کمی سازی پایداری قطعات پلیمری در برابر تابش اشعه فرابنفش (UV)

سخت ترین مرحله طراحی و تولید یک قطعه پلیمری ایستگاه مشخص کردن آزمون کنترل کیفی محصول و تعیین معیارهای مهندسی برای آن است. چرا که اگر این مرحله به خوبی طی شود، بازرسان کنترل کیفی به همراه مهندسین آزمایشگاه می توانند با انجام آزمون ها و مقایسه آن ها با معیارهای کیفی لحاظ شده، پایداری قطعات پلیمری را ارزیابی کنند. اما مهندسین طراح چگونه می توانند از عملکرد قطعه خود در زمان کاربری اطمینان حاصل کنند؟ از آنجاییکه نمی توان یک قطعه را برای تمام مدت زمان کاربری خود تحت آزمون قرار داد، پس چطور می توان با انجام آزمون هایی با زمان کوتاه در مورد عملکرد طولانی مدت قطعه به اطمینان رسید؟ یکی از مهمترین این آزمون ها، پایداری قطعات تولید شده در برابر اشعه فرابنفش است. همانطور که در لینک زیر توضیح داده شد، پلیمرها مستعد تخریب و تضعیف خواص مکانیکی خود در صورت قرارگیری در معرض نور خورشید و به خصوص اشعه فرابنفش آن هستند. به همین منظور از افزودنی های پایدارکننده در برابر اشعه فرابنفش با هدف افزایش پایداری و طول عمر مفید قطعات پلیمری استفاده می شود. در این بخش آزمون هایی معرفی می شوند که به کمک آن ها می توان طول عمر قطعات پلیمری را که در زمان کاربری در معرض نور خورشید قرار می گیرند، تخمین زد.

• آیا قطعات پلیمری نیز پیر می شوند؟ منظور از Aging قطعات پلیمری چیست؟

آزمون های پایداری در برابر اشعه فرابنفش دردو گروه اصلی طبیعی و مصنوعی قرار می گیرند. در روش طبیعی قطعات تولید شده در معرض نور طبیعی خورشید قرار می گیرند و پس از اتمام زمان قرارگیری خواص مهمی چون میزان ازدیاد طول در نقطه شکست، تغییر رنگ، ایجاد ترکچه ها و … دیگر خواص کلیدی آن ها اندازه گیری می شود. این روش به دلیل زمان بر بودن و مدت زمان محدود آزمون، کاربرد زیادی ندارد. اما تمامی تمرکز مهندسین بر روش دوم و در حقیقت پیرسازی مصنوعی (Artificial Aging) است. در پیرسازی مصنوعی قطعه با ابعاد استاندارد درون کابین تست قرار می گیرد. در این کابین میزان تشعشع اشعه فرابنفش به مراتب بیشتر از مقدار آن در طیف نور خورشید است. همچنین در این شرایط پارامترهای موثر دیگر مانند دما و رطوبت نیز کنترل می شود و شرایط آزمون در حالت سختگیرانه تنظیم می شود. در واقع در این آزمون ها می توان با ارزیابی چند روزه یا چند ماهه قطعه در مورد عملکرد چند ساله آن در شرایط واقعی اظهار نظر کرد. منبع نوری این آزمون ها مهمترین پارامتر تاثیر گذار در روند پیر سازی قطعه است. به صورت معمول از لامپ های فلورسنت، جیوه و زنون به عنوان منبع تولید اشعه فرابنفش استفاده می شود. اینکه کدام منبع نوری را انتخاب کنیم به شدت بر نتایج نهایی اثر گذار است.

به صورت معمول نوارهای تولید شده مطابق فرمولاسیون قطعه نهایی در معرض تابش اشعه فرابنفش حاصل از لامپ ها قرار می گیرند. پس از اتمام زمان تابش خواص قطعات شامل میزان ازدیاد طول تا پاره شدن قطعه، استحکام مکانیکی، تغییر رنگ و … اندازه گیری می شود و برای مثال چنانچه قطعه حداکثر 50 درصد کاهش در میزان ازدیاد طول داشته باشد، به این معنا است که فرمول مورد نظر توانسته الزامات پایداری در برابر اشعه فرابنفش را برآورده کند. در هر کاربری با توجه به الزامات قطعه بایستی معیار مناسبی برای قضاوت در نظر گرفته شود. حال اگر رابطه ای میان مدت زمان قرار گیری در برابر اشعه فرابنفش در شرایط مصنوعی و طبیعی پیدا شود، می توان مدت زمان نهایی طول عمر قطعه در شرایط طبیعی را تخمین زد. به همین منظور آزمون های استانداردی انجام شده است و برای هر یک از منابع لامپ تولید اشعه فرابنفش چنین رابطه هایی بدست آمده است. برای مثال در مورد لامپ زنون به ازای هر 2000 ساعت پایداری در برابر تابش لامپ، قطعه مورد نظر 1 سال در شرایط طبیعی دوام دارد. هر چند این اعداد و نسبت ها برای مناطق آب و هوایی مختلف متفاوت است و در استانداردهای پایداری هر قطعه بیان می شود.

درباره نویسنده

کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

شرکت پلیمر پیشرفته دانا فعالیت خود را در سال ۱۳۸۵ و به عنوان یک شرکت دانش محور در حوزه تولید و تأمین مواد اولیه پلیمری با عملکرد بین‌المللی و به ویژه با تمرکز بر منطقه خاورمیانه آغاز نموده است.
با توجه به اقبال روز افزون علاقه مندان به صنعت پلیمر جهت کسب اطلاعات به روز در صنعت پلیمر این شرکت با راه اندازی واحد تولید محتوای خود اقدام به تولید محتوای فارسی در زمینه صنعت پلیمر نمود.

See author's posts