امروز پنج شنبه ۱ فروردین ۱۳۹۸ ۲۳:۳۶

مقالات

چالش های آزمون دوام نوری پالستیک ها در ایران

پرهام نوری کوهانی،علیرضا میربلوک،علیرضا افشارخوش  ۱۳۹۷/۱۲/۰۷
با توجه به افزایش روزافزون استفاده از پلیمرها در مصارف گوناگون و در معرض نور خورشید بودن اکثر آنها، بررسی اثر تخریب نور خورشید و شرایط محیطی بسیار حائز اهمیت است. امواج نور خورشید متشکل از نور مرئی، فرابنفش(UVA ،UVB،UVC ،(مادون قرمز و .... می باشد. از این محدوده، طول موج هایی که اثر تخریبی دارند و به زمین می رسند مربوط به UVA و مقدار جزیی UVB می باشد و امواج با طول موجهای کمتر از محدوده طول موج UVB توسط الیه اوزون جذب شده و به زمین نمی رسند. برای بررسی شبیه سازی میزان تخریب در پالستیک ها، معموال طول موج UVA که مقدار عمده نور مضر دریافتی خورشید را تشکیل می دهد جهت انجام آزمون مورد استفاده قرار می گیرد. موسسه اندیشه برتر میران در طی چند سال اخیر تحقیقات فراوانی را در خصوص روش های مختلف انجام این آزمون و همچنین جمع آوری اطالعات اقلیمی و .... انجام داده است که در طی این تحقیقات مواردی را به عنوان چالش جهت بررسی می توان در نظر گرفت: 1 -یافتن روش یا استانداردی جهت معادل سازی واحدهای شدت تابش نور خورشید، 2 -کالیبراسون سنسورهای اندازه گیری شدت تابش و المپ ها، 3 -تطابق مدت زمان الزم برای قرارگیری محصول تحت تابش نور UV مطابق شرایط عنوان شده در استاندارد با مدت زمان دوام محصول در برابر نور طبیعی خورشید و آزمونهای مورد نیاز جهت بررسی تغییرات خواص آنها می باشد.

1 -مقدمه
آزمونهای دوام پالستیکها از موارد بسیار مهم در تضمین کیفیت آنها به منظور استفاده در مناطق مختلف به مدت طوالنی میباشد. یکی از این آزمونها، آزمون دوام نور میباشد که هدف از انجام آن شبیهسازی میزان تخریب نور خورشید است. محدوده طول موج طیف تابشی نور خورشید شامل نور فرابنفش، مرئی، مادون قرمز و.. میباشد که نور فرابنفش عامل مخرب در این طیف بوده و به UVA ،UVB و UVC تقسیم بندی میشود که از این سه طیف فقط UVA که طول موج آن در حدود 333 تا 033 نانومتر میباشد به سطح زمین رسیده و موجب تخریب میگردد و دو طیف دیگر تقریبا به سطح زمین نمیرسند. در این مقاله چالشهای مربوط به این آزمون را که متشکل از اختالف در محاسبات مقدار شدت تابش دستگاههای آزمایشگاهی، عدم توانایی کالیبراسیون شدت تابش المپهای دستگاه و همچنین عدم توانایی تعیین مدت زمان الزم برای قرارگیری در معرض المپ آزمایشگاهی و یافتن رابطه آن با مدت زمان قرارگیری در
معرض نور خورشید به منظور تضمین کیفیت محصوالت پلیمری در مناطق مختلف از نظر شدت تابش میباشد، مورد بررسی قرار میدهیم.
2 -چالشهای آزمون دوام نوری پالستیکها
در این مقاله در نظر داریم که چالشهای آزمون دوام نوری را در سه بخش که شامل یکسانسازی روش انجام آزمون توسط آزمایشگاه- ها، کالیبراسیون تجهیز و المپ و در نهایت تطبیق مدت زمان قرارگیری در معرض نور آزمایشگاهی با مدت زمان قرارگیری در معرض نور خورشید میباشد را بیان کنیم.
2-1 -انجام آزمون به روش یکسان در آزمایشگاهها
2 میزان شدت تابش
3 نور در برخی از استانداردها برحسب وات بر مترمربع بر نانومتر ذکر شده است (جدول1 ) که بیانگر شدت تابش در0 مشخصی از طیف تابش طول موج
(2: 2013، ASTM D4329)، (6,9: 2016، ASTM G154)است( 1شکل)

12

در برخی دیگر از استانداردها مقدار چگالی تابش را ذکر میکنند که منظور مقدار تابش طیفی در تمام طول موج مربوط به UVA می باشد و واحد این کمیت وات بر مترمربع می باشد که از انتگرالگیری برروی طیف تابشی در محدوده طول موج بدست میآید.

4

پس از بررسی چندین آزمایشگاه مشخص گردید که تنظیمات دستگاههای ساخته شده توسط شرکتهای مختلف متفاوت بوده و در ننتیجه خروجی آنها نیز متفاوت خواهد بود. به بیان روشنتر برخی دستگاهها قابلیت تنظیم بر حسب واحد وات بر مترمربع را ندارند و بر حسب وات بر مترمربع بر نانومتر تنظیم میشوند و مسئول دستگاه عدد وات بر مترمربع بر نانومتر را در پهنای باند )محدوده طول موج( ضرب میکند تا به مقدار وات بر مترمربع برسد که این روش کامال اشتباه است بدلیل اینکه طیف تابشی که در شکل(1 )هم قابل مشاهده است، طیفی گوسی بوده ولی اینگونه محاسبه مربوط به طیف مستطیلی می باشد.
  2-2 -کالیبراسیون رادیومتر و المپها
اطمینان از صحت عملکرد المپها و رادیومتری که شدت تابش را اندازهگیری میکند از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار در آزمون دوام . (4: 2010،ASTM G151)میباشد پالستیکها نوری برای صحت عملکرد المپها دو مورد باید مورد توجه قرار گیرد. مورد اول مدت زمان طول عمر المپ میباشد که توسط تولید کننده اعالم میگردد و پس از گذشت زمان اعالم شده المپ میبایست تعویض گردد. مورد دوم بررسی طیف تابشی المپ میباشد که باید مطابق با استاندارد اعالم شده باشد و از روی آن بتوان مقدار شدت تابش در طول موج مشخصی را بر حسب وات بر مترمربع بر نانومتر محاسبه نمود و دستگاه اسپکترومتری که بتواند این طیف را تولید کند در کشور ایران موجود نمیباشد و در نتیجه میزان افت المپ قابل اندازه- گیری نخواهد بود.
در مورد عملکرد رادیومتر نیز دستگاهی که بتواند صحت اندازهگیری حسگر رادیومتر بر حسب وات بر مترمربع بر نانومتر را بررسی و کالیبره کند موجود نمیباشد در نتیجه در مورد بررسی عملکرد رادیومتر نیز به مشکل برخواهیم خورد.
2-3 -مدت زمان قرارگیری در معرض نور المپ UVA آزمایشگاهی و تطابق آن با مدت زمان قرارگیری در معرض نور
خورشید به منظور تضمین کیفیت محصول مهمترین چالشی که در این مقاله عنوان میکنیم تعیین مدت زمان قرارگیری در معرض المپ آزمایشگاهی و یافتن رابطه آن با مدت زمان قرارگیری در معرض نور خورشید در مناطق مختلف جغرافیایی است که از نتایج آن بتوان کیفیت محصول را برای مدت زمان مشخصی تضمین نمود. مطالعات بسیار زیادی توسط کارشناسان موسسه اندیشه برتر میران در این مورد صورت پذیرفت که میتوان به ثبت اطالعات تابش نور خورشید به مدت یکسال در محدوده جاده مخصوص کرج و دریافت اطالعات تابش خورشید سایر شهرهای ایران از سازمان هواشناسی و ... اشاره کرد. با مقایسه نتایج بدست آمده از این اطالعات و همچنین مقایسه با مقادیر ذکر شده در استانداردهای بین- الملی که اغلب مربوط به شهرهای کشور آمریکا میباشند، مشخص گردید بدلیل اختالف این مکانها از نظر موقعیت جغرافیایی، ارتفاع از سطح دریا، تغییرات دمایی، مدت زمان حضور نور خورشید و ... ، و در نتیجه تفاوت در مقدار میانگین شدت تابش، نمیتوان شدت تابش مشخص و یکسانی برای همه آنها در نظر گرفت. در نتیجه برای تضمین کیفیت محصول پالستیکی در یک منطقه خاص نیاز به روابط محاسباتی داریم که بتوان با استفاده از آن مدت زمان الزم برای قرارگیری در معرض نور المپ آزمایشگاهی و تسریع تخریب نور خورشید را( 2008،ASTM G177) زد تخمین البته در برخی استانداردها که مربوط به محصول میباشند، مدت زمان قرارگیری در معرض نور المپ آزمایشگاهی و معادل سازی آن با زمان قرارگیری در معرض نور خورشید و تضمین حفظ کیفیت محصول بیان شده است که رابطهای برای بدست آمدن این زمان در استاندارد مربوطه ذکر نشده است. شایان ذکر است که این زمان برای محصوالت مختلف، متفاوت بوده و هر محصول باید مطابق استاندارد مربوط به آن آزمون شود. (EN12224،2000: 5)

نتیجه گیری
پس از مطالعات و بررسیهای صورت گرفته در خصوص آزمون تسریع نور خورشید توسط المپ فرابنفش آزمایشگاهی و همچنین دستگاههای انجام این آزمون در آزمایشگاههای مختلف، میتوان گفت که امکان انجام کالیبراسیون دستگاهها و المپها در کشور ایران وجود ندارد که این امر باعث بوجود آمدن اختالف در نتایج نهایی آزمون میگردد. عالوه بر این موضوعی که تا به حال در هیچ استانداردی به آن اشاره نگردیده و از موارد مهم در تضمین کیفیت محصوالت پالستیکی میباشد، تطابق زمان قرارگیری در معرض نور المپ و زمان قرارگیری در معرض نور خورشید در مناطق مختلف میباشد که از موارد حائز اهمیت در صنعت خودرو، قطعات تزیینی، و.... بوده و مستلزم یافتن رابطهای منطقی و فراگیر میباشد.


برای نظر دادن ابتدا باید به سیستم وارد شوید. برای ورود به سیستم اینجا کلیک کنید.