امروز سه شنبه ۱ مرداد ۱۳۹۸ ۰۳:۱۷

مقالات

چالش های آزمون دوام نوری پلاستیک ها در ایران

علیرضا میربلوک، پرهام نوری کوهانی، علیرضا افشارخوش  ۱۳۹۸/۰۴/۱۷
1-مقدمه آزمونهای دوام پلاستیکها از موارد بسیار مهم در تضمینکیفیت آنها به منظور استفاده در مناطق مختلف به مدت طولانی 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 فرابنفش1 ،مرئی، مادون قرمز و.. میباشد که نور فرابنفش عامل مخرب در این طیف بوده و به UVA ،UVBو UVCتقسیم بندی میشود که از این سه طیف فقط UVAکه طول موج آندر حدود 333تا 033نانومتر 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 اختلاف در محاسبات مقدار شدت تابش دستگاههای آزمایشگاهی، عدم توانایی کالیبراسیون شدت تابش لامپهای دستگاهو همچنین عدم توانایی تعیین مدت زمان لازم برای قرارگیری در معرض لامپ آزمایشگاهی و یافتن رابطهآن با مدت زمان قرارگیری در معرض نور خورشید به منظور تضمین کیفیت محصولات پلیمری در مناطق مختلف از نظر شدت تابش میباشد،مورد بررسی قرار میدهیم


چکیده

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، فرابنفشUVA ،UVB،UVC، مادون قرمز و .... می باشد. از این محدوده، طول موجهایی 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 لایه  اوزون  جذب  شده  و  به  زمین  نمی  رسند.  برای  بررسی  شبیه  سازی  میزان  تخریب  در  پلاستیک  ها،  معمولا  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 اطلاعات 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 سنسورهایاندازه گیری شدت تابش و لامپ ها ،3-تطابق مدت زمان لازم برای قرارگیری محصول تحت تابش نور UVمطابق 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.

واژههای کلیدی :شدت تابش،امواج فرابنفش،محدوده طول موج


1-مقدمه

آزمونهای دوام پلاستیکها از موارد بسیار مهم در تضمین کیفیت آنها به منظور استفاده در مناطق مختلف به مدت طولانی 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  فرابنفش1 ،مرئی،  مادون  قرمز  و..  میباشد  که  نور  فرابنفش  عامل  مخرب  در  این  طیف  بوده  و  به  UVA ،UVBو  UVC تقسیم بندی میشود که از این سه طیف فقط UVA که طول موج آندر حدود 333تا 033نانومتر 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  اختلاف  در  محاسبات  مقدار  شدت  تابش  دستگاههای  آزمایشگاهی،  عدم  توانایی  کالیبراسیون  شدت  تابش  لامپهای  دستگاهو همچنین  عدم  توانایی  تعیین  مدت  زمان  لازم  برای  قرارگیری  در  معرض  لامپ  آزمایشگاهی  و  یافتن  رابطه آن  با  مدت  زمان  قرارگیری  در معرض نور خورشید به منظور تضمین کیفیت محصولات پلیمری در مناطق مختلف از نظر شدت تابش میباشد،مورد بررسی قرار میدهیم.2-چالشهای آزمون دوام نوری پلاستیکهادر این مقاله در نظر داریم که چالشهای آزمون دوام نوری را در سه بخش که شاملیکسانسازی روش انجام آزمون توسط آزمایشگاه-ها، کالیبراسیونتجهیز و لامپ 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 آزمایشگاههامیزان شدت تابش2نوردر برخی از استانداردها برحسبوات بر مترمربع بر نانومتر3ذکرشده است(جدول1)که بیانگر شدت تابش در طول موج0مشخصی از طیف تابش(شکل1)است ASTM G154)،(6,9: 2016،ASTM D4329)،(2: 2013.

1 2

شکل1-طیف تابش نور خورشید و لامپ[1] UVA340 1Ultraviolet2Irradiance3W/m2.nm4Wavelength
جدول1-تعدادی از شرایط در معرض قرارگیری[1]در برخی دیگر از استانداردها مقدار چگالی تابش را ذکرمیکنند که منظور مقدار تابش طیفی در تمام طول موج مربوط به UVAمی-باشد وواحداین کمیت وات بر مترمربع5میباشدکه از انتگرالگیری برروی طیف تابشی در محدوده طول موج بدست میآیدEN12224)،(4:2000 ،ASTM G177)،(3: 2008.

 3

 

جدول2-طیف شدت تابش نور لامپ UVAپس 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 ندارندو بر حسب وات بر مترمربع بر نانومترتنظیم میشوند و مسئول دستگاه عدد  وات بر مترمربع بر نانومتر را در پهنای باند(محدوده طول موج) ضرب میکند تا به مقدار وات برمترمربعبرسد که این روش کاملا اشتباه است بدلیل اینکه طیف تابشی که در شکل (1)هم قابل مشاهده است، طیفی گوسی بودهولی اینگونه محاسبه مربوط به طیف مستطیلی میباشد.5W/m2
2-2-کالیبراسیون رادیومتر و لامپهااطمینان ازصحت عملکرد لامپها و رادیومتری که شدت تابش را اندازهگیری میکند از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار در آزمون دوام نوری پلاستیکها میباشدASTM G151)،(4: 2010.برای صحت عملکرد لامپهادومورد باید مورد توجه قرار گیرد. مورد اول مدت زمان طول عمر لامپ میباشد که توسط تولید کننده اعلام میگردد و پس از گذشت زمان اعلام شده لامپ میبایست تعویض گردد. مورد دوم بررسی طیف تابشی لامپ میباشد که باید مطابق با استاندارد اعلام شده باشد و از روی آن بتوان مقدار شدت تابش در طول موج مشخصی را بر حسب وات بر مترمربع بر نانومتر محاسبه نمود ودستگاهاسپکترومتری که بتوانداین طیف را تولید کنددر کشور ایران موجود نمیباشد و در نتیجه میزان افت لامپ قابل اندازه-گیری نخواهد بود.در موردعملکرد رادیومترنیز دستگاهی که بتواند صحت اندازهگیریحسگررادیومتربر حسب وات بر مترمربعبر نانومتر را بررسی و کالیبره کند موجود نمیباشددر نتیجه در مورد بررسی عملکرد رادیومتر نیز به مشکل برخواهیم خورد.2-3-مدت زمان قرارگیری در معرض نور لامپUVAآزمایشگاهی و تطابق آن با مدت زمان قرارگیری در معرض نور خورشیدبه منظور تضمین کیفیت محصولمهمترین چالشیکه در این مقالهعنوان میکنیم تعیین مدت زمان قرارگیری در معرض لامپ آزمایشگاهی و یافتن رابطهآنبا 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 اطلاعات  تابشنورخورشید به  مدت  یکسال  در  محدوده  جاده  مخصوص  کرج  و  دریافت  اطلاعات  تابش خورشیدسایر  شهرهای  ایراناز سازمان هواشناسی و ... اشاره کرد. با مقایسه نتایج بدست آمده از این اطلاعات و همچنین مقایسه با مقادیر ذکر شده در استانداردهای بین-الملی که اغلب مربوط به شهرهای کشور آمریکا میباشند، مشخص گردید بدلیل اختلافاین 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  پلاستیکی  در  یک  منطقه خاص نیاز  به  روابط محاسباتی داریم که بتوان با استفاده از آنمدت زمان لازم برای قرارگیری در معرض نور لامپ آزمایشگاهی و تسریع تخریب نور خورشید را تخمین زد ASTM G177)،2008). البته در برخی استانداردها که مربوط به محصول میباشند، مدت زمان قرارگیری در معرض نور لامپ آزمایشگاهی و معادل سازی آن با زمان  قرارگیری  در  معرض  نور  خورشیدو  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 محصولات مختلف،متفاوت بودهو هر محصول باید مطابق استاندارد مربوطبه آن آزمون شود.EN12224)،(5: 2000.
نتیجه گیری پس  از  مطالعات  و  بررسی های  صورت  گرفته  در  خصوص  آزمون  تسریع  نور  خورشید  توسط  لامپ  فرابنفش  آزمایشگاهی  و  همچنین دستگاههای انجام این آزموندر آزمایشگاههای مختلف، میتوان گفت که امکان انجام کالیبراسیون دستگاههاولامپهادر کشور ایران وجود ندارد که این امر باعث بوجود آمدن اختلاف در نتایج نهایی آزمون میگردد. علاوه بر این موضوعی که تا به حال در هیچ استانداردی به آن اشاره  نگردیده  و  از  موارد  مهم  در  تضمین  کیفیت  محصولات  پلاستیکی  میباشد،  تطابق  زمان  قرارگیری  در  معرض  نور  لامپ  و  زمان قرارگیری در معرض نور خورشید در مناطق مختلف میباشد که از موارد حائز اهمیت در صنعت خودرو، قطعات تزیینی، و.... بودهو مستلزم یافتن رابطهای منطقی و فراگیر میباشد.

مراجع

1-ASTM D4329 −13,Standard Practice forFluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus Exposure ofPlastics.2-ASTM G151 –10,Standard  Practice  forExposing  Nonmetallic  Materials  in  Accelerated  Test Devicesthat Use Laboratory Light Sources.3-ASTM G154 –16,Standard  Practice  forOperating  Fluorescent  Ultraviolet  (UV)  Lamp  Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials.4-ASTM G  177 –03  (Reapproved  2008), Standard  Tables  for Reference  Solar  Ultraviolet  Spectral Distributions:Hemispherical on 37° Tilted Surface.5-BS  EN  12224:2000,Geotextiles  and  geotextile-relatedproducts_ Determination  of  theresistance  to weathering.


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