חומרי אריזה קוסמטיים הם בעיקר פלסטיק, זכוכית ונייר. במהלך השימוש, העיבוד והאחסון של פלסטיק, עקב גורמים חיצוניים שונים כגון אור, חמצן, חום, קרינה, ריח, גשם, עובש, חיידקים וכו', המבנה הכימי של הפלסטיק נהרס, וכתוצאה מכך אובדן תכונותיו המקוריות. תופעה זו נקראת בדרך כלל הזדקנות. הביטויים העיקריים של הזדקנות פלסטיק הם שינוי צבע, שינויים בתכונות פיזיקליות, שינויים בתכונות מכניות ושינויים בתכונות חשמליות.
1. רקע של הזדקנות פלסטית
בחיינו, מוצרים מסוימים חשופים באופן בלתי נמנע לאור, וקרינת השמש האולטרה סגולה, בשילוב עם טמפרטורה גבוהה, גשם וטל, יגרמו למוצר לחוות תופעות הזדקנות כגון אובדן חוזק, סדקים, קילוף, קהות, שינוי צבע ואבקה. אור שמש ולחות הם הגורמים העיקריים הגורמים להזדקנות חומרים. אור שמש יכול לגרום לחומרים רבים להתכלות, דבר הקשור לרגישות ולספקטרום של החומרים. כל חומר מגיב בצורה שונה לספקטרום.
גורמי ההזדקנות הנפוצים ביותר עבור פלסטיק בסביבה הטבעית הם חום ואור אולטרה סגול, מכיוון שהסביבה שאליה חומרי פלסטיק נחשפים ביותר היא חום ואור שמש (אור אולטרה סגול). לימוד הזדקנות הפלסטיק הנגרמת משני סוגי סביבות אלה הוא בעל חשיבות מיוחדת לסביבת השימוש בפועל. ניתן לחלק את מבחן ההזדקנות שלו באופן גס לשתי קטגוריות: חשיפה חיצונית ומבחן הזדקנות מואץ במעבדה.
לפני שהמוצר נכנס לשימוש בקנה מידה גדול, יש לבצע ניסוי הזדקנות קל כדי להעריך את עמידותו להזדקנות. עם זאת, הזדקנות טבעית עשויה להימשך מספר שנים או אפילו יותר זמן עד להופעת התוצאות, דבר שאינו תואם באופן ברור את הייצור בפועל. יתר על כן, תנאי האקלים במקומות שונים שונים. יש צורך לבדוק את אותו חומר בדיקה במקומות שונים, מה שמגדיל מאוד את עלות הבדיקה.
2. בדיקת חשיפה חיצונית
חשיפה ישירה חיצונית מתייחסת לחשיפה ישירה לאור שמש ולתנאי אקלים אחרים. זוהי הדרך הישירה ביותר להעריך את עמידותם של חומרי פלסטיק לפגעי מזג האוויר.
יתרונות:
עלות מוחלטת נמוכה
עקביות טובה
פשוט וקל לתפעול
חסרונות:
בדרך כלל מחזור ארוך מאוד
גיוון אקלימי עולמי
לדגימות שונות יש רגישות שונה באקלים שונה
3. שיטת בדיקת הזדקנות מואצת במעבדה
בדיקת הזדקנות אור במעבדה יכולה לא רק לקצר את המחזור, אלא גם בעלת חזרתיות טובה וטווח יישומים רחב. היא מבוצעת במעבדה לאורך כל התהליך, ללא התחשבות במגבלות גיאוגרפיות, קלה לתפעול ובעלת יכולת בקרה חזקה. סימולציה של סביבת התאורה בפועל ושימוש בשיטות הזדקנות אור מלאכותיות מואצות יכולים להשיג את המטרה של הערכה מהירה של ביצועי החומר. השיטות העיקריות בהן נעשה שימוש הן בדיקת הזדקנות אור אולטרה סגול, בדיקת הזדקנות מנורת קסנון והזדקנות אור קשת פחמן.
1. שיטת בדיקת הזדקנות אור קסנון
בדיקת הזדקנות מנורת קסנון היא בדיקה המדמה את ספקטרום אור השמש המלא. בדיקת הזדקנות מנורת קסנון יכולה לדמות אקלים מלאכותי טבעי בזמן קצר. זוהי אמצעי חשוב לסינון נוסחאות ואופטימיזציה של הרכב המוצר בתהליך המחקר והייצור המדעיים, והיא גם חלק חשוב מבדיקת איכות המוצר.
נתוני בדיקות הזדקנות של מנורת קסנון יכולים לסייע בבחירת חומרים חדשים, בשינוי חומרים קיימים ובהערכה כיצד שינויים בנוסחאות משפיעים על עמידות המוצרים.
עיקרון בסיסי: תא הבדיקה של מנורת קסנון משתמש במנורות קסנון כדי לדמות את השפעות אור השמש, ומשתמש בלחות דחוסה כדי לדמות גשם וטל. החומר הנבדק מונח במחזור של אור ולחות מתחלפים בטמפרטורה מסוימת לצורך בדיקה, והוא יכול לשחזר את הסכנות המתרחשות בחוץ במשך חודשים או אפילו שנים תוך מספר ימים או שבועות.
יישום בדיקה:
הוא יכול לספק סימולציות סביבתיות מתאימות ובדיקות מואצות למחקר מדעי, פיתוח מוצרים ובקרת איכות.
ניתן להשתמש בו לבחירת חומרים חדשים, שיפור חומרים קיימים או הערכת עמידות לאחר שינויים בהרכב החומר.
זה יכול לדמות היטב את השינויים הנגרמים על ידי חומרים החשופים לאור שמש בתנאי סביבה שונים.
2. שיטת בדיקת הזדקנות באור פלואורסצנטי UV
בדיקת ההזדקנות ב-UV מדמה בעיקר את השפעת ההתפרקות של אור UV באור השמש על המוצר. במקביל, היא יכולה גם לשחזר את הנזק הנגרם על ידי גשם וטל. הבדיקה מתבצעת על ידי חשיפת החומר הנבדק במחזור אינטראקטיבי מבוקר של אור שמש ולחות תוך העלאת הטמפרטורה. מנורות פלורסנט אולטרה סגולות משמשות כדי לדמות אור שמש, וניתן לדמות את השפעת הלחות גם על ידי עיבוי או ריסוס.
מנורת UV פלואורסצנטית היא מנורת כספית בלחץ נמוך עם אורך גל של 254 ננומטר. עקב הוספת דו-קיום זרחן להמרתו לאורך גל ארוך יותר, פיזור האנרגיה של מנורת UV פלואורסצנטית תלוי בספקטרום הפליטה שנוצר על ידי דו-קיום זרחן ודיפוזיה של שפופרת הזכוכית. מנורות פלואורסצנטיות מחולקות בדרך כלל ל-UVA ו-UVB. יישום החשיפה לחומר קובע איזה סוג של מנורת UV יש להשתמש.
3. שיטת בדיקת הזדקנות אור של מנורת קשת פחמן
מנורת קשת פחמן היא טכנולוגיה ישנה יותר. מכשיר קשת פחמן שימש במקור על ידי כימאים גרמנים של צבע סינתטי כדי להעריך את עמידות האור של טקסטיל צבוע. מנורות קשת פחמן מחולקות למנורות קשת פחמן סגורות ופתוחות. ללא קשר לסוג מנורת קשת הפחמן, הספקטרום שלה שונה למדי מספקטרום אור השמש. בשל ההיסטוריה הארוכה של טכנולוגיית פרויקט זו, טכנולוגיית ההזדקנות הראשונית של סימולציית אור מלאכותי השתמשה בציוד זה, כך שניתן עדיין לראות שיטה זו בתקנים קודמים, במיוחד בתקנים המוקדמים של יפן, שבהם טכנולוגיית מנורת קשת פחמן שימשה לעתים קרובות כשיטת בדיקת הזדקנות אור מלאכותי.
זמן פרסום: 20 באוגוסט 2024