OCâmara de teste de envelhecimento UVé um dispositivo experimental usado para simular a radiação ultravioleta da luz solar e condições de calor úmido para acelerar o processo de envelhecimento dos materiais. É amplamente utilizado em ciência de materiais, revestimentos, plásticos, borracha, têxteis, peças automotivas e outras indústrias para avaliar a resistência às intempéries e o desempenho antienvelhecimento de materiais em ambientes externos. Agora tornou-se um dos equipamentos essenciais na produção industrial. Somos um fabricante profissional de câmaras de envelhecimento UV com mais de 20 anos de experiência. Bem-vindo a perguntar!
1. Seleção de condições de teste de envelhecimento artificial acelerado
Esta questão pode realmente ser entendida como quais fatores de envelhecimento devem ser simulados. Durante a utilização de materiais poliméricos, muitos fatores ambientais podem afetar o envelhecimento dos materiais poliméricos. Se os principais fatores que causam o envelhecimento forem conhecidos antecipadamente, o método de teste pode ser selecionado de forma direcionada.
Podemos determinar o método de teste considerando o transporte, armazenamento, ambiente de uso e mecanismo de envelhecimento do material. Por exemplo, perfis rígidos de cloreto de polivinila são feitos de cloreto de polivinila como matéria-prima e adicionados de aditivos como estabilizantes e pigmentos. Eles são usados principalmente ao ar livre. Considerando o mecanismo de envelhecimento do PVC, o PVC é fácil de decompor quando aquecido; considerando o ambiente de uso, oxigênio, luz ultravioleta, calor e umidade do ar são causas do envelhecimento do perfil.
Portanto, o padrão nacional GB/T8814-2004 "Perfis de cloreto de polivinila não plastificado (PVC-U) para portas e janelas" não apenas estipula o método de teste de envelhecimento fotooxigênio, mas também adota GB/T16422.2 "Fonte de luz de laboratório de plástico Teste de exposição "Parte 2 do método: envelhecimento da lâmpada de arco de xenônio por 4.000 horas ou 6.000 horas, simulando fatores como luz ultravioleta externa e luz visível, temperatura, umidade, chuva, etc., e também estipula os itens de envelhecimento térmico de oxigênio: estado após aquecimento , colocado a 150 graus por 30 minutos, observação visual Verifique se há bolhas, rachaduras, corrosão ou separação para examinar a resistência ao calor do perfil. Outro exemplo é um produto que meu país tem competitividade no mercado internacional: calçados de exportação de comércio exterior. Durante o uso, os raios ultravioleta da luz solar são a principal causa da descoloração e desbotamento dos sapatos. Portanto, é necessário utilizar uma caixa de luz UV para testar sua resistência ao amarelecimento.
A câmara de teste de resistência ao amarelecimento de calçados comumente usada usa uma lâmpada UV de 30W. A amostra está a 20 cm de distância da fonte de luz. A mudança de cor é observada após 3 horas de exposição. Ao mesmo tempo, durante o transporte, o ambiente quente, úmido e agressivo do contêiner causará descoloração, manchas e até deterioração da parte superior, sola e cola dos sapatos. Portanto, antes do envio, é necessário considerar a realização de um teste de envelhecimento de resistência ao calor e à umidade para simular o ambiente de alto calor e alta umidade no contêiner. Sob condições de 70 graus e 95% de umidade relativa, observe a aparência e as mudanças de cor após 48 horas de teste.
2. Seleção de fonte de luz para teste de envelhecimento artificial acelerado
Teste de exposição de fonte de luz de laboratório: Pode simular simultaneamente luz, oxigênio, calor, chuva e outros fatores no ambiente visível atmosférico em uma câmara de teste. É um método de teste de envelhecimento artificial acelerado comumente usado. Entre esses fatores de simulação, a fonte de luz é relativamente importante. A experiência mostra que os comprimentos de onda da luz solar que causam danos aos materiais poliméricos estão concentrados principalmente na luz ultravioleta e em alguma luz visível.
As fontes de luz artificial utilizadas atualmente buscam fazer com que a curva de distribuição do espectro de energia nesta faixa de comprimento de onda seja próxima do espectro solar. A simulação e a taxa de aceleração são a principal base para a seleção de fontes de luz artificial. Após cerca de um século de desenvolvimento, as fontes de luz de laboratório incluem lâmpadas de arco de carbono fechadas, lâmpadas de arco de carbono do tipo luz solar, lâmpadas ultravioleta fluorescentes, lâmpadas de arco de xenônio, lâmpadas de mercúrio de alta pressão e outras fontes de luz para você escolher. Os comitês técnicos relacionados a materiais poliméricos da Organização Internacional de Padronização (ISO) recomendam principalmente o uso de três fontes de luz: lâmpada de arco de carbono solar, lâmpada ultravioleta fluorescente e lâmpada de arco de xenônio.
1. Seleção de condições de teste de envelhecimento artificial acelerado
Esta questão pode realmente ser entendida como quais fatores de envelhecimento devem ser simulados. Durante a utilização de materiais poliméricos, muitos fatores ambientais podem afetar o envelhecimento dos materiais poliméricos. Se os principais fatores que causam o envelhecimento forem conhecidos antecipadamente, o método de teste pode ser selecionado de forma direcionada.
Podemos determinar o método de teste considerando o transporte, armazenamento, ambiente de uso e mecanismo de envelhecimento do material. Por exemplo, perfis rígidos de cloreto de polivinila são feitos de cloreto de polivinila como matéria-prima e adicionados de aditivos como estabilizantes e pigmentos. Eles são usados principalmente ao ar livre. Considerando o mecanismo de envelhecimento do PVC, o PVC é fácil de decompor quando aquecido; considerando o ambiente de uso, oxigênio, luz ultravioleta, calor e umidade do ar são causas do envelhecimento do perfil.
Portanto, o padrão nacional GB/T8814-2004 "Perfis de cloreto de polivinila não plastificado (PVC-U) para portas e janelas" não apenas estipula o método de teste de envelhecimento fotooxigênio, mas também adota GB/T16422.2 "Fonte de luz de laboratório de plástico Teste de exposição "Parte 2 do método: envelhecimento da lâmpada de arco de xenônio por 4.000 horas ou 6.000 horas, simulando fatores como luz ultravioleta externa e luz visível, temperatura, umidade, chuva, etc., e também estipula os itens de envelhecimento térmico de oxigênio: estado após aquecimento , colocado a 150 graus por 30 minutos, observação visual Verifique se há bolhas, rachaduras, corrosão ou separação para examinar a resistência ao calor do perfil. Outro exemplo é um produto que meu país tem competitividade no mercado internacional: calçados de exportação de comércio exterior. Durante o uso, os raios ultravioleta da luz solar são a principal causa da descoloração e desbotamento dos sapatos. Portanto, é necessário utilizar uma caixa de luz UV para testar sua resistência ao amarelecimento.
A câmara de teste de resistência ao amarelecimento de calçados comumente usada usa uma lâmpada UV de 30W. A amostra está a 20 cm de distância da fonte de luz. A mudança de cor é observada após 3 horas de exposição. Ao mesmo tempo, durante o transporte, o ambiente quente, úmido e agressivo do contêiner causará descoloração, manchas e até deterioração da parte superior, sola e cola dos sapatos. Portanto, antes do envio, é necessário considerar a realização de um teste de envelhecimento de resistência ao calor e à umidade para simular o ambiente de alto calor e alta umidade no contêiner. Sob condições de 70 graus e 95% de umidade relativa, observe a aparência e as mudanças de cor após 48 horas de teste.
2. Seleção de fonte de luz para teste de envelhecimento artificial acelerado
Teste de exposição de fonte de luz de laboratório: Pode simular simultaneamente luz, oxigênio, calor, chuva e outros fatores no ambiente visível atmosférico em uma câmara de teste. É um método de teste de envelhecimento artificial acelerado comumente usado. Entre esses fatores de simulação, a fonte de luz é relativamente importante. A experiência mostra que os comprimentos de onda da luz solar que causam danos aos materiais poliméricos estão concentrados principalmente na luz ultravioleta e em alguma luz visível.
As fontes de luz artificial utilizadas atualmente buscam fazer com que a curva de distribuição do espectro de energia nesta faixa de comprimento de onda seja próxima do espectro solar. A simulação e a taxa de aceleração são a principal base para a seleção de fontes de luz artificial. Após cerca de um século de desenvolvimento, as fontes de luz de laboratório incluem lâmpadas de arco de carbono fechadas, lâmpadas de arco de carbono do tipo luz solar, lâmpadas ultravioleta fluorescentes, lâmpadas de arco de xenônio, lâmpadas de mercúrio de alta pressão e outras fontes de luz para você escolher. Os comitês técnicos relacionados a materiais poliméricos da Organização Internacional de Padronização (ISO) recomendam principalmente o uso de três fontes de luz: lâmpada de arco de carbono solar, lâmpada ultravioleta fluorescente e lâmpada de arco de xenônio.
1), lâmpada de arco de xenônio
Atualmente, acredita-se que a distribuição de energia espectral das lâmpadas de arco de xenônio entre as fontes de luz artificial conhecidas é mais semelhante às partes ultravioleta e visível da luz solar. Ao escolher um filtro apropriado, a maior parte da radiação de ondas curtas presente na luz solar que atinge o solo pode ser filtrada. As lâmpadas de xenônio possuem forte radiação na região infravermelha de 1000nm ~ 1200nm e geram uma grande quantidade de calor.
Portanto, um dispositivo de resfriamento adequado deve ser selecionado para retirar essa energia. Atualmente, existem dois métodos de resfriamento para equipamentos de teste de envelhecimento de lâmpadas de xenônio no mercado: resfriado a água e resfriado a ar. De modo geral, o efeito de resfriamento dos dispositivos com lâmpadas de xenônio resfriados a água é melhor do que o dos refrigerados a ar. Ao mesmo tempo, a estrutura é mais complexa e o preço mais caro. Como a energia da parte ultravioleta da lâmpada de xenônio aumenta menos que as outras duas fontes de luz, ela é a mais baixa em termos de taxa de aceleração.
2), lâmpada UV fluorescente
Teoricamente, a energia de ondas curtas de 300 nm ~ 400 nm é o principal fator que causa o envelhecimento. Se esta energia for aumentada, testes rápidos podem ser alcançados. A distribuição espectral das lâmpadas UV fluorescentes concentra-se principalmente na parte ultravioleta, podendo atingir taxas de aceleração mais elevadas.
No entanto, as lâmpadas UV fluorescentes não só aumentam a energia ultravioleta na luz solar natural, mas também irradiam energia que não está presente na luz solar natural quando medida na superfície da Terra, e esta energia pode causar danos não naturais. Além disso, com exceção da linha espectral de mercúrio muito estreita, a fonte de luz fluorescente não possui energia superior a 375 nm, portanto, os materiais que são sensíveis à energia UV de comprimento de onda mais longo podem não mudar como quando expostos à luz solar natural. Essas falhas inerentes podem levar a resultados não confiáveis.
Portanto, as lâmpadas UV fluorescentes são mal simuladas. No entanto, devido à sua elevada taxa de aceleração, a triagem rápida de materiais específicos pode ser conseguida selecionando o tipo apropriado de lâmpada.
3), lâmpada de arco de carbono tipo luz solar
Atualmente, as lâmpadas de arco de carbono do tipo luz solar raramente são usadas em nosso país, mas são fontes de luz amplamente utilizadas no Japão. A maioria dos padrões JIS usa lâmpadas de arco de carbono do tipo luz solar. Muitas empresas automobilísticas no meu país que são joint ventures com o Japão ainda recomendam o uso desta fonte de luz. A distribuição de energia espectral da lâmpada solar de arco de carbono também está mais próxima da luz solar, mas os raios ultravioleta de 370nm a 390nm são concentrados e fortalecidos. A simulação não é tão boa quanto a lâmpada de xenônio, e a taxa de aceleração está entre a lâmpada de xenônio e a lâmpada ultravioleta.
3. Método de determinação do tempo de teste de envelhecimento artificial acelerado
1), consulte os padrões e regulamentos relevantes do produto
Normas de produtos relevantes já estipularam o tempo para o teste de envelhecimento. Precisamos apenas encontrar os padrões relevantes e executá-los de acordo com o tempo neles especificado. Muitos padrões nacionais e padrões da indústria estipularam isso.
2), extrapolar com base em correlações conhecidas
Pesquisas mostram que a estabilidade da cor do ABS é avaliada por meio de mudanças na cor e no índice de amarelecimento. O envelhecimento artificial acelerado tem uma boa correlação com a exposição atmosférica natural, e a taxa de aceleração é de cerca de 7. Se você quiser saber a mudança de cor de um determinado material ABS após um ano de uso externo e usar as mesmas condições de teste, você pode consultar à taxa de aceleração para determinar o tempo de envelhecimento acelerado 365x24/7=1251h.
Durante muito tempo, muitas pesquisas foram realizadas sobre questões de correlação no país e no exterior, e muitas relações de conversão foram derivadas. No entanto, devido à diversidade de materiais poliméricos, diferenças nos equipamentos e métodos de teste de envelhecimento acelerado e diferenças no clima em diferentes épocas e regiões, a relação de conversão é complicada. Portanto, ao selecionar a relação de conversão, devemos prestar atenção aos materiais específicos, equipamentos antigos, condições de teste, indicadores de avaliação de desempenho e outros fatores que derivam da correlação.
3). Controle a quantidade total de radiação de envelhecimento artificialmente acelerada para que seja equivalente à quantidade total de radiação de exposição natural.
Para alguns produtos que não possuem padrões correspondentes e nenhuma referência para correlação, a intensidade da radiação do ambiente de uso real pode ser considerada, e a quantidade total de radiação de envelhecimento acelerado artificialmente deve ser controlada para ser equivalente à quantidade total de radiação de exposição natural .
Exemplo: Como controlar a quantidade total de radiação do envelhecimento artificial acelerado
Um determinado produto plástico é usado na área de Pequim e espera-se que controle a quantidade total de radiação do envelhecimento artificial acelerado equivalente a um ano de exposição ao ar livre.
Etapa 1: Como este produto é um produto plástico e é usado ao ar livre, escolha o Método A em GB/T16422.2-1996 "Métodos de teste de exposição à fonte de luz de laboratório de plástico, parte 2: lâmpada de arco de xenônio".
As condições de teste são: intensidade de irradiação 0 0,50W/m2 (340nm), temperatura do quadro negro 65 graus, temperatura da caixa 40 graus, umidade relativa 50%, tempo de pulverização de água/sem tempo de pulverização de água 18min/102min, luz contínua;
Etapa 2: A radiação anual total em Pequim é de cerca de 5.609 MJ/m2. De acordo com o padrão internacional CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 "Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Methods" para comparar a distribuição espectral de fontes de luz artificial e luz solar natural) Parte: Citado em "Xenon Arc Lâmpada"); dos quais as regiões ultravioleta e visível (300nm~800nm) respondem por 62,2%, ou 3489MJ/m2.
Etapa 3: de acordo com GB/T16422.2-1996
Quando a intensidade de irradiação de 340nm é 0,50W/m2, a intensidade de irradiação nas áreas infravermelha e visível (300nm~800nm) é 550W/m2; o tempo de irradiação pode ser calculado como 3489X106/550=6.344X106s, que é 1762h. De acordo com este método de cálculo, o fator de aceleração é de cerca de 5. Como o envelhecimento natural não é uma simples superposição de intensidade de irradiação, apenas se determina que a luz solar está causando o material.
4. Seleção de indicadores de avaliação de desempenho para teste de envelhecimento artificial acelerado
A seleção dos indicadores de avaliação de desempenho é considerada principalmente a partir de dois aspectos: a utilização do material e as características do próprio material.
1) Determinar o índice de avaliação de acordo com a utilização do material. Para um mesmo material, devido aos seus diferentes usos, podem ser selecionados diferentes índices de avaliação. Por exemplo, se a mesma tinta for utilizada para decoração, deve-se considerar a mudança em sua aparência. Em GB/T1766-1995 "Classificação de Envelhecimento de Revestimentos de Tinta e Verniz", os métodos de classificação para diversas alterações de aparência, como brilho, mudança de cor, escamação e acabamento dourado, são especificados em detalhes.
Para alguns revestimentos funcionais, como revestimentos anticorrosivos, um certo grau de alterações de cor e aparência é aceitável. Neste momento, ao selecionar os indicadores de avaliação, as principais considerações são a resistência à fissuração, o grau de pulverização, etc. É também cloreto de polivinila (PVC). Se for utilizado na confecção de cabedais de calçados, deve-se considerar sua resistência ao amarelecimento. Se for usado em tubos de chuva, os requisitos para mudanças na aparência não são altos e as propriedades físicas e mecânicas do material mudam, como a tração. A mudança na resistência à tração é o principal índice de avaliação.
2) Determine o índice de avaliação com base nas características do próprio material. Para o mesmo material, diferentes propriedades diminuem a taxas desiguais durante o processo de envelhecimento. Por outras palavras, certas propriedades são sensíveis ao ambiente e deterioram-se rapidamente, sendo este o principal factor causador de danos materiais. Ao selecionar indicadores de avaliação, estas propriedades sensíveis devem ser selecionadas. A pesquisa mostra que, para a maioria dos plásticos de engenharia, a resistência ao impacto muda muito e diminui significativamente durante os testes de envelhecimento natural.
Portanto, ao realizar testes de envelhecimento de plásticos de engenharia, deve ser dada prioridade à seleção da diminuição da resistência ao impacto como índice de avaliação. A resistência ao impacto também é muito sensível ao envelhecimento do polipropileno e é o principal indicador para avaliar o desempenho ao envelhecimento. Para materiais de polietileno, a diminuição do alongamento na ruptura é mais evidente e é o índice de avaliação prioritário. Para o cloreto de polivinila, tanto a resistência à tração quanto a resistência ao impacto diminuem de forma relativamente rápida, e uma delas deve ser selecionada para avaliação com base na situação real.
No padrão nacional GB/T8814-2004 "Perfis de cloreto de polivinila não plastificado (PVC-U) para portas e janelas", a taxa de retenção da resistência ao impacto após envelhecimento maior ou igual a 60% é selecionada como indicador de qualificação; no padrão da indústria leve QB/T2480 -2000 tubos e acessórios de águas pluviais rígidos de cloreto de polivinila (PVC-U) para construção, a taxa de retenção de resistência à tração após envelhecimento maior ou igual a 80% é selecionada como critério de qualificação.