Вече беше отбелязано по-горе (вижте предишната статия), че лъчите от UV диапазона обикновено се разделят на три групи в зависимост от дължината на вълната:
[*]Дълговълнова радиация (UVA) - 320-400 nm.
[*] Среден (UVB) - 280-320 nm.
[*]Късовълнова радиация (UVC) - 100-280 nm.
Една от основните трудности при отчитане на въздействието на ултравиолетовата радиация върху термопластите е, че нейният интензитет зависи от много фактори: съдържанието на озон в стратосферата, облаците, височината на местоположението, височината на слънцето над хоризонта (и през деня и през годината ) и размисли. Комбинацията от всички тези фактори определя нивото на интензитета на ултравиолетовата радиация, което е отразено на тази карта на Земята:В зоните, оцветени в тъмно зелено, интензитетът на ултравиолетовата радиация е най-висок. Освен това трябва да се има предвид, че повишената температура и влажност допълнително засилват ефекта на ултравиолетовите лъчи върху термопластите (виж предишната статия).
[B]Основният ефект на UV радиацията върху термопластичните пластмаси
Всички видове UV - радиация могат да причинят фотохимичен ефект в структурата на полимерните материали, който може да бъде както полезен, така и да доведе до разграждане на материала. Въпреки това, по аналогия с човешката кожа, колкото по-висок е интензитетът на излъчване и колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-голям е рискът от разграждане на материала.
[U] Деградация
Основният видим ефект от въздействието на UV радиацията върху полимерните материали е появата на т.нар. "ваширени петна", обезцветяване на повърхността на материала и повишена чупливост на повърхностните участъци. Този ефект често може да се види в пластмасови изделияпостоянно работещи на открито: седалки на стадиони, градински мебели, парниково фолио, дограмаи т.н.В същото време термопластичните продукти често трябва да издържат на излагане на ултравиолетово лъчение с видове и интензитети, които не се срещат на Земята. Говорим например за елементите на космически кораби, които изискват използването на материали като FEP.
Посочените по-горе ефекти от действието на ултравиолетовата радиация върху термопластите се забелязват като правило на повърхността на материала и рядко проникват по-дълбоко от 0,5 mm в структурата. Въпреки това, разграждането на материала на повърхността под натоварване може да доведе до разрушаване на продукта като цяло.
[U]Бафове
Наскоро широко приложениеоткрити специални полимерни покрития, по-специално на базата на полиуретан-акрилат, "самовъзстановяващи се" под въздействието на UV радиация. Дезинфекциращите свойства на ултравиолетовата радиация се използват широко, например, в охладители за пия водаи може да бъде допълнително подобрено от добрите свойства на предаване на PET. Този материализползва се и като защитно покритие на UV инсектицидни лампи, осигурявайки до 96% пропускливост на светлина при дебелина от 0,25 mm. UV лъчение се използва и за възстановяване на мастило, нанесено върху пластмасова основа.Положителният ефект от излагането на UV радиация е използването на флуоресцентни избелващи реагенти (FWA). Много полимери са естествена светлинаимат жълтеникав оттенък. Въвеждането на UV лъчи в състава на FWA материала обаче се абсорбира от материала и излъчва обратно лъчите от видимия диапазон на синия спектър с дължина на вълната 400-500 nm.
[B] Ефект на UV лъчение върху термопласти
Енергията на ултравиолетовите лъчи, абсорбирана от термопластите, възбужда фотони, които от своя страна образуват свободни радикали. Докато много термопласти в тяхната естествена, чиста форма не абсорбират UV радиация, наличието на остатъци от катализатор и други замърсители в техния състав, които служат като рецептори, може да доведе до разграждане на материала. Освен това, за да започне процесът на разграждане, са необходими незначителни фракции замърсители, например една милиардна част от натрия в състава на поликарбоната води до нестабилност на цвета. В присъствието на кислород свободните радикали образуват кислороден хидропероксид, който разрушава двойните връзки в молекулната верига, правейки материала крехък. Този процес често се нарича фотоокисление. Въпреки това, дори при липса на водород, разграждането на материала все още се случва поради свързани процеси, което е особено характерно за елементите на космическия кораб.
Термопластмасите със слаба UV устойчивост в тяхната немодифицирана форма включват POM, PC, ABS и PA6/6.
PET, PP, HDPE, PA12, PA11, PA6, PES, PPO, PBT се считат за достатъчно UV устойчиви, както и комбинацията PC/ABS.
PTFE, PVDF, FEP и PEEK имат добра UV устойчивост.
PI и PEI имат отлична UV устойчивост.
Акрил в архитектурата
От акрилно стъкло се създават най-красивите архитектурни конструкции - прозрачни покриви, фасади, пътни бариери, сенници, сенници, беседки. Всички тези конструкции се експлоатират на открито под постоянното въздействие на слънчевата радиация. Възниква разумен въпрос: могат ли акрилните конструкции да издържат на "нападението" на лъчите на изгарящото слънце, като същевременно поддържат отлична производителност, блясък и прозрачност? Бързаме да ви зарадваме: няма причина за безпокойство. Акрилните конструкции могат безопасно да се използват на открито под постоянното въздействие на ултравиолетовото лъчение, дори в горещи страни.
Сравнение на акрил с други пластмаси по отношение на UV устойчивост
Нека се опитаме да сравним акрила с други пластмаси. Днес за производство на фасадни, покривни остъкления и защитни конструкции, голям бройразлични прозрачни пластмаси. На пръв поглед те не се различават от акрила. Но синтетичните материали, подобни на акрила по своите визуални характеристики, губят визуалната си привлекателност след няколко години работа на пряка слънчева светлина. Никакви допълнителни покрития и филми не са в състояние да предпазят нискокачествената пластмаса от ултравиолетова радиация за дълго време. Материалът остава чувствителен към UV лъчи и, уви, няма нужда да говорим за надеждността на всички видове повърхностни покрития. Защитата под формата на филми и лакове се напуква и отлепва с времето. Не е изненадващо, че гаранцията срещу пожълтяване на такива материали не надвишава няколко години. Акрилното стъкло от марката Plexiglas се държи съвсем различно. Материалът има естествени защитни свойства, поради което не губи отличните си характеристики поне три десетилетия.
Как работи акрилната слънцезащитна технология?
Устойчивостта на плексигласа към ултравиолетови лъчи се осигурява от уникалната технология за цялостна защита Naturally UV Stable. Защитата се формира не само на повърхността, но и в цялата структура на материала на молекулярно ниво. Производителят на плексиглас Plexiglas предоставя 30 години гаранция срещу пожълтяване и помътняване на повърхността при продължителна употреба на открито. Тази гаранция се отнася за прозрачни безцветни листове, тръби, блокове, пръти, вълнообразни и оребрени плочи, изработени от акрилно стъкло с марка Plexiglas. Навеси, покриви, прозрачни акрилни фасади, беседки, огради и други изделия от плексиглас не придобиват неприятен жълт оттенък.
Диаграмата показва промените в индекса на пропускливост на светлина на акрила по време на гаранционен срокработа в различни климатични зони. Виждаме, че светлопропускливостта на материала е леко намалена, но това са минимални промени, незабележими с невъоръжено око. Намаляване на индекса на пропускливост на светлина с няколко процента може да се определи само с помощта на специално оборудване. Визуално акрилът остава първично прозрачен и блестящ.
На графиката можете да проследите динамиката на промените в светлинното предаване на акрила в сравнение с обикновено стъклои други пластмаси. Първо, пропускливостта на светлината на акрила в първоначалното му състояние е по-висока. Това е най-прозрачният пластмасов материал, известен днес. С течение на времето разликата става все по-забележима: нискокачествените материали започват да потъмняват, избледняват и пропускането на светлина на акрила остава на същото ниво. Нито една от известните пластмаси, с изключение на акрила, не може да пропуска 90% от светлината след тридесет години работа под слънцето. Ето защо съвременните дизайнери и архитекти предпочитат акрила, когато създават най-добрите си проекти.
Когато говорим за пропускане на светлина, имаме предвид безопасния спектър на ултравиолетовите лъчи. Акрилното стъкло забавя опасната част от спектъра на слънчевата радиация. Например в къща под акрилен покрив или в самолет с акрилни прозорци хората са под надеждна защита на остъкляването. За да изясним, нека разгледаме природата на ултравиолетовото лъчение. Спектърът е разделен на късовълново, средновълново и дълговълново излъчване. Всеки тип радиация има различен ефект върху околния свят. Най-високоенергийното лъчение с къса дължина на вълната, погълнато от озоновия слой на планетата, може да увреди молекулите на ДНК. Средно вълна - при продължителна експозиция причинява изгаряния на кожата и инхибира основните функции на тялото. Най-безопасното и дори най-полезното е дълговълновото лъчение. До нашата планета достига само част от опасното средновълново лъчение и целият дълговълнов спектър. Акрилът позволява на полезния спектър на ултравиолетовата радиация да премине, като същевременно блокира опасните лъчи. Това е много важно предимство на материала. Остъкляването у дома ви позволява да поддържате максимална светлина в стаята, предпазвайки хората от негативните ефекти на ултравиолетовото лъчение.
В И. Третяков, Л.К. Богомолова, О.А. Крупинин
Един от най-агресивните видове експлоатационни въздействия върху полимера Строителни материалие UV излагане.
За оценка на устойчивостта на полимерни строителни материали се използват както пълномащабни, така и ускорени лабораторни тестове.
Недостатъкът на първия е голямата продължителност на теста, невъзможността да се изолира влиянието на един фактор, както и трудността при отчитане на годишните колебания в атмосферните въздействия.
Предимството на ускорените лабораторни изследвания е, че могат да се извършат за кратко време. В същото време в някои случаи е възможно да се опишат получените зависимости на промените в свойствата във времето чрез известни математически модели и да се предвиди тяхната дълготрайност за повече дълги сроковеоперация.
Целта на тази работа беше да се оцени устойчивостта на UV лъчение при условия Краснодарски крайпроби от бяла ламинирана полипропиленова тъкан със специални добавки в най-кратки срокове.
Ламинираната полипропиленова тъкан се използва за временна защита на монтирани и реконструирани строителни конструкции, както и отделни елементи от атмосферни влияния.
Устойчивостта на материала на UV лъчение се оценява чрез промяна на якостта на опън съгласно GOST 26782002 на проби - ленти, размери (50x200) ± 2 mm и промяна външен вид(визуално).
За гранична стойност на стареенето на материала се приема намаляване на якостта му до 40% от първоначалната стойност.
Тестовете за якост на опън бяха проведени на универсална машина за изпитване ZWICK Z005 (Германия). Първоначалната якост на опън на тестваните образци беше
115 N/cm. ""
" Снимка 1.
Ултравиолетово облъчване на изображението
пробите от материала бяха взети в апарат за облъчване
изкуствено време (AIP) тип "Xenotest" с ксенонов излъчвател DKSTV-6000 съгласно GOST 23750-79 със система за водно охлаждане и кожух от кварцово стъкло. Интензитетът на излъчване в диапазона на дължината на вълната 280-400 nm е 100 W/m2. Часовата доза UV облъчване (O) е 360 kJ/m2 за този спектрален режим.
По време на експозиция на AIP, интензитетът на тъканното облъчване се контролира с интензиметър - дозиметър, произведен от OBkDM (Германия).
Пробите се облъчват непрекъснато в продължение на 144 часа (6 дни). Отстраняването на пробите за оценка на промяната в якостта на опън се извършва на определени интервали. Зависимостта на остатъчната якост на опън (в%) от началната стойност на ламинираната полипропиленова тъкан от времето на експозиция в AIP е показана на фигура 1.
След математическа обработка на получените данни по метода на най-малките квадрати, получените експериментални резултати се обобщават чрез линейната зависимост, показана на фигура 2.
20 40 60 80 100 120 140 160 Зависимост на остатъчната якост на опън (в %) от стойността на ламинираната полипропиленова тъкан от времето в AIP
строителни материали и конструкции
Теоретичната обсерватория на Московския държавен университет е 120 000 kJ/m2 година (O f M)
В същото време в литературата няма данни за годишната доза на UV част от слънчевата радиация в Краснодарския край (Ouf c c). Горните стойности на Osum за Москва и Краснодарския край позволяват приблизително да се изчисли общата годишна UV доза за Краснодарския край, като се използва следната формула:
O f -O c / O
uv M суми K.k "
Фигура 2. Линейна зависимост на остатъчната якост на опън на ламинирана полипропиленова тъкан от логаритъма на времето на облъчване в AIP
1 - експериментални стойности; 2 - стойности, изчислени с помощта на уравнение (1)
Следователно,
От k \u003d 1200001,33 \u003d
160320 kJ/m2 година
P% \u003d P0 - 22,64-1dt,
където P% ost - остатъчна стойност на якост на опън (в%) след UV облъчване; P0 - начална стойност на якостта на опън (в%), равна на 100; 22.64 - стойност, числено равна на тангенса на наклона на правата линия в координатите: остатъчна якост на опън (в %) - логаритъм от времето на облъчване в AIP; T е времето на експозиция в AIP, в часове.
Резултатите от математическата обработка (виж уравнение (1) и фигура 2) позволяват екстраполиране на получените данни за по-дълъг тестов период.
Анализът на получените резултати показва, че след 437 часа облъчване ще настъпи намаляване на остатъчната якост на ламинираната полипропиленова тъкан до 40%. В този случай общата доза UV радиация ще бъде 157320 kJ/m2.
Визуалната оценка на външния вид на облъчения материал показва, че вече след 36 часа облъчване тъканта има по-плътна структура, става по-малко рохкава и по-малко лъскава. При по-нататъшно облъчване твърдостта и плътността на тъканта се увеличават.
Съгласно GOST 16350-80 общата доза слънчева радиация (Osumm) за умерения топъл климат с мека зима в Краснодарския край (GOST, таблица 17) е 4910 MJ / m2 (Osum Kk), а за умерения климат на Москва - 3674 MJ / m2 (Osum M ). Годишната доза на UV част от слънчевата радиация според Москва
Сравнението на годишната доза UV облъчване за Краснодарския край (160320 kJ/m2) с дозата UV облъчване в лабораторни условия (157320 kJ/m2) ни позволява да заключим, че при естествени условия якостта на материала ще намалее до 40 % от първоначалната стойност под действието на ултравиолетова радиация.експозиция за приблизително една година.
Изводи. Въз основа на представения материал могат да се направят следните изводи.
1. Изследвана издръжливост на образци от ламинирана полипропиленова тъкан строителни целина действието на UV лъчение в лабораторията.
2. Чрез изчисление е определена годишната доза UV радиация за Краснодарския край, която е 160320 kJ/m2.
3. Според резултатите от лабораторните тестове за 144 часа (6 дни) беше установено, че промяната в якостта на опън под въздействието на ултравиолетово лъчение се описва с линейна логаритмична зависимост, което направи възможно използването й за прогнозиране на светлоустойчивост на полимерна тъкан.
4. Въз основа на получената зависимост беше установено, че намаляването на якостта на ламинираната полипропиленова тъкан за строителни цели до критично ниво под въздействието на ултравиолетово лъчение при естествени условия в Краснодарския край ще настъпи приблизително след една година.
Литература
1. ГОСТ 2678-94. Материалите са рулонни покриви и хидроизолации. Методи за изпитване.
строителни материали и конструкции
2. ГОСТ 23750-79. Устройства за изкуствено време на ксенонови излъчватели. Общи технически изисквания.
3. ГОСТ 16350-80. Климат на СССР. Райониране и статистически параметри на климатичните фактори за технически цели.
4. Колекция от наблюдения на метеорологичната обсерватория на Московския държавен университет. М.: Издателство на Московския държавен университет, 1986 г.
Ускорен метод за оценка на UV устойчивост на ламинирана полипропиленова тъкан за строителни цели
За да се оцени устойчивостта на светлина на образци от ламинирана полипропиленова тъкан за строителни цели на UV лъчение в лабораторни условия, чрез намаляване на якостта на опън на изпитвания материал до гранична стойност от 40%, линейна зависимостостатъчна якост от времето на експозиция в апарата за изкуствено време в логаритмични координати.
Въз основа на получената зависимост беше установено, че намаляването на якостта на ламинираната полипропиленова тъкан за строителни цели до критично ниво под въздействието на ултравиолетово лъчение в природните условия на Краснодарския край ще настъпи приблизително след една година.
Ускорен метод за оценка на устойчивостта на ламинирани полипропиленови тъкани за строително предназначение на ултравиолетово облъчване
от В.Г. Третяков, Л.К. Богомолова, О.А. Крупинина
За оценка на светлоустойчивостта на образци от ламиниран полипропиленов плат за строително предназначение на въздействието на ултравиолетово облъчване in vitro върху намаляването на издръжливостта при разтягане на изпитвания материал до гранична стойност от 40% линейната зависимост на остатъчната издръжливост от времето на облъчване в устройството на получава се изкуствено време в логаритмични координати.
Въз основа на получената зависимост е определено, че намаляването на издръжливостта на ламинираните полипропиленови тъкани за строителството до критично ниво под въздействието на ултравиолетово лъчение в природните условия на Краснодарския край ще се случи приблизително за една година.
Ключови думи: светлоустойчивост, ултравиолетово облъчване, прогнозиране, критично ниво на якост, климат, ламинирана полипропиленова тъкан.
Ключови думи: светлоустойчивост, ултравиолетово облъчване, прогнозиране, критично ниво на издръжливост, климат, ламинирана полипропиленова тъкан.
Повечето масла и уплътнители се използват с еднакъв успех за интериорна декорация, както и за външната. Вярно е, че за това те трябва да имат определен набор от свойства, например устойчивост на влага, топлоизолация и устойчивост на ултравиолетово лъчение.
Всички тези критерии трябва да бъдат изпълнени непременно, защото нашите климатични условия са непредвидими и постоянно се променят. Сутринта може да е слънчево, но следобед вече ще се заоблачи и ще започне силен дъжд.
Имайки предвид всичко по-горе, експертите съветват да избирате устойчиви на UV лъчи масла и уплътнители.
Защо е необходим филтър
Изглежда, защо да добавяте UV филтър, когато можете да използвате силиконов или полиуретанов уплътнител за работа на открито? Но всички тези инструменти имат определени разлики, което не им позволява да се използват абсолютно във всички случаи. Например, можете лесно да възстановите шев, ако е използван акрилен уплътнител, което не може да се каже за силикона.
В допълнение, силиконовият уплътнител е силно корозивен метални повърхности, което не може да се каже за акрил. Още едно отличителен белегсъс знак минус силиконови уплътнителисе появява тяхната екологичност. Те съдържат разтворители, които са опасни за здравето. Ето защо някои акрилни уплътнители са започнали да използват UV филтър, за да разширят обхвата си на приложение.
Ултравиолетовото лъчение е основната причина за разграждането на повечето полимерни материали. Предвид факта, че не всички уплътнители са устойчиви на ултравиолетови лъчи, трябва да бъдете изключително внимателни при избора на уплътнител или масло.
Вещества, устойчиви на ултравиолетово лъчение
Вече има редица устойчиви на ултравиолетови лъчи уплътнители на пазара за уплътнители и покрития. Те включват силикон и полиуретан.
Силиконови уплътнители
Предимствата на силиконовите уплътнители включват висока адхезия, еластичност (до 400%), възможност за оцветяване на повърхността след втвърдяване и UV устойчивост. Въпреки това, те също имат достатъчно недостатъци: неекологичност, агресивност към метални конструкции и невъзможност за възстановяване на шева.
Полиуретан
Имат дори по-голяма еластичност от силикона (до 1000%). Устойчиви на замръзване: могат да се нанасят върху повърхността при температури на въздуха до -10 C °. Полиуретановите уплътнители са издръжливи и, разбира се, устойчиви на UV лъчи.
Недостатъците включват висока адхезия не към всички материали (не взаимодейства добре с пластмаса). Използваният материал е много труден и скъп за изхвърляне. Полиуретановият уплътнител не взаимодейства добре с влажна среда.
Акрилни уплътнители с UV филтър
Акрилните уплътнители имат много предимства, включително висока адхезия към всички материали, възможност за възстановяване на шевовете и еластичност (до 200%). Но сред всички тези предимства липсва една точка: устойчивост на ултравиолетови лъчи.
Благодарение на този UV филтър, акрилните уплътнители вече могат да се конкурират с други видове уплътнители и улесняват избора на потребителя в определени случаи.
Масла с UV филтър
Безцветно покритие за дървена повърхност с висока и надеждна защитаот ултравиолетовото лъчение. Маслата с UV филтър се използват успешно за външни приложения, което позволява на материала да запази всичките си основни положителни свойствавъпреки външните влияния.
Този тип масло ви позволява леко да забавите следващото планирано повърхностно покритие с масло. Интервалът между възстановяванията се намалява 1,5–2 пъти.
Твърдият (непластифициран) поливинилхлорид беше първият, който се появи на руския рекламен пазар и въпреки нарастващата гама от полимерни материали, предлагани всяка година, той продължава стабилно да поддържа водещата си позиция в някои области на рекламното производство. Това се дължи на факта, че PVC има набор от свойства, необходими за решаване на различни проблеми и задоволяване на най-строгите изисквания за структурни материалиот този тип.
PVC се характеризира с естествена устойчивост на UV радиация, химическа атака, механична корозия и контактни повреди. За дълго време на работа на улицата не губи първоначалните си свойства. Не абсорбира атмосферната влага и съответно не е склонен към образуване на кондензат на повърхността. Сред всички други пластмаси, той има уникална огнеустойчивост. При нормални условия на работа не представлява опасност за хората или околен свят. Лесно се обработва, формира (компактен материал), заварява и залепва. При прилагането на филма няма нужда да мислите за "клопки" - PVC без човешка намеса няма да представи "изненади".
Условните недостатъци на поливинилхлорида включват:
- краткотрайна устойчивост на цветови модификации на слънчева светлина (това не се отнася за материали с допълнителна UV стабилизация);
- възможното наличие на материали с неизвестен произход повърхностно отделящи агенти, които изискват отстраняване;
- ограничена устойчивост на замръзване (до -20 ° C), която далеч не винаги се потвърждава на практика (при спазване на всички технологични правила за производство на конструкции и тяхното монтиране, при липса на значителни механични натоварвания, PVC се държи стабилно дори при по-ниски температури );
- по-висок коефициент на линейно термично разширение в сравнение с много други полимерни материали, т.е. по-широк диапазон от изкривявания на размерите;
- недостатъчно висока степен на пропускливост на светлината на прозрачния материал (прибл. 88%);
- повишени изисквания за изхвърляне: димът и продуктите от горенето са опасни за хората и околната среда.
Твърдият поливинилхлорид се произвежда в различни модификации само чрез екструзия. Богата гама PVC, включително листове:
- компактен и разпенен;
- с лъскава и матова повърхност;
- бели, цветни, прозрачни и полупрозрачни;
- плоски и релефни;
- стандартна версияи повишена якост на огъване,
ви позволява да използвате този материал в почти всички области на рекламното производство.
Татяна Дементиева
инженер процес