1. 인위적인 가속노화 시험 조건의 선정
이 질문은 실제로 어떤 노화 요인을 시뮬레이션해야 하는지로 이해될 수 있습니다. 고분자 재료를 사용하는 동안 기후 환경의 많은 요인이 고분자 재료의 노화에 영향을 미칠 수 있습니다. 노화를 유발하는 주요 요인을 미리 알고 있다면 목표에 맞는 테스트 방법을 선택할 수 있습니다.
재료의 운송, 보관, 사용 환경 및 노화 메커니즘을 고려하여 테스트 방법을 결정할 수 있습니다. 예를 들어 경질 폴리염화비닐 프로파일은 폴리염화비닐을 원료로 하고 안정제, 색소 등의 첨가제를 첨가한 것입니다. 그들은 주로 야외에서 사용됩니다. PVC의 노화 메커니즘을 고려할 때 PVC는 가열되면 쉽게 분해됩니다. 사용 환경을 고려하면 산소, 자외선, 공기 중의 열, 습기 등이 모두 프로파일 노화의 원인이 됩니다.
따라서 국가 표준 GB/T8814-2004 "문 및 창문용 PVC-U(비가소화 폴리염화비닐) 프로파일"은 광산소 노화 테스트 방법을 규정할 뿐만 아니라 GB/T16422.2 "플라스틱 실험실 광원"도 채택합니다. 노출 테스트" 방법 2부: 4000시간 또는 6000시간 동안 크세논 아크 램프 노화, 실외 자외선 및 가시광선, 온도, 습도, 강수량 등과 같은 요인을 시뮬레이션하고 열 산소 노화 항목도 규정합니다: 가열 후 상태 , 150도에서 30분간 방치, 육안관찰 프로파일의 내열성을 조사하기 위해 기포, 균열, 패임, 박리가 있는지 확인한다. 또 다른 예는 우리 나라가 국제 시장에서 경쟁력을 갖고 있는 제품, 즉 대외 무역 수출 신발입니다. 사용 중 햇빛 속 자외선은 신발의 변색 및 퇴색의 주요 원인입니다. 따라서 황변 저항성을 테스트하려면 UV 라이트 박스를 사용해야 합니다.
일반적으로 사용되는 신발 황변 저항 테스트 챔버는 30W UV 램프를 사용합니다. 샘플은 광원에서 20cm 떨어져 있습니다. 3시간 노출 후 색상 변화가 관찰됩니다. 동시에, 운송 중 컨테이너 내부의 뜨겁고 습하며 가혹한 환경으로 인해 변색, 얼룩, 심지어 신발 윗부분, 밑창 및 접착제의 열화가 발생할 수 있습니다. 따라서 선적 전에 용기 내 고열 및 고습 환경을 시뮬레이션하기 위해 내열 및 내습 노화 테스트를 수행하는 것을 고려할 필요가 있습니다. 70도, 상대습도 95% 조건에서 48시간 시험 후 외관 및 색상변화를 관찰한다.
2. 인공 가속노화 시험을 위한 광원의 선정
실험실 광원 노출 테스트: 테스트 챔버에서 대기 가시 환경의 빛, 산소, 열, 강우 및 기타 요인을 동시에 시뮬레이션할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 인공 가속노화 시험법이다. 이러한 시뮬레이션 요소 중 광원은 상대적으로 중요합니다. 경험에 따르면 고분자 물질에 손상을 주는 햇빛의 파장은 주로 자외선과 일부 가시광선에 집중되어 있습니다.
현재 사용되는 인공 광원은 이 파장 범위의 에너지 스펙트럼 분포 곡선을 태양 스펙트럼에 가깝게 만들기 위해 노력하고 있습니다. 인공광원을 선택하는 주요 기준은 시뮬레이션과 가속도입니다. 약 100년 간의 개발 끝에 실험실 광원에는 폐쇄형 탄소 아크 램프, 햇빛형 탄소 아크 램프, 형광 자외선 램프, 크세논 아크 램프, 고압 수은 램프 및 선택할 수 있는 기타 광원이 포함됩니다. 국제표준화기구(ISO) 고분자재료 관련 기술위원회에서는 주로 태양광탄소아크램프, 형광자외선램프, 크세논아크램프 등 3가지 광원 사용을 권장하고 있다.
01. 크세논 아크 램프
현재 알려진 인공 광원 중 크세논 아크 램프의 스펙트럼 에너지 분포는 햇빛의 자외선 및 가시광선 부분과 가장 유사한 것으로 알려져 있습니다. 적절한 필터를 선택하면 지면에 도달하는 햇빛에 존재하는 대부분의 단파 복사를 걸러낼 수 있습니다. 크세논 램프는 1000nm~1200nm의 적외선 영역에서 강한 방사를 가지며 많은 양의 열을 발생시킵니다.
따라서 이 에너지를 제거하려면 적절한 냉각 장치를 선택해야 합니다. 현재 시중에 나와 있는 크세논 램프 노화 테스트 장비의 냉각 방법에는 수냉식과 공냉식의 두 가지 냉각 방식이 있습니다. 일반적으로 수냉식 크세논 램프 장치의 냉각 효과는 공냉식 크세논 램프 장치보다 더 좋습니다. 동시에 구조가 더 복잡해지고 가격이 더 비쌉니다. 크세논 램프의 자외선 부분의 에너지 증가는 다른 두 광원에 비해 적게 증가하므로 가속률 측면에서 가장 낮습니다.
02. 형광 UV 램프
이론적으로 300nm~400nm의 단파에너지가 노화를 일으키는 주요 요인이다. 이 에너지가 증가하면 신속한 테스트가 가능합니다. 형광 UV 램프의 스펙트럼 분포는 주로 자외선 부분에 집중되어 있으므로 더 높은 가속률을 달성할 수 있습니다.
그러나 형광 UV 램프는 자연광의 자외선 에너지를 증가시킬 뿐만 아니라 지구 표면에서 측정했을 때 자연광에 존재하지 않는 에너지를 방출하는데, 이 에너지는 부자연스러운 손상을 일으킬 수 있습니다. 또한 매우 좁은 수은 스펙트럼 선을 제외하면 형광 광원은 375nm 이상의 에너지를 가지지 않기 때문에 더 긴 파장의 UV 에너지에 민감한 소재는 자연 햇빛에 노출되었을 때처럼 변화하지 않을 수 있습니다. 이러한 본질적인 결함으로 인해 신뢰할 수 없는 결과가 발생할 수 있습니다.
따라서 형광 UV 램프는 제대로 시뮬레이션되지 않습니다. 그러나 가속률이 높기 때문에 적절한 유형의 램프를 선택하면 특정 재료를 신속하게 스크리닝할 수 있습니다.
03. 태양광 카본아크램프
태양광형 카본아크램프는 현재 우리나라에서는 거의 사용되지 않으나, 일본에서는 널리 사용되는 광원이다. 대부분의 JIS 표준은 태양광형 카본 아크 램프를 사용합니다. 우리나라의 일본과 합작회사인 많은 자동차 회사들은 아직도 이 광원의 사용을 권장하고 있습니다. 태양광 카본 아크 램프의 스펙트럼 에너지 분포도 태양광에 가깝지만 370nm~390nm의 자외선이 집중되어 강화됩니다. 시뮬레이션은 크세논 램프만큼 좋지 않으며 가속률은 크세논 램프와 자외선 램프 사이입니다.
3. 인위적인 가속시효 시험 시간의 결정
1. 관련 제품 표준 및 규정을 참조하십시오.
관련 제품 표준에는 이미 노화 테스트 시간이 규정되어 있습니다. 우리는 관련 표준을 찾고 거기에 명시된 시간에 따라 실행하면 됩니다. 많은 국가 표준과 산업 표준이 이를 규정하고 있습니다.
2. 알려진 상관관계를 기반으로 한 계산
연구에 따르면 ABS의 색상 안정성은 색상 변화와 황변 지수를 통해 평가됩니다. 인공 가속 노화는 자연 대기 노출과 좋은 상관 관계가 있으며 가속률은 약 7입니다. 야외 사용 1년 후 특정 ABS 소재의 색상 변화를 알고 동일한 테스트 조건을 사용하려면 다음을 참조하십시오. 가속 노화 시간을 결정하는 가속 속도 365x24/7=1251h.
오랫동안 국내외에서 상관관계 문제에 대해 많은 연구가 진행되어 왔으며, 많은 전환관계가 도출되었다. 그러나 고분자 재료의 다양성, 가속 노화 시험 장비 및 방법의 차이, 시대와 지역에 따른 기후 차이로 인해 변환 관계가 복잡합니다. 따라서 변환 관계를 선택할 때 특정 재료, 노후화된 장비, 테스트 조건, 성능 평가 지표 및 상관 관계를 도출하는 기타 요소에 주의를 기울여야 합니다.
3. 인위적으로 가속된 노화 방사선의 총량이 자연 노출 방사선의 총량과 동일하도록 제어합니다.
해당 기준이 없고 상관관계에 대한 참고자료가 없는 일부 제품의 경우, 실제 사용 환경의 방사선 강도를 고려할 수 있으며, 인위적으로 가속된 노화 방사선량의 총량이 자연 노출 방사선량의 총량과 동일하도록 관리되어야 합니다. .
예: 인공가속노화의 총 방사선량을 조절하는 방법
베이징 지역에서는 특정 플라스틱 제품이 사용되고 있는데, 인위적으로 가속노화되는 총 방사선량을 1년 옥외 노출에 해당하도록 조절할 것으로 예상된다.
1단계: 이 제품은 플라스틱 제품이고 실외에서 사용되므로 GB/T16422.2-1996 "플라스틱 실험실 광원 노출 테스트 방법 파트 2: 크세논 아크 램프"에서 방법 A를 선택합니다.
테스트 조건은 다음과 같습니다: 조사 강도 0.50W/m2(340nm), 칠판 온도 65도, 상자 온도 40도, 상대 습도 50%, 물 분사 시간/물 분사 없음 시간 18분/102분, 연속 조명;
2단계: 베이징의 연간 총 방사선량은 약 5609MJ/m2입니다. 국제 표준 CIENo85-1989(GB/T16422.1-1996 인공 광원과 자연 태양광의 스펙트럼 분포를 비교하기 위한 "플라스틱 실험실 광원 노출 테스트 방법")에 따라 부분: "Xenon Arc에서 인용 램프"); 그 중 자외선 및 가시광선 영역(300nm~800nm)이 62.2%, 즉 3489MJ/m2를 차지합니다.
3단계: GB/T16422에 따름.2-1996
340nm 조사 강도가 0.50W/m2일 때 적외선 및 가시 영역(300nm~800nm)의 조사 강도는 550W/m2입니다. 조사 시간은 3489X106/550=6.344X106s, 즉 1762h로 계산할 수 있습니다. 이 계산 방법에 따르면 가속 계수는 5 정도입니다. 자연 노화는 단순히 조사 강도의 중첩이 아니기 때문에 햇빛이 물질의 원인이라고 판단할 뿐입니다.
4. 인공 가속노화시험을 위한 성능평가 지표 선정
성능평가 지표의 선정은 주로 소재의 용도와 소재 자체의 특성이라는 두 가지 측면에서 고려됩니다.
1. 재료의 용도에 따라 평가지수를 결정한다. 동일한 재료라도 용도가 다르기 때문에 다른 평가 지표를 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 동일한 페인트를 장식용으로 사용하는 경우 외관의 변화를 고려해야 합니다. GB/T1766-1995 "페인트 및 바니시 코팅의 노화 평가"에는 광택, 색상 변화, 초킹, 금 마감 등 다양한 외관 변화에 대한 평가 방법이 자세히 명시되어 있습니다.
부식 방지 코팅과 같은 일부 기능성 코팅의 경우 어느 정도 색상 및 외관 변화가 허용됩니다. 이때 평가지표를 선택할 때 내균열성, 분체화 정도 등을 주요 고려사항으로 한다. 역시 폴리염화비닐(PVC)이다. 신발 갑피를 만드는 데 사용되는 경우 황변 저항성을 고려해야 합니다. 빗물 배수관에 사용하는 경우 외관 변화에 대한 요구 사항은 높지 않으며 인장력 등 재료의 물리적, 기계적 특성 변화가 주요 평가 지표입니다.
2. 소재 자체의 특성을 토대로 평가지표를 결정합니다. 동일한 재료의 경우 노화 과정에서 다양한 특성이 불평등한 비율로 감소합니다. 즉, 특정 특성은 환경에 민감하고 급격한 쇠퇴가 발생하며 이는 물적 손상을 일으키는 주요 요인입니다. 평가 지표를 선택할 때 이러한 민감한 속성을 선택해야 합니다. 연구에 따르면 대부분의 엔지니어링 플라스틱의 경우 자연 노화 테스트 중에 충격 강도가 크게 변하고 크게 감소하는 것으로 나타났습니다.
따라서 엔지니어링 플라스틱의 노화시험을 실시할 때에는 충격강도 저하를 평가지표로 선정하는 것이 우선되어야 한다. 충격 강도는 또한 폴리프로필렌의 노화에 매우 민감하며 노화 성능을 평가하는 주요 지표입니다. 폴리에틸렌 소재의 경우 파단신율 감소가 더욱 뚜렷하며 우선순위 평가 지표입니다. 폴리염화비닐의 경우 인장강도와 충격강도 모두 상대적으로 빠르게 감소하므로 실제 상황에 따라 둘 중 하나를 선택하여 평가해야 합니다.
국가 표준 GB/T8814-2004 "문 및 창문용 PVC-U(비가소화 폴리염화비닐) 프로파일"에서는 노화 후 충격 강도 유지율이 60% 이상이 자격 지표로 선택됩니다. 경공업 표준 QB/T2480 -2000 건축용 경질 폴리염화비닐(PVC-U) 빗물관 및 부속품에서 노화 후 인장 강도 유지율은 자격 기준으로 80% 이상입니다.