo stabilisce il metodo di prova dell'invecchiamento tramite fotoossigeno, ma adotta anche GB/T16422.2 "Sorgente luminosa da laboratorio in plastica Test di esposizione" Parte 2 del metodo: Invecchiamento della lampada ad arco allo xeno per 4.000 o 6.000 ore, simulando fattori come la luce ultravioletta esterna e la luce visibile, temperatura, umidità, pioggia, ecc. e stabilisce inoltre gli elementi di invecchiamento termico dell'ossigeno: stato dopo il riscaldamento , posizionato a 150 gradi per 30 minuti, osservazione visiva Controllare se sono presenti bolle, crepe, vaiolature o separazioni per esaminare la resistenza al calore del profilo. Un altro esempio è un prodotto con cui il mio paese ha competitività sul mercato internazionale: le scarpe da esportazione del commercio estero. Durante l'uso, i raggi ultravioletti della luce solare sono la principale causa di scolorimento e scolorimento delle scarpe. Pertanto è necessario utilizzare una scatola a luce UV per testare la loro resistenza all'ingiallimento.
La camera per test di resistenza all'ingiallimento delle calzature comunemente utilizzata utilizza una lampada UV da 30 W. Il campione è a 20 cm di distanza dalla sorgente luminosa. Il cambiamento di colore si osserva dopo 3 ore di esposizione. Allo stesso tempo, durante il trasporto, l'ambiente caldo, umido e ostile del contenitore causerà scolorimento, macchie e persino deterioramento delle tomaie, delle suole e della colla delle scarpe. Pertanto, prima della spedizione, è necessario prendere in considerazione l'esecuzione di un test di invecchiamento della resistenza al calore e all'umidità per simulare l'ambiente ad alto calore e umidità nel contenitore. In condizioni di 70 gradi e 95% di umidità relativa, osservare l'aspetto e i cambiamenti di colore dopo 48 ore di test.
2. Selezione della sorgente luminosa per il test di invecchiamento artificiale accelerato
Test di esposizione alla sorgente luminosa di laboratorio: può simulare simultaneamente luce, ossigeno, calore, pioggia e altri fattori nell'ambiente atmosferico visibile in una camera di prova. È un metodo di prova di invecchiamento accelerato artificiale comunemente usato. Tra questi fattori di simulazione, la sorgente luminosa è relativamente importante. L'esperienza dimostra che le lunghezze d'onda della luce solare che causano danni ai materiali polimerici sono concentrate principalmente nella luce ultravioletta e in parte nella luce visibile.
Le sorgenti luminose artificiali attualmente utilizzate si sforzano di avvicinare la curva di distribuzione dello spettro energetico in questo intervallo di lunghezze d'onda allo spettro solare. La simulazione e la velocità di accelerazione sono la base principale per la selezione delle sorgenti luminose artificiali. Dopo circa un secolo di sviluppo, le sorgenti luminose da laboratorio includono lampade ad arco di carbonio chiuse, lampade ad arco di carbonio del tipo a luce solare, lampade ultraviolette fluorescenti, lampade ad arco allo xeno, lampade al mercurio ad alta pressione e altre sorgenti luminose tra cui scegliere. I comitati tecnici relativi ai materiali polimerici dell'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) raccomandano principalmente l'uso di tre sorgenti luminose: lampada ad arco al carbonio con luce solare, lampada ultravioletta fluorescente e lampada ad arco allo xeno.
1. Selezione delle condizioni di prova di invecchiamento artificiale accelerato
Questa domanda può effettivamente essere intesa come quali fattori di invecchiamento dovrebbero essere simulati. Durante l'utilizzo dei materiali polimerici, molti fattori nell'ambiente climatico possono avere un effetto sull'invecchiamento dei materiali polimerici. Se si conoscono in anticipo i principali fattori che causano l'invecchiamento, è possibile scegliere in modo mirato il metodo di prova.
Possiamo determinare il metodo di prova considerando il trasporto, lo stoccaggio, l'ambiente di utilizzo e il meccanismo di invecchiamento del materiale. Ad esempio, i profili rigidi di cloruro di polivinile sono realizzati con cloruro di polivinile come materia prima e addizionati con additivi come stabilizzanti e pigmenti. Vengono utilizzati principalmente all'aperto. Considerando il meccanismo di invecchiamento del PVC, il PVC è facile da decomporre se riscaldato; considerando l'ambiente di utilizzo, l'ossigeno, la luce ultravioletta, il calore e l'umidità dell'aria sono tutte cause di invecchiamento del profilo.
Pertanto, lo standard nazionale GB/T8814-2004 "Profili di polivinilcloruro (PVC-U) non plastificato per porte e finestre" non solo stabilisce il metodo di prova dell'invecchiamento tramite fotoossigeno, ma adotta anche GB/T16422.2 "Sorgente luminosa da laboratorio in plastica Test di esposizione" Parte 2 del metodo: Invecchiamento della lampada ad arco allo xeno per 4.000 o 6.000 ore, simulando fattori come la luce ultravioletta esterna e la luce visibile, temperatura, umidità, pioggia, ecc. e stabilisce inoltre gli elementi di invecchiamento termico dell'ossigeno: stato dopo il riscaldamento , posizionato a 150 gradi per 30 minuti, osservazione visiva Controllare se sono presenti bolle, crepe, vaiolature o separazioni per esaminare la resistenza al calore del profilo. Un altro esempio è un prodotto con cui il mio paese ha competitività sul mercato internazionale: le scarpe da esportazione del commercio estero. Durante l'uso, i raggi ultravioletti della luce solare sono la principale causa di scolorimento e scolorimento delle scarpe. Pertanto è necessario utilizzare una scatola a luce UV per testare la loro resistenza all'ingiallimento.
La camera per test di resistenza all'ingiallimento delle calzature comunemente utilizzata utilizza una lampada UV da 30 W. Il campione è a 20 cm di distanza dalla sorgente luminosa. Il cambiamento di colore si osserva dopo 3 ore di esposizione. Allo stesso tempo, durante il trasporto, l'ambiente caldo, umido e ostile del contenitore causerà scolorimento, macchie e persino deterioramento delle tomaie, delle suole e della colla delle scarpe. Pertanto, prima della spedizione, è necessario prendere in considerazione l'esecuzione di un test di invecchiamento della resistenza al calore e all'umidità per simulare l'ambiente ad alto calore e umidità nel contenitore. In condizioni di 70 gradi e 95% di umidità relativa, osservare l'aspetto e i cambiamenti di colore dopo 48 ore di test.
2. Selezione della sorgente luminosa per il test di invecchiamento artificiale accelerato
Test di esposizione alla sorgente luminosa di laboratorio: può simulare simultaneamente luce, ossigeno, calore, pioggia e altri fattori nell'ambiente atmosferico visibile in una camera di prova. È un metodo di prova di invecchiamento accelerato artificiale comunemente usato. Tra questi fattori di simulazione, la sorgente luminosa è relativamente importante. L'esperienza dimostra che le lunghezze d'onda della luce solare che causano danni ai materiali polimerici sono concentrate principalmente nella luce ultravioletta e in parte nella luce visibile.
Le sorgenti luminose artificiali attualmente utilizzate si sforzano di avvicinare la curva di distribuzione dello spettro energetico in questo intervallo di lunghezze d'onda allo spettro solare. La simulazione e la velocità di accelerazione sono la base principale per la selezione delle sorgenti luminose artificiali. Dopo circa un secolo di sviluppo, le sorgenti luminose da laboratorio includono lampade ad arco di carbonio chiuse, lampade ad arco di carbonio del tipo a luce solare, lampade ultraviolette fluorescenti, lampade ad arco allo xeno, lampade al mercurio ad alta pressione e altre sorgenti luminose tra cui scegliere. I comitati tecnici relativi ai materiali polimerici dell'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) raccomandano principalmente l'uso di tre sorgenti luminose: lampada ad arco al carbonio con luce solare, lampada ultravioletta fluorescente e lampada ad arco allo xeno.
1), lampada ad arco allo xeno
Attualmente si ritiene che la distribuzione spettrale dell'energia delle lampade ad arco allo xeno tra le sorgenti di luce artificiale conosciute sia molto simile alle parti ultraviolette e visibili della luce solare. Scegliendo un filtro appropriato, è possibile filtrare la maggior parte della radiazione a onde corte presente nella luce solare che raggiunge il suolo. Le lampade allo xeno emettono forti radiazioni nella regione degli infrarossi compresa tra 1000 nm e 1200 nm e generano una grande quantità di calore.
Pertanto, è necessario selezionare un dispositivo di raffreddamento adeguato per rimuovere questa energia. Attualmente sul mercato sono disponibili due metodi di raffreddamento per le apparecchiature di prova dell'invecchiamento delle lampade allo xeno: raffreddamento ad acqua e raffreddamento ad aria. In generale, l'effetto di raffreddamento dei dispositivi con lampade allo xeno raffreddate ad acqua è migliore di quello di quelli raffreddati ad aria. Allo stesso tempo, la struttura è più complessa e il prezzo è più caro. Poiché l'energia della parte ultravioletta della lampada allo xeno aumenta meno rispetto alle altre due sorgenti luminose, è la più bassa in termini di velocità di accelerazione.
2), lampada UV fluorescente
Teoricamente, l'energia a onde corte di 300 nm ~ 400 nm è il principale fattore che causa l'invecchiamento. Se questa energia viene aumentata, è possibile ottenere test rapidi. La distribuzione spettrale delle lampade UV fluorescenti è concentrata principalmente nella parte ultravioletta, quindi può raggiungere velocità di accelerazione più elevate.
Tuttavia, le lampade UV fluorescenti non solo aumentano l'energia ultravioletta della luce solare naturale, ma irradiano anche energia che non è presente nella luce solare naturale quando misurata sulla superficie terrestre e questa energia può causare danni innaturali. Inoltre, fatta eccezione per la linea spettrale molto stretta del mercurio, la sorgente luminosa fluorescente non ha un'energia superiore a 375 nm, quindi i materiali sensibili all'energia UV a lunghezza d'onda maggiore potrebbero non cambiare come quando esposti alla luce solare naturale. Questi difetti intrinseci possono portare a risultati inaffidabili.
Pertanto, le lampade UV fluorescenti sono scarsamente simulate. Tuttavia, grazie all'elevata velocità di accelerazione, è possibile ottenere una rapida schermatura di materiali specifici selezionando il tipo di lampada appropriato.
3), lampada ad arco di carbonio di tipo solare
Le lampade ad arco di carbonio del tipo a luce solare sono attualmente utilizzate raramente nel nostro Paese, ma sono fonti di luce ampiamente utilizzate in Giappone. La maggior parte degli standard JIS utilizzano lampade ad arco di carbonio del tipo a luce solare. Molte aziende automobilistiche nel mio paese che sono joint venture con il Giappone raccomandano ancora l'uso di questa sorgente luminosa. Anche la distribuzione spettrale dell'energia della lampada solare ad arco di carbonio è più vicina a quella della luce solare, ma i raggi ultravioletti da 370 nm a 390 nm sono concentrati e rafforzati. La simulazione non è buona come quella della lampada allo xeno e la velocità di accelerazione è compresa tra la lampada allo xeno e la lampada a raggi ultravioletti.
3. Metodo di determinazione del tempo di prova dell'invecchiamento artificiale accelerato
1), fare riferimento alle norme e ai regolamenti di prodotto pertinenti
Le norme di prodotto pertinenti hanno già stabilito il tempo per il test di invecchiamento. Dobbiamo solo trovare le norme pertinenti ed eseguirle secondo i tempi ivi specificati. Molti standard nazionali e di settore lo hanno stabilito.
2), estrapolare sulla base di correlazioni note
La ricerca mostra che la stabilità del colore dell'ABS viene valutata attraverso i cambiamenti nel colore e nell'indice di ingiallimento. L'invecchiamento artificiale accelerato ha una buona correlazione con l'esposizione atmosferica naturale e il tasso di accelerazione è di circa 7. Se si desidera conoscere il cambiamento di colore di un determinato materiale ABS dopo un anno di utilizzo all'aperto e utilizzare le stesse condizioni di test, è possibile fare riferimento al tasso di accelerazione per determinare il tempo di invecchiamento accelerato 365x24/7=1251h.
Per molto tempo sono state condotte molte ricerche su questioni di correlazione in patria e all'estero e sono state derivate molte relazioni di conversione. Tuttavia, a causa della diversità dei materiali polimerici, delle differenze nelle apparecchiature e nei metodi di prova dell’invecchiamento accelerato e delle differenze climatiche in tempi e regioni diversi, la relazione di conversione è complicata. Pertanto, quando si seleziona il rapporto di conversione, dobbiamo prestare attenzione ai materiali specifici, all'invecchiamento delle apparecchiature, alle condizioni di test, agli indicatori di valutazione delle prestazioni e ad altri fattori che determinano la correlazione.
3). Controllare che la quantità totale di radiazioni dovute all’invecchiamento accelerato artificialmente sia equivalente alla quantità totale di radiazioni naturali esposte.
Per alcuni prodotti che non hanno standard corrispondenti e nessun riferimento per la correlazione, è possibile prendere in considerazione l'intensità delle radiazioni dell'ambiente di utilizzo effettivo e la quantità totale di radiazioni di invecchiamento accelerato artificialmente dovrebbe essere controllata per essere equivalente alla quantità totale di radiazioni di esposizione naturale .
Esempio: come controllare la quantità totale di radiazioni dell'invecchiamento artificiale accelerato
Un certo prodotto di plastica viene utilizzato nell'area di Pechino e si prevede che controlli la quantità totale di radiazioni dell'invecchiamento artificiale accelerato equivalente a un anno di esposizione all'aperto.
Passaggio 1: poiché questo prodotto è un prodotto in plastica e viene utilizzato all'aperto, scegliere il metodo A in GB/T16422.2-1996 "Metodi di test di esposizione alla sorgente luminosa da laboratorio in plastica Parte 2: Lampada ad arco allo xeno".
Le condizioni di test sono: intensità di irradiazione 0,50 W/m2 (340 nm), temperatura della lavagna 65 gradi, temperatura della scatola 40 gradi, umidità relativa 50%, tempo di spruzzo d'acqua/tempo senza spruzzo d'acqua 18 minuti/102 minuti, luce continua;
Fase 2: La radiazione annuale totale a Pechino è di circa 5609 MJ/m2. Secondo lo standard internazionale CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Methods" per confrontare la distribuzione spettrale delle fonti di luce artificiale e della luce solare naturale) Parte: citato in "Xenon Arc Lampada"); di cui le regioni ultraviolette e visibili (300 nm ~ 800 nm) rappresentano il 62,2%, ovvero 3489 MJ/m2.
Passaggio 3: secondo GB/T16422.2-1996
Quando l'intensità di irradiazione a 340nm è 0,50 W/m2, l'intensità di irradiazione nelle aree infrarosse e visibili (300nm~800nm) è 550W/m2; il tempo di irradiazione può essere calcolato come 3489X106/550=6.344X106s, ovvero 1762 ore. Secondo questo metodo di calcolo il fattore di accelerazione è pari a circa 5. Poiché l'invecchiamento naturale non è una semplice sovrapposizione dell'intensità dell'irraggiamento, si determina solo che il materiale è causato dalla luce solare.
4. Selezione di indicatori di valutazione delle prestazioni per test di invecchiamento artificiale accelerato
La selezione degli indicatori di valutazione delle prestazioni viene considerata principalmente sotto due aspetti: l'uso del materiale e le caratteristiche del materiale stesso.
1) Determinare l'indice di valutazione in base all'utilizzo del materiale. Per uno stesso materiale, a causa dei suoi diversi utilizzi, possono essere selezionati indici di valutazione diversi. Ad esempio, se la stessa vernice viene utilizzata per la decorazione, bisogna considerare il cambiamento del suo aspetto. In GB/T1766-1995 "Valutazione dell'invecchiamento dei rivestimenti di pitture e vernici", i metodi di classificazione per vari cambiamenti estetici come lucentezza, cambiamento di colore, sfarinamento e finitura dorata sono specificati in dettaglio.
Per alcuni rivestimenti funzionali, come i rivestimenti anticorrosione, è accettabile un certo grado di cambiamenti di colore e aspetto. In questo momento, quando si selezionano gli indicatori di valutazione, le considerazioni principali sono la resistenza alla fessurazione, il grado di spolveramento, ecc. È anche cloruro di polivinile (PVC). Se viene utilizzato per realizzare tomaie di scarpe bisogna considerare la sua resistenza all'ingiallimento. Se viene utilizzato nei pluviali, i requisiti per i cambiamenti di aspetto non sono elevati e le proprietà fisiche e meccaniche del materiale cambiano, come la trazione. La variazione della resistenza alla trazione è il principale indice di valutazione.
2) Determinare l'indice di valutazione in base alle caratteristiche del materiale stesso. Per lo stesso materiale, proprietà diverse diminuiscono a un ritmo diseguale durante il processo di invecchiamento. In altre parole, alcune proprietà sono sensibili all'ambiente e si deteriorano rapidamente, il che è il principale fattore che causa danni materiali. Quando si selezionano gli indicatori di valutazione, dovrebbero essere selezionate queste proprietà sensibili. La ricerca mostra che per la maggior parte dei tecnopolimeri, la resistenza agli urti cambia notevolmente e diminuisce significativamente durante i test di invecchiamento naturale.
Pertanto, quando si conducono prove di invecchiamento dei tecnopolimeri, si dovrebbe dare priorità alla selezione della diminuzione della resistenza all'urto come indice di valutazione. La resistenza all'urto è inoltre molto sensibile all'invecchiamento del polipropilene ed è l'indicatore principale per valutare la prestazione all'invecchiamento. Per i materiali in polietilene la diminuzione dell'allungamento a rottura è più evidente e costituisce l'indice di valutazione prioritario. Per il cloruro di polivinile, sia la resistenza alla trazione che la resistenza all'impatto diminuiscono in tempi relativamente brevi e uno di essi dovrebbe essere selezionato per la valutazione in base alla situazione reale.
Nello standard nazionale GB/T8814-2004 "Profili di polivinilcloruro (PVC-U) non plastificato per porte e finestre", il tasso di ritenzione della resistenza agli urti dopo l'invecchiamento maggiore o uguale al 60% è selezionato come indicatore di qualificazione; nello standard dell'industria leggera QB/T2480 -2000 Tubi e raccordi rigidi per acqua piovana in polivinilcloruro (PVC-U) per l'edilizia, il tasso di ritenzione della resistenza alla trazione dopo l'invecchiamento maggiore o uguale all'80% è selezionato come criterio di qualificazione.