img082 2

158 6. Badanie odporności tworzyw sztucznych na czynniki chemiczne, klimatyczne i na starzenie

•    lista czynników agresywnych w niej uwzględnionych jest dość przypadkowa, w zasadzie niepotrzebna i zbyt obszerna, bowiem w praktyce należy stosować takie czynniki, które będą zagrażać danemu tworzywu w loku jego eksploatacji;

•    nie uwzględniono w ogóle tworzyw, które z uwagi na ich specyficzny charakter są z reguły szczególnie predestynowane do kontaktu ze środowiskiem agresywnym chodzi przede wszystkim o powłokowe tworzywa ochronne, jak emalie i lakiery antykorozyjne, kompozycje impregnacyjne do zabezpieczania materiałów porowatych (betonu, ceramiki, kamienia budowlanego, a nawet drewna itp.), antykorozyjne i masy szpachlowe oraz wiele innych, których asortyment stale się zwiększa, co stwarza potrzebę ich systematycznego badania;

•    niektóre cechy diagnostyczne są co najmniej kontrowersyjne, np. pomiary zmian masy i wymiarów liniowych próbek, gdyż zdarza się, że wskutek ekstrakcji z próbki niektórych składników tworzywa, a równocześnie jej pęcznienia, wymiary' i masa próbki mogą się nie zmieniać pomimo, że w tworzywie zachodzi destrukcja korozyjna;

•    kryteria podane jako podstawa do zakwalifikowania badanego tworzywa do danej klasy odporności, np. spadek wytrzymałości (obojętnie której), do 10% dla odporności dobrej są przyjęte arbitralnie.

W razie uznania jednak, że - z jakichkolwiek względów - byłoby celowe zastosowanie tej normy, nieodzowne będzie zapoznanie się z nią w całości.

6.2. Badanie odporności tworzyw sztucznych na starzenie 6.2.1. Pojęcia podstawowe

Ogólnie przez starzenie należy rozumieć samorzutne zmiany strukturalne zachodzące w całej masie tworzywa w dłuższym czasie, prowadzące przeważnie do pogorszenia jego właściwości użytkowych. Do zespołu czynników wpływających na starzenie zalicza się przede wszystkim temperaturę, światło i wilgoć, ponadto również działanie chemikaliów i mikroorganizmów. Trzeba zaznaczyć, że nie ma ścisłej granicy podziału między korozyjnym a klimatycznym działaniem, ponieważ w okręgach przemysłowych obserwuje się zwiększoną zawartość w powietrzu S0₂, C0₂., ślady S0₃ i tlenki azotu.

Czas, wymieniany często jako jeden z czynników powodujących starzenie, jest wprawdzie jednym z parametrów zmiennych w tym układzie, należy jednak traktować go odmiennie - bowiem nie czas powoduje zmiany w tworzywie, lecz zmiany zachodzą w czasie. Zmiany można podzielić na odwracalne i nieodwracalne.

L)o zmian nieodwracalnych należą przede wszystkim przemiany chemiczne zachodzące wskutek polimeryzacji, degradacji, sieciowania, utleniania oraz czynniki termodynamiczne, tj. krystalizacja i uporządkowanie makrocząsteczek. Do zmian odwracalnych zalicza się chłonność wody.

W stosunku do gotowego wyrobu znajdującego się w użytkowaniu rozumowanie takie wnosi tylko to, że suma tych zmian, przy dużej częstotliwości ich występowania, prowadzi do trwałych skutków pogarszających właściwości pierwotne.

Metod badań starzeniowych nie opracowano kompleksowo, prowadzi się jednak próby ich normalizacji [31, zarówno badania starzenia naturalnego, jak i przyspieszonego. W badaniach przyspieszonych trzeba posługiwać się czynnikiem powodującym intensyfikację zachodzących zmian, co może doprowadzić do wyników nie odpowiadających rzeczywistości. Badania przyspieszone mają wówczas sens, gdy są znane relacje umożliwiające odnoszenie wyników badań przyspieszonych do warunków naturalnych starzenia.

6.2.2. Badanie starzenia w warunkach naturalnych i przyspieszonych

Według normy [3] stanowisko do badań w warunkach naturalnych powdnno być stacją klimatyczną, dostosowaną do wybranego klimatu. Centralnym urządzeniem są w niej stojaki lub klatki żaluzjowe do wystawiania próbek pod właściwym kątem, w zależności od szerokości geograficznej. Dopuszcza się próbki wycinane z wyrobów, przy czym próbki kontrolne należy przechowywać w ciemnym pomieszczeniu w temp. 23±2°C przy wilgotności 50±5%.

Konieczne jest wybranie właściwości, które będą oceniane, ponieważ na ich podstaw ie należy obliczyć liczbę próbek wg wzoru

(6.5)

N = N₀ + nK\ d + N_k

gdzie: ,V₀ - liczba próbek potrzebnych do oznaczenia wartości liczbowej wybranych właściwości tworzywa przed ekspozycją, n - liczba próbek potrzebnych do badania jednej właściwości po jednym okresie, zazwyczaj jest to 5-25, A', -liczba okresów ekspozycji, d - liczba naturalnych stref klimatycznych, w których będą prowadzone badania starzenia, Ny- liczba próbek kontrolnych (nK,).

Warunki panujące na stanowisku do badań klimatycznych ustala się za pomocą termografów, higrometrów, aktynometrów (promieniowanie) i przyrządów do mierzenia sumy opadów.

Dla naturalnych warunków klimatycznych zgodnie z normą [3] oblicza się współczynnik odporności na starzenie wg metody A

4    A

(6.6)