حفاظت از مواد پلیمری در مقابل اشعه ماوراء بنفش و Weathering معمولا توسط ترکیب مواد پلیمری با افزودنیها صورت میگیرد. انتخاب یک ماده پایدارکننده مناسب بستگی به زمینه کاربردی، منطقه آبو هوایی، الزامات ماندگاری و شرایط خاص در معرض قرارگیری دارد. با افزایش شدت اشعه ماوراء بنفش و Weathering، تثبیتکنندهها باید بازده بیشتری داشته باشند.
در ادامه به برخی از ادتیوهای مقاوم در برابر UV و مستربچهای پایدارکننده UV اشاره میشود.
جاذبهای نور UV
جاذبها اشعه ماوراء بنفش را جذب کرده و به اشعه مادون قرمز یا انرژی گرمایی تبدیل میکنند. این گرما سپس از طریق ماتریس پلیمری انتشار مییابد. به طور کلی جاذبهای نور در شرایط شدید Weathering عملکرد مناسبی ندارند.
شکل 1: مکانیزم عملکرد جاذبهای نور
کربن سیاه یکی از جاذبهای با بازده بالا و ارزان قیمت به عنوان یک افزودنی استاندارد برای قطعات خاکستری و سیاه استفاده میشود. از این رو قطعات سیاه در حال حاضر مقاومت خوبی در برابر اشعه ماوراء بنفش در مناطق آبو هوایی معتدل ارائه میدهند. اما از سوی دیگر، رنگ سیاه برای اثرات بسیار شدید Weathering و یا در مواردی که رنگهای دیگر مطلوب باشد، مناسب نیست.
همچنین تیتانیوم دیاکسید (TiO2) به طور گستردهای به عنوان جاذب نور برای محصولات PVC به کار میرود و در حال حاضر در برابر اشعه ماوراء بنفش بسیار مقاوم است. این ماده عمدتا برای قطعاتی با رنگ سفید (به غیر از سیاه) استفاده میشود.
پایدارکنندههای نور UV
پایدارکننده، فرآیند تخریب را از طریق واکنش با رادیکالها متوقف میکنند. این مواد برای برخی از پلاستیکها و کاربردها توسعه یافتهاند. فرمولاسیون پایدارکننده به طور خاص بر اساس موقعیت جغرافیایی، شرایط آبو هوایی، نوع کاربرد و مدت زمان در معرض قرارگیری متغیر است.
چطور میتوان از مقاومت پلاستیکها در برابر UV اطمینان حاصل کرد؟
طبق موارد گفته شده در بالا تولیدکنندگان مواد پلاستیکی نیازمند بررسی میزان مقاومت محصول خود در برابر عوامل جوی مختلف میباشند چرا که خواص مکانیکی این مواد به مرور زمان در معرض تابش خورشید، دمای بسیار بالا یا بسیار کم، رطوبت، آلودگی هوا تضعیف میشود. حال چون این بررسی در شرایط واقعی محیطی به دلیل دخیل بودن متغیرهای زیاد و نیاز صنعت به تست محصولات در مدت زمان کم امکانپذیر نیست، بدین منظور از تست شرایط جوی تسریع یافته استفاده میشود. متغیرهای مختلف در فضای باز عبارتند از:
- چرخه نور / تاریکی روزانه و تغییرات آبو هوا
- عرض جغرافیایی منطقه قرار گرفتن در معرض (هر چه به ناحیه استوایی نزدیکتر،UV بیشتر)
- ارتفاع (هر چه قطعه به خورشید نزدیکتر ،UV بیشتر)
- شرایط محلی (به عنوان مثال یک باد دائمی، نمونههای آزمون را خشک میکند)
- تغییرات تصادفی سال به سال در آب و هوا (تخریب میتواند در سالهای متوالی به طور قابل توجهی در همان محل تغییر کند).
- تغییرات فصلی (در زمستان ممکن است کمتر از تابستان تخریب صورت گیرد
- جهت نمونه
- خواص متغیر مواد آزمون
آزمون شرایط جوی تسریعیافته دارای متغیرهای کمتری است. این آزمون ممکن است با استفاده از عملیات صحیح و روشهای نگهداری کنترل شود:
- چرخه عملیاتی تجهیزات آزمایشگاهی (چرخه نور / تاریکی / رطوبت معمولا توسط یک استاندارد مشخص میشود)
- دمای مورد استفاده در آزمون آزمایشگاهی (داغتر سریعتر است)
- تغییر در منبع نور تست تجهیزات (کنترل دستی یا اتوماتیک تابش، طول عمر لامپ و فیلتر)
- خواص متغیر مواد آزمون