O teste de envelhecimento é um dos meios importantes para melhorar a confiabilidade do produto e atualmente não pode ser substituído por outros métodos. Através do teste de envelhecimento, os problemas e defeitos do produto sob diversas condições ambientais podem ser expostos, e esses problemas podem ser reparados e melhorados, melhorando assim a confiabilidade e a vida útil do produto. Os equipamentos de confiabilidade comumente usados incluem:Câmara de teste de envelhecimento UV, câmara de teste de envelhecimento da lâmpada de xenônio, etc.
Ⅰ. Seleção de condições de teste de envelhecimento acelerado artificial
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.
Ⅱ. 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: lâmpadas solares de arco de carbono, lâmpadas fluorescentes ultravioleta e lâmpadas de arco de xenônio.
01. 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.
02. 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.
03. Lâmpada de arco de carbono à 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.
Ⅲ. Determinação do tempo de teste de envelhecimento acelerado artificial
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. Cálculo baseado 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, consulte a 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. Controlar a quantidade total de radiação de envelhecimento artificialmente acelerada para ser 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 artificialmente 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 0,50 W/m2 (340 nm), 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, determina-se apenas que a luz solar está causando o material.