Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9849-3:2013 Chất dẻo - Phần 3: Sự phong hóa tăng cường bằng bức xạ mặt trời

• Số hiệu: TCVN9849-3:2013
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2013

1 hệ thống thông khí	8 trụ điều khiển nâng bằng tay
2 quạt thông khí	9 công tắc chỉnh lưu lượng khí
3 bộ phận roto	10 vòi phun nước
4 bộ chuyển hướng khí	11 đĩa ly hợp đối với truyền động nâng
5 bộ phận khung	12 pin mặt trời có mũ che bóng
6 gương	13 cửa bảo vệ mẫu thử
7 hộp số	14 bộ phận nhả cửa

Hình 1 – Sơ đồ thiết bị thử nghiệm có đường ray trục đơn và bộ phận điều chỉnh độ cao thủ công

CHÚ DẪN:

1 hệ thống thông khí

9 hộp số truyền góc phương vị

2 quạt thông khí

10 công tắc chỉnh lưu lượng khí

3 bộ phận roto

11 vòi phun nước

...

...

...

12 đĩa ly hợp đối với truyền động nâng

5 bộ phận khung

13 pin mặt trời có mũ che bóng

6 gương

14 cửa bảo vệ mẫu thử

7 hộp số truyền động nâng

15 bộ phận nhả cửa

8 hộp điều khiển

16 bộ chuyển hướng gió

...

...

...

6. Các điều kiện phơi nhiễm của mẫu thử

6.1. Hướng của gương

Thông tin cụ thể về hướng của gương xem ASTM G 90.

6.2. Địa điểm phơi nhiễm

Hệ gương hội tụ phản chiếu Fresnel hoạt động hiệu quả nhất tại các địa điểm nhận được ít nhất 3 500 h chiếu sáng mỗi năm và trong đó độ ẩm tương đối ban ngày trung bình nhỏ hơn 30%.

ASTM G 90 đưa ra các yêu cầu về tỷ lệ trung bình bức xạ mặt trời trực tiếp của địa điểm phơi nhiễm đối với bức xạ mặt trời thông thường toàn cầu.

CHÚ THÍCH: Ở các khu vực nhận được 3 500 h bức xạ mặt trời và nơi độ ẩm tương đối ban ngày trung bình nhỏ hơn 30%, tỷ lệ trung bình bức xạ mặt trời trực tiếp đối với bức xạ mặt trời thông thường toàn cầu ít nhất là 0,75. Các khu vực đáp ứng được những tiêu chuẩn này có thành phần bức xạ mặt trời khuếch tán tối thiểu (bức xạ bầu trời). Sử dụng hệ gương hội tụ phản chiếu trong các khu vực có chiếu xạ mặt trời khuếch tán từ trung bình đến cao về căn bản sẽ giảm lượng bức xạ UV tại bảng tiêu mẫu. Các mức độ ẩm và sol khí đô thị từ trung bình đến cao sẽ phân tán thành phần trực tiếp của bức xạ mặt trời tới mức bức xạ tia tử ngoại bị phân tán vào vòm trời bán cầu và không được hội tụ bởi các gương trên bảng tiêu mẫu. Điều này được biểu thị ở Hình 3. Hơn nữa, sử dụng hệ gương hội tụ phản chiếu trong các khu vực chiếu xạ mặt trời khuếch tán từ trung bình đến cao có thể đưa ra những thứ hạng ổn định khác nhau đối với các vật liệu được so sánh khi phơi nhiễm được thực hiện theo TCVN 9849-2 (ISO 877-2) do sự khác biệt trong bức xạ UV.

6.3. Điều khiển nhiệt độ

Các thiết bị tập trung ánh mặt trời được trang bị máy quạt gió để làm mát mẫu thử. Nhiệt độ mẫu thử đối với hầu hết các vật liệu đều cao hơn 10 ^oC so với nhiệt độ tối đa của mẫu thử được phơi nhiễm trực tiếp với bức xạ mặt trời (không tập trung) theo cùng góc chiếu tại cùng thời điểm.

...

...

...

CHÚ THÍCH 1: Sử dụng phương pháp điều khiển nhiệt độ này có thể mang lại các kết quả không tương đương với các phơi nhiễm tập trung ánh mặt trời điển hình và có thể yêu cầu phơi nhiễm bức xạ dài hơn nhằm tạo ra lượng suy giảm tương tự.

Trừ khi có quy định khác, nếu yêu cầu đo nhiệt độ bảng trắng hoặc đen, bảng phải được lắp đặt, hiệu chỉnh và bảo trì theo ASTM G 179. Trừ khi có quy định khác, nếu yêu cầu đo nhiệt độ tiêu chuẩn trắng hoặc đen, bảng phải được xây dựng và bảo trì theo ISO 4892-1.

CHÚ THÍCH 2: Nếu sử dụng nhiệt độ tiêu chuẩn đen, nhiệt độ được biểu thị sẽ cao hơn nhiệt độ được biểu thị bởi dụng cụ đo bức xạ bảng đen theo các điều kiện phơi nhiễm điển hình.

Nhiệt độ vào thời điểm ban đêm không điều khiển được. Nếu các bên liên quan thỏa thuận, nguồn nhiệt được đặt sau mẫu thử có thể được sử dụng để điều khiển nhiệt độ ban đêm. Nếu thực hiện như vậy, phương pháp được sử dụng để điều khiển nhiệt độ ban đêm phải được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm.

CHÚ DẪN:

1 hệ thống thông khí

5 gương phẳng

2 bảng tiêu mẫu

...

...

...

3 mẫu thử

7 thành phần trực tiếp bức xạ mặt trời

4 trọng tâm và tâm quay

8 thành phần khuếch tán bức xạ mặt trời (bức xạ bầu trời)

Hình 3 – Cơ chế phản chiếu trong thiết bị tập trung ánh mặt trời

6.4. Mức độ chiếu xạ

Phép đo tổng bức xạ mặt trời và tổng bức xạ tia tử ngoại mặt trời đối với việc xác định phơi nhiễm bức xạ sử dụng các phơi nhiễm tập trung ánh mặt trời được mô tả trong ASTM G 90. Chiếu xạ có thể bị biến đổi do thay đổi số gương được sử dụng trong thiết bị. Điều này cũng sẽ thay đổi nhiệt độ mẫu thử. Bất kỳ sự sửa đổi nào đối với các điều kiện phơi nhiễm để sửa đổi chiếu xạ trong khu vực phơi nhiễm cũng như phương pháp được sử dụng để tính hoặc đo mức chiếu xạ được chỉnh sửa, phải được mô tả đầy đủ trong báo cáo thử nghiệm.

CHÚ THÍCH: Những sửa đổi này sẽ thay đổi thời gian cần thiết để tạo nên phơi nhiễm bức xạ giống nhau trong thiết bị sử dụng tất cả các gương, và không thể đưa ra kết quả tương đương đối với cùng phơi nhiễm bức xạ.

7. Các giai đoạn phơi nhiễm

...

...

...

Do lượng bức xạ mặt trời là một trong những nhân tố quan trọng nhất đối với sự suy giảm của chất dẻo trong quá trình phơi nhiễm phong hóa, các giai đoạn phơi nhiễm, trừ khi có quy định khác, được xác định theo tổng phơi nhiễm bức xạ mặt trời, phơi nhiễm bức xạ UV mặt trời hoặc phơi nhiễm bức xạ UV mặt trời trong dải hẹp.

7.2. Phơi nhiễm bức xạ mặt trời

7.2.1. Hướng dẫn lựa chọn giai đoạn phơi nhiễm

Đối với việc hướng dẫn lựa chọn giai đoạn phơi nhiễm, Bảng 1 cho thấy trung bình tổng bức xạ mặt trời hàng năm và bức xạ tia tử ngoại mặt trời đối với các địa điểm tại phía Nam Florida và tại giữa sa mạc Arizona. Dữ liệu này có thể được sử dụng là “năm tiêu chuẩn tương đương” đối với việc thiết lập các giai đoạn phơi nhiễm theo mong muốn (ví dụ giai đoạn phơi nhiễm 305 MJ/m^2 tổng UV mặt trời từ 295 nm đến 385 nm có thể được sử dụng để mô phỏng phơi nhiễm theo góc vĩ độ một năm tại Nam Florida được thực hiện theo TCVN 9849-2:2013 (ISO 877-2:2009), phương pháp A.

Bảng 1 – Tổng bức xạ tia tử ngoại mặt trời và mặt trời trung bình hàng năm đối với các phơi nhiễm được thực hiện tại góc nghiêng với góc vĩ độ tại Nam Florida và trung tâm sa mạc Arizona

Địa điểm

Phơi nhiễm bức xạ trung bình hàng năm tại góc nghiêng bằng với vĩ độ của điểm phơi

Tổng bức xạ mặt trời

MJ/m^2

...

...

...

MJ/m^2

Nam Florida

6310

305

Trung tâm Arizona

8240

340

CHÚ THÍCH: Theo truyền thống, thường dùng thiết bị đo bức xạ UV trong khoảng từ 295 nm đến 385 nm. Sử dụng thiết bị đo bức xạ có độ nhạy phép đo khác nhau (ví dụ thiết bị đo bức xạ đo đến 400 nm) có thể cho kết quả các phơi nhiễm bức xạ UV ghi được lên đến 25% đến 30% cao hơn phơi nhiễm bức xạ UV được xác định bằng thiết bị đo bức xạ mà chỉ đo đến 385 nm. Xem Phụ lục A của TCVN 9852 (ISO 9370) để biết thêm thông tin về sự khác biệt trong tổng bức xạ UV mặt trời đo được giữa các thiết bị đo tổng bức xạ tia tử ngoại mà có sự khác biệt về điểm cắt sóng trên đối với UV bước sóng dài.

Mức độ gia tốc phơi nhiễm được thực hiện theo tiêu chuẩn này phụ thuộc vào cả công thức vật liệu và thời gian trong năm. Hàm lượng tia tử ngoại của bức xạ mặt trời trên mặt đất phụ thuộc vào thời gian trong năm. Vì vậy, phơi nhiễm được bắt đầu vào các tháng mùa thu hoặc mùa đông sẽ mất nhiều thời gian hơn để tích tụ đến mức phơi nhiễm bức xạ quy định so với các phơi nhiễm được bắt đầu vào vào xuân hoặc mùa hè.

...

...

...

Xem 8.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009) đối với hướng dẫn chung.

7.2.2.1. Tổng phơi nhiễm bức xạ mặt trời

Xem ASTM G 90.

7.2.2.2. Phơi nhiễm bức xạ trong khoảng dừng bước sóng được quy định

Xem ASTM G 90.

8. Cách tiến hành

8.1. Lắp mẫu thử

Thông tin chung về việc lắp mẫu thử nghiệm xem 9.1 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009). Các mẫu thử được định hướng sao cho các bề mặt cần phơi nhiễm nằm đối diện với các gương của thiết bị tập trung ánh mặt trời.

Lắp mẫu thử nghiệm vào một khung thử nghiệm thích hợp sao cho dụng cụ kẹp che lấp phần mẫu thử là nhỏ nhất.

...

...

...

Đối với các phơi nhiễm có tấm lót và cách nhiệt, lắp mẫu thử có tấm lót bằng vật liệu chịu nước, cách nhiệt (như gỗ dán mặt ngoài dày 12 mm) vào dụng cụ giữ mẫu.

Đối với các phơi nhiễm tập trung ánh mặt trời, tổng độ dày mẫu thử (bao gồm vật liệu lót bất kỳ) phải được giới hạn để đảm bảo làm mát phù hợp. Độ dày tối đa của mẫu thử hoặc mẫu thử với vật liệu lót là 13 mm.

8.2. Lắp các mẫu thử (nếu được sử dụng)

Xem 9.2 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009). Các yêu cầu tương tự được mô tả tại 8.1 áp dụng đối với lắp mẫu thử nghiệm có các mẫu chuẩn.

8.3. Quan sát khí hậu

Xem 9.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009).

8.4. Phơi nhiễm mẫu thử

8.4.1. Tổng quát

Thực hiện tất cả các phơi nhiễm và bảo trì thiết bị tập trung ánh mặt trời theo ASTM G 90.

...

...

...

Lựa chọn chu trình phơi nhiễm theo lượng phun nước được thiết kế theo các chu trình mô tả trong Bảng 2.

8.4.3. Thử nghiệm dưới kính

Khi chu trình 3 được sử dụng đối với các mẫu thử nghiệm dưới kính, các đặc tính của kính được sử dụng phải theo TCVN 9849-2 (ISO 877-2). Hơn nữa, khi các phơi nhiễm dưới kính được sử dụng, luồng khí qua khu vực phơi nhiễm mẫu thử phải được đặt càng cao càng tốt để ngăn ngừa nhiệt độ không thật của mẫu thử được phơi nhiễm sau kính. Cuối cùng, sự truyền của kính được sử dụng phải được bao gồm trong báo cáo thử nghiệm.

Bảng 2 – Chu trình phun sương sử dụng hệ gương hội tụ phản chiếu Fresnel

Chu trình số

Mô tả

1

Phun 8 min, làm khô 52 min (trong quá trình chiếu xạ) cộng với phun ba lần trong đêm trong 8 min (lúc 21:00 h, 24:00 h và 3:00 h)

2

...

...

...

3

Không phun

Khác

Các chu trình phun khác có thể được sử dụng dựa trên thỏa thuận giữa các bên liên quan

CHÚ THÍCH: Các sử dụng điển hình của chu trình như sau:

- chu trình 1: thử nghiệm hầu hết các mẫu thử chất dẻo;

- chu trình 2: thử nghiệm các mẫu thử chất dẻo độ bóng ban đầu cao như các vật liệu kính ô tô, tấm trong suốt v.v…;

- chu trình 3: thử nghiệm dưới kính, thử nghiệm kính dán chất dẻo, các thử nghiệm phai màu và thử nghiệm các lớp phủ trong của ống thu nước nóng sử dụng năng lượng mặt trời.

9. Biểu thị kết quả

...

...

...

Các thay đổi về đặc tính hoặc các đặc tính tốt nhất nên được biểu thị theo các quy trình và phương pháp thử ISO (xem ISO 4582).

9.2. Các điều kiện khí hậu

9.2.1. Quan sát khí hậu

9.2.1.1. Tổng quát

Mô tả chung về khí hậu tại địa điểm phơi nhiễm theo lớp, loại và các điều kiện đặc biệt phải được bổ sung theo những quan sát chi tiết sau:

9.2.1.2. Nhiệt độ

Xem 10.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009).

9.2.1.3. Độ ẩm tương đối

Xem 10.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009).

...

...

...

Để xác định các mức độ phơi nhiễm, tính phơi nhiễm bức xạ mặt trời Hs (tổng phơi nhiễm bức xạ UV mặt trời, hoặc phơi nhiễm bức xạ UV trong dải qua hẹp) bằng jun trên mét vuông, của mẫu thử nghiệm, sử dụng phương trình sau:

trong đó

M là số lượng gương;

 là hệ số phản xạ mặt trời trung bình của mặt phản xạ tại góc trung bình của tia tới tại các gương (hệ thống quang học) đối với phân bố năng lượng quang phổ mặt trời trung bình đã biết tại điểm thu phân;

N là số ngày phơi nhiễm;

H_d là tổng phơi nhiễm bức xạ mặt trời hàng ngày được đo trong trường quan sát 6^o sử dụng các dụng cụ đo bức xạ thu nhận mặt trời theo cùng cấu hình như thiết bị phơi nhiễm. Đối với tổng bức xạ mặt trời, sử dụng nhật xạ kế. Đối với bức xạ UV mặt trời, sử dụng dụng cụ đo bức xạ UV dải rộng để đo UV mặt trời toàn cầu và sử dụng dụng cụ đo bức xạ UV dải rộng hình dạng đĩa để đo UV mặt trời khuếch tán. Bức xạ UV mặt trời trực tiếp được xác định bằng cách trừ khuếch tán từ bức xạ UV mặt trời toàn cầu. Hướng dẫn chi tiết được cung cấp trong ASTM G 90.

9.2.1.5. Lượng mưa

Xem 10.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009).

...

...

...

Xem 10.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009).

9.2.1.7. Các quan sát khác

Xem 10.3 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009).

10. Báo cáo thử nghiệm

Xem Điều 11 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009). Ngoài những thông tin được yêu cầu tại Điều 11 của TCVN 9849-1:2013 (ISO 877-1:2009), trong điểm d) của báo cáo thử nghiệm phải có thêm những khoản sau đây (các chi tiết phơi nhiễm):

9) chu trình phun nước được sử dụng,

10) độ truyền qua của kính được sử dụng đối với các phơi nhiễm dưới kính trong khoảng 300 nm và 700 nm,

11) nếu có kiểm soát nhiệt độ, loại nhiệt kế được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ:

- Nhiệt kế tiêu chuẩn đen (đưa ra mô tả nhiệt kế và loại lắp ráp),

...

...

...

- Nhiệt kế nhiệt độ mẫu thử (đưa ra mô tả nhiệt kế và loại lắp ráp),

- Nhiệt kế nhiệt độ không khí (đưa ra mô tả nhiệt kế và loại lắp ráp),

12) nếu có kiểm soát nhiệt độ, giá trị trung bình và biến động của nhiệt độ được kiểm soát đối với từng phần của chu trình (thời gian ban ngày và thời gian ban đêm),

13) nếu có kiểm soát chiếu xạ, tỷ lệ phần trăm chiếu xạ tối đa được sử dụng (điều này có thể được báo cáo là số gương được phơi nhiễm trên tổng số gương trong thiết bị).

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Các tiêu chuẩn và quy định kỹ thuật

[1] TCVN 9849-2:2013 (ISO 877-2:2009), Chất dẻo – Phương pháp phơi nhiễm với bức xạ mặt trời – Phần 2: Sự phong hóa trực tiếp và phơi nhiễm sau kính cửa sổ

[2] TCVN 9852:2013 (ISO 9370:2009), Chất dẻo – Xác định sự phơi nhiễm bức xạ trong phép thử phong hóa bằng thiết bị - Hướng dẫn chung và phương pháp thử cơ bản

...

...

...

[4] ASTM D4141, Standard Practice for Conducting Black Box and Solar Concentrating Exposures of Coatings (Tiêu chuẩn thực hành các phơi nhiễm tập trung ánh mặt trời và hộp đen dẫn điện của lớp phủ)

[5] JIS D0205, Test method of weatherability for automotive parts (Phương pháp thử tính phong hóa đối với các bộ phận của ô tô)

[6] SAE J576, Plastic Material or Materials for Use in Optical Parts Such as Lenses and Reflex Reflectors of Motor Vehicle Lighting Devices (Vật liệu dẻo hoặc các vật liệu sử dụng trong các phần quang học như kính mắt và dụng cụ phản xạ của các thiết bị chiếu sáng phương tiện cơ giới)

[7] SAE J1961, Accelerated Exposure of Automotive Exterior Materials Using a Solar Fresnel Reflector Apparatus (Phơi nhiễm tăng tốc các vật liệu bên ngoài ô tô sử dụng hệ gương hội tụ phản chiếu Fresnel)

Các tài liệu tham khảo khác

[8] Bauer, D.R., Paputa Peck, M.C., và Carter, R.O., III, Đánh giá các thử nghiệm phong hóa tăng tốc đối với lớp phủ polyester-urethane sử dụng quang phổ học hồng ngoại ảnh-âm thanh, J. Công nghệ lớp phủ., 59 (755), pp. 103-109, 1987

[9] Robbins, J.S., Jr., Zerlaut, G.A., Robbins, J.S., III, và Anderson, T.E., Xây dựng các tiêu chuẩn bao gồm phương pháp thử Emmaqua, phần in trước, Hội nghị sơn thường niên, 1989, Australia.

[10] Zerlaut, G.A, Rupp, M.W., và Anderson, T.E., Bức xạ tia tử ngoại làm kỹ thuật thời gian đối với phong hóa ngoài trời của các vật liệu, Tài liệu kỹ thuật SAE 850348, Hội nghị quốc tế SAE, Detroi, MI, Hoa Kỳ, 25 tháng 02 đến 01 tháng 3 năm 1985

[11] Zerlaut, G.A., và Robbins, J.S., J.r., Thử nghiệm phơi nhiễm ngoài trời tăng tốc đối với lớp phủ ống xoắn bằng phương pháp thử Emmaqua, phần in trước, Hội nghị mùa đông Hiệp hội Coil Coaters châu Âu., Brussel, tháng 11 năm 1984.

...

...

...

[13] Oakley, E., Thử nghiệm tăng tốc lớp phủ bền, bài trình bày tại Chi nhánh Trent Valley, Hiệp hội các nhà hóa học dầu và màu., 9 tháng 11 năm 1972

[14] Patillo, P.J., Thử nghiệm phong hóa ngày trời tăng tốc các sắc tố trong sơn., J. Công nghệ sơn., 40 (524), trang 359-366, 1968.

[15] Oakley, E., Các phương pháp thử đối với lớp phủ tính bền cao, J. Công nghệ sơn., 43 (555), trang 43-64, 1971

[16] Garner, B.L., và Patillo, P.J., Thử nghiệm phơi nhiễm ngoài trời tăng tốc trong đánh giá chất ổn định nguồn sáng tia tử ngoại đối với chất dẻo, Ind. Eng, Chem. Prod. Res. Dev., 1, trang 249-253, 1962

[17] Johnston-Feller, R., và Osmer, D., Đánh giá phơi nhiễm: Định lượng các thay đổi về hình dáng của các chất liệu nhuộm màu, J. Công nghệ phủ., 49 (625), trang 25-36, 1977

[18] Scott, J.L., và Anderson, T.E., Tác động của thời gian ướt đối với các phơi nhiễm ngoài trời tăng tốc, J. Hiệp hội các nhà hóa học dầu và màu., 59, trang 404-413, 1976

[19] Oakley, E., và Marron, J.J., Thử nghiệm tăng tốc lớp phủ bền, J. Hiệp hội các nhà hóa học dầu và màu., 57, trang 22-29, 1974

[20] Robbins, J.S., III, “Rà soát các xây dựng gần đây trong sử dụng Tiêu chuẩn ASTM G90 đối với thử nghiệm các vật liệu phi kim” trong ASTM STP 1202, Thử nghiệm tính bền ngoài trời và tăng tốc của các chất liệu hữu cơ, Warren D. Ketola và Douglass Grossman (Eds), ASTM quốc tế, 1994

[21] Putman, W.J., “Kiểm soát thông số của thiết bị phong hóa tăng tốc ngoài trời bằng hệ gương hội tụ phản chiếu Fresnel”, trong ASTM STP 1294, Thử nghiệm tính bền của các vật liệu phi kim, Robert J. Herling (Ed.), ASTM quốc tế, 1996

...

...

...

[23] Hardcastle, H.K., “Đặc trưng mối quan hệ giữa cường độ sáng và tốc độ phân rã đối với độ bền phong hóa”, trong Lão hóa tự nhiên và nhân tạo polymer – Hội thảo về phong hóa thời tiết châu Âu lần thứ hai, Thomas Reichert (Ed.), Gesellschaft fur Umweltsimulation, Pfinztal, Đức, 2005.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Nguyên tắc

4 Thiết bị, dụng cụ

5 Mẫu thử

...

...

...

7 Các giai đoạn phơi nhiễm

8 Cách tiến hành

9 Biểu thị kết quả

10 Báo cáo thử nghiệm

Thư mục tài liệu tham khảo