Nghiên cứu về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím

Tóm tắt: Trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển vật liệu cũng như kiểm tra chất lượng bao gồm sơn phủ, nhựa, cao su và phụ tùng ô tô, khả năng chống chịu thời tiết của vật liệu là một chỉ số quan trọng để đánh giá tuổi thọ và hiệu suất tổng thể. Các thử nghiệm lão hóa tự nhiên ngoài trời mất rất nhiều thời gian, không đáp ứng được nhu cầu nghiên cứu và phát triển hiệu quả cũng như kiểm tra chất lượng nhanh chóng của các doanh nghiệp hiện đại. Vì lý do này, thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím đã trở thành thiết bị thử nghiệm lão hóa gia tốc chủ đạo. Dựa trên nguyên lý lão hóa gia tốc mô phỏng môi trường, thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím sử dụng đèn UV để mô phỏng bức xạ tia cực tím trong ánh sáng mặt trời tự nhiên, và áp dụng hệ thống ngưng tụ và phun sương để tái tạo mưa và sương. Các mẫu được đặt trong chu kỳ luân phiên ánh sáng và độ ẩm dưới nhiệt độ được kiểm soát để thực hiện lão hóa gia tốc, nhờ đó có thể thu được dữ liệu về khả năng chống chịu thời tiết trong thời gian ngắn. LISUN UV-263LS Bài báo này lấy thử nghiệm lão hóa tia cực tím làm đối tượng nghiên cứu, trình bày nguyên lý hoạt động, cấu hình cấu trúc, tiêu chuẩn áp dụng và quy trình thử nghiệm, phân tích ưu điểm kỹ thuật kết hợp với các thông số thiết bị, và thảo luận về giá trị thực tiễn của thử nghiệm lão hóa tia cực tím trong việc phát hiện khả năng chống chịu thời tiết của vật liệu trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Giới thiệu

Các yếu tố tự nhiên như ánh nắng mặt trời, mưa, sương và sự thay đổi nhiệt độ liên tục làm xói mòn các vật liệu phi kim loại. Sau thời gian dài tiếp xúc, vật liệu sẽ bị đổi màu, mất độ bóng, bị phấn hóa, nứt nẻ và giảm các tính chất cơ học. Mặc dù các thử nghiệm lão hóa tự nhiên ngoài trời truyền thống có thể tạo ra dữ liệu gần với điều kiện sử dụng thực tế, nhưng chu kỳ thử nghiệm kéo dài hàng tháng hoặc thậm chí hàng năm, điều này hạn chế đáng kể việc tối ưu hóa công thức vật liệu mới, cải tiến sản phẩm và kiểm tra chất lượng theo lô.

Để giải quyết vấn đề này trong ngành, thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím dựa trên công nghệ mô phỏng môi trường đã được ứng dụng rộng rãi. Nó tái tạo nhân tạo các yếu tố lão hóa ngoài trời quan trọng và xây dựng các quy trình thử nghiệm theo chu kỳ với ánh sáng cực tím, hơi ẩm ngưng tụ, nhiệt độ cao, độ ẩm cao và phun nước để rút ngắn đáng kể chu kỳ thử nghiệm lão hóa. Là một mô hình đã hoàn thiện, LISUN UV-263LS Kiểm tra lão hóa UV Thiết bị hoàn toàn tuân thủ các tiêu chuẩn kiểm tra trong nước và quốc tế. Nó tích hợp nhiều mô-đun chức năng bao gồm chiếu sáng, ngưng tụ, phun và kiểm soát nhiệt độ, phù hợp với các yêu cầu kiểm tra của lớp phủ, nhựa, cao su, điện tử ô tô và các sản phẩm khác. Hiện nay, nó là thiết bị kiểm tra cốt lõi cho các phòng thí nghiệm về khả năng chịu thời tiết của vật liệu và các xưởng kiểm tra chất lượng của các nhà sản xuất.

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím

Khái niệm thiết kế cốt lõi của thử nghiệm lão hóa tia cực tím là mô phỏng quá trình lão hóa tăng tốc trong môi trường. Nó tái tạo chính xác các yếu tố lão hóa ngoài trời quan trọng và đẩy nhanh quá trình lão hóa bằng cách tăng cường tác động của môi trường. Toàn bộ hoạt động được thực hiện đồng thời bởi ba mô-đun cốt lõi: chiếu sáng, độ ẩm và nhiệt độ.

Thứ nhất, đèn UV chuyên dụng được sử dụng để mô phỏng ánh sáng mặt trời tự nhiên. Tia cực tím trong bức xạ mặt trời là nguyên nhân chính gây lão hóa vật liệu polymer. Các loại đèn khác nhau được lựa chọn cho các yêu cầu thử nghiệm khác nhau. Đèn UVA-340 mô phỏng chính xác tia cực tím của ánh sáng tự nhiên thông thường cho các thử nghiệm khả năng chống chịu thời tiết thông thường, trong khi đèn UV sóng ngắn UVB-313 cung cấp cường độ bức xạ cao hơn cho các thử nghiệm lão hóa tăng tốc cường độ cao. Thứ hai, hệ thống ngưng tụ và phun nước tích hợp mô phỏng sự rửa trôi của mưa và sự hình thành sương trong tự nhiên. Độ ẩm cao làm tăng cường phản ứng quang hóa của vật liệu và tái tạo các điều kiện thực tế của sương và mưa ngoài trời cả ngày lẫn đêm. Cuối cùng, tất cả các thử nghiệm được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ ổn định từ nhiệt độ phòng cộng 10℃ đến 70℃, tạo thành các chu kỳ luân phiên giữa chiếu sáng và độ ẩm.

Trong quá trình thử nghiệm đầy đủ, các mẫu được đặt trong buồng thử nghiệm và trải qua tuần tự giai đoạn chiếu tia UV, sau đó là giai đoạn ngưng tụ và độ ẩm cao. Giai đoạn phun nước có thể được thêm vào tùy theo điều kiện làm việc thực tế. Quá trình vận hành tuần hoàn này liên tục đẩy nhanh quá trình lão hóa vật liệu. So với quá trình lão hóa tự nhiên, thử nghiệm lão hóa bằng tia UV cô đọng hiệu ứng lão hóa kéo dài vài tháng hoặc vài năm ngoài trời thành vài ngày hoặc vài tuần. Người vận hành có thể nhanh chóng phát hiện những thay đổi về hình thức, sự khác biệt về màu sắc, độ bóng, độ bền kéo và các chỉ số khác, từ đó đánh giá hiệu quả mức độ chống chịu thời tiết của vật liệu. LISUN UV-263LS Thử nghiệm lão hóa tia UV tuân thủ nghiêm ngặt nguyên tắc trên với hoạt động ổn định của tất cả các mô-đun và độ chính xác mô phỏng cao, đảm bảo dữ liệu thử nghiệm hợp lệ.

UV-263LSBuồng thử nghiệm lão hóa tia cực tím

Các tiêu chuẩn áp dụng và cấu hình kết cấu tổng thể

Tuân thủ nhiều tiêu chuẩn kiểm định trong nước và quốc tế.
LISUN UV-263LS Thử nghiệm lão hóa bằng tia UV tuân thủ các tiêu chuẩn toàn cầu chính về lão hóa nhân tạo bằng tia UV, bao gồm các tiêu chuẩn quốc gia về máy móc, nhựa và cao su ở Trung Quốc cũng như các tiêu chuẩn công nghiệp ở Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản và các khu vực khác. Các tiêu chuẩn áp dụng của Trung Quốc bao gồm GB/T 14522-2008, GB/T 16422.3-2014 và GB/T 16585-1996, quy định phương pháp thử nghiệm đối với lớp phủ nhựa trên các sản phẩm cơ khí, nhựa thông thường và cao su lưu hóa tương ứng. Các tiêu chuẩn quốc tế bao gồm ASTM G154, ISO 4892-3Đáp ứng các tiêu chuẩn SAE J2020 và DIN 53384, phù hợp với các yêu cầu kiểm tra tuân thủ đối với các sản phẩm ô tô, sơn phủ và hàng hóa xuất khẩu với tính phổ quát tuyệt vời.

Cấu trúc phần cứng và các thông số cốt lõi
Cả buồng trong và buồng ngoài của thiết bị thử nghiệm lão hóa tia cực tím này đều được làm bằng thép không gỉ S304, có khả năng chống ăn mòn và dễ vệ sinh, cho phép hoạt động ổn định lâu dài trong môi trường độ ẩm cao và tia cực tím. Được trang bị bộ điều khiển lập trình LCD, thiết bị hỗ trợ các quy trình chu kỳ đa giai đoạn tùy chỉnh bao gồm chiếu sáng, nhiệt độ cao, độ ẩm cao, phun nước, ngưng tụ và trạng thái tối, với thao tác đơn giản và khả năng lưu trữ chương trình linh hoạt. Bảng dưới đây liệt kê các thông số kỹ thuật cốt lõi của ba mẫu sản phẩm chính. LISUN Thử nghiệm lão hóa bằng tia UV để so sánh rõ ràng:

Như đã được chỉ ra bởi các thông số, UV-263LS Đây là thiết bị kiểm tra lão hóa UV thẳng đứng tiêu chuẩn. Khoảng cách điều chỉnh được giữa mẫu và đèn trong phạm vi rộng giúp thiết bị tương thích với nhiều mẫu vật có hình dạng không đều. Được trang bị đèn UV nhập khẩu có tuổi thọ cao và bộ kiểm tra cường độ chiếu xạ tích hợp, thiết bị hỗ trợ điều chỉnh cường độ chiếu xạ liên tục, cân bằng độ chính xác của thử nghiệm và khả năng tương thích của mẫu. Thiết bị lý tưởng cho việc kiểm tra hàng loạt các mẫu khác nhau trong phòng thí nghiệm. Độ ẩm bên trong được duy trì ổn định trên 75%RH để đáp ứng yêu cầu độ ẩm cao cho quá trình lão hóa ngưng tụ. Thiết bị sử dụng nước cất thông thường, chỉ tiêu thụ 8 đến 10 lít nước mỗi ngày và chi phí vận hành thấp.

Quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn và hệ thống đánh giá dữ liệu

Có các quy trình vận hành tiêu chuẩn cho các thử nghiệm được thực hiện bằng phương pháp thử nghiệm lão hóa tia cực tím. LISUN UV-263LS Quy trình thử nghiệm được kết hợp với các quy trình kiểm tra hoàn chỉnh và các thiết bị hỗ trợ để đảm bảo dữ liệu thử nghiệm đầy đủ và có thể truy vết. Bước đầu tiên là chuẩn bị mẫu. Cắt mẫu vật theo tiêu chuẩn, kiểm tra và ghi lại sự khác biệt màu sắc ban đầu, độ bóng và độ bền kéo bằng cách sử dụng máy quang phổ, máy đo độ bóng và máy thử độ bền kéo. Bước thứ hai là kiểm tra thiết bị. Kiểm tra hoạt động bình thường của hệ thống ngưng tụ và phun sương và hiệu chỉnh cường độ chiếu xạ. Bước thứ ba là cài đặt thông số. Chọn đèn UVA/UVB, cường độ chiếu xạ, nhiệt độ và chu kỳ theo yêu cầu. Chế độ chu kỳ thường được sử dụng là chiếu sáng 4 giờ cộng với ngưng tụ 4 ​​giờ. Bước thứ tư là đặt mẫu. Cố định mẫu vật hướng về phía đèn UV để đảm bảo môi trường bên trong buồng đồng nhất. Bước thứ năm là vận hành thử nghiệm. Khởi động thiết bị và ghi lại hình thức của mẫu vật sau mỗi 250 giờ. Sau khi thử nghiệm hoàn tất, kiểm tra lại các chỉ số hiệu suất khác nhau của mẫu vật bằng các thiết bị hỗ trợ.

Sau khi thử nghiệm, đánh giá hiệu quả lão hóa từ hai khía cạnh: ngoại quan và tính chất cơ học. Kiểm tra xem có hiện tượng đổi màu, phấn hóa, nứt nẻ, bong tróc và các khuyết tật khác xuất hiện trên mẫu hay không. So sánh sự thay đổi về độ khác biệt màu sắc, độ bóng và độ bền kéo trước và sau khi lão hóa để đánh giá xem khả năng chống chịu thời tiết của vật liệu có đáp ứng yêu cầu hay không, nhằm cung cấp dữ liệu hỗ trợ cho việc tối ưu hóa công thức vật liệu, lựa chọn sản phẩm và nghiệm thu chất lượng.

Các lĩnh vực ứng dụng và kết luận

Với hiệu quả cao, độ chính xác cao và độ mô phỏng cao, thử nghiệm lão hóa tia cực tím được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Trong ngành công nghiệp sơn phủ, nó được ứng dụng để kiểm tra khả năng chống chịu thời tiết của sơn tường ngoại thất và các loại sơn công nghiệp. Trong ngành công nghiệp cao su và nhựa, nó được sử dụng để xác minh tuổi thọ sử dụng ngoài trời của ống nhựa và các bộ phận làm kín bằng cao su. Trong ngành công nghiệp ô tô, nó kiểm tra các bộ phận nội thất và ngoại thất phi kim loại của xe. Nó cũng đảm nhiệm việc xác minh độ tin cậy vật liệu cho ngành dược phẩm, điện tử, vật liệu xây dựng và các ngành khác.

LISUN UV-263LS Kiểm tra lão hóa UV Thiết bị áp dụng nguyên lý lão hóa tăng tốc môi trường mô phỏng, tái tạo đầy đủ các yếu tố lão hóa ngoài trời như ánh nắng mặt trời, mưa, sương và nhiệt độ cao để phát hiện lão hóa vật liệu nhanh chóng. Với cấu trúc ổn định, độ chính xác thông số cao, lập trình linh hoạt, tuân thủ tiêu chuẩn rộng và khả năng tương thích mẫu mạnh mẽ, thiết bị hoạt động tiết kiệm và thuận tiện. Trong bối cảnh ngành công nghiệp vật liệu phát triển nhanh chóng, các thử nghiệm lão hóa tự nhiên không còn theo kịp sự phát triển của công nghiệp. Thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím, một ví dụ điển hình, là... UV-263LS Thiết bị này giúp rút ngắn hiệu quả chu kỳ nghiên cứu và phát triển cũng như kiểm tra, giúp doanh nghiệp nâng cao khả năng chống chịu thời tiết và sức cạnh tranh trên thị trường của sản phẩm, và sẽ vẫn là thiết bị cốt lõi để kiểm tra khả năng chống chịu thời tiết của vật liệu phi kim loại trong dài hạn.