Стандартный способ для обработки флуоресцентным ультрафиолетом (УФ) фотодеградируемых пластических материалов

Название: D 5208-01

Все авторские права принадлежат Американскому обществу по материалам и их испытаниям (ASTM), 100 Barr Harbor Drive, West Coshohocken, PA 19428, United States of America. Данная копия сделана по лицензии ASTM.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ

Стандартный способ для обработки флуоресцентным ультрафиолетом (УФ) фотодеградируемых пластических материалов 1

Настоящий стандарт выпускается под установленным названием D 5208; число, следующее непосредственно за названием. указывает на год принятия исходной версии или, в случае пересмотра, на год последнего пересмотра. Число в скобках указывает на год последнего утверждения. Верхний индекс эпсилон (e) указывает на редакторские изменения с момента последнего пересмотра или утверждения.

1. Назначение*

1.1. Настоящий способ охватывает конкретные методики, применимые для экспонирования флуоресцентным ультрафиолетом (УФ) фотодеградируемых пластических материалов, выполняемые в соответствии с методами Practices G 151 и G154. Настоящий способ охватывает также приготовление образцов для испытаний и оценку результатов испытаний.

ПРИМЕЧАНИЕ 1 – Предыдущие версии данного способа, относящегося к устройствам флуоресцентного УФ, описаны в Practices G 153, где описаны очень специфические конструкции оборудования. Practices G 153 удален и заменен на Practices G 151, где описаны критерии характеристик для всех экспонирующих устройств, в которых используются лабораторные источники света, и на Practices G 154, где приведены требования для экспонируемых неметаллических материалов в устройствах флуоресцентного УФ.

1.2. Стандарт Practice D 4329 охватывает экспонирование пластических материалов с помощью флуоресцентного УФ, предназначенных для длительного использования в наружных применениях.

1.3. Значения, приведенные в единицах СИ, должны быть приняты в качестве стандартных. Приводимые в скобках значения служат только для информации.

1.4. Настоящий стандарт не имеет целью исследовать все проблемы безопасности, если таковые имеются, связанные с его использованием. Пользователь данного стандарта является ответственным за установление соответствующих мер безопасности и санитарных правил эксплуатации, и за определение применимости регулирующих ограничений перед использованием.

ПРИМЕЧАНИЕ 2 – В стандартах ИСО отсутствует эквивалент данному способу.

2. Справочные материалы

2.1 Стандарты ASTM:

D 3826 Способ для определения конечной точки деградации в деградируемых полиолефинах с использованием Испытаний на растяжение 2.

D 3980 Способ для межлабораторных испытаний красок и родственных материалов3

D 5870 Способ для расчетов индекса сохранения свойств пластических материалов4.

Е691 Способ для проведения межлабораторных исследований для определения прецизионности методов испытаний5.

G 53 Способ для управления аппаратуры экспонирования светом и водой (тип флуоресцентный УФ/конденсация) для экспонирования неметаллических материалов6.

G 113 Терминология, связанная с испытаниями природных и искусственных атмосферных воздействий на неметаллические материалы7.

G 141 Руководство для адресной переменчивости при экспонирующих испытаниях неметаллических материалов7.

G 147 Способ для кондиционирования и перемещения неметаллических материалов для испытаний природных и искусственных атмосферных воздействий7.

1 Настоящий метод испытаний находится под юрисдикцией Комитета ASTM D20 по пластическим материалам и находится под непосредственной ответственностью Подкомитета D20.96 по Экологически Деградирующим Пластическим материалам.

Текущее издание утверждено 10 декабря 2001 года. Опубликовано в феврале 2002 года. Первоначально опубликован как D 5208 – 91. Прекращено действие в феврале 2000 года и вновь введен как D 5208 – 01.

2 Ежегодное издание стандартов ASTM, Том 08.02.

3 Действие прекращено; смотри 1997 Ежегодное издание стандартов ASTM, Том 06.01.

4 Ежегодное издание стандартов ASTM, Том 08.03.

5 Ежегодное издание стандартов ASTM, Том 14.02.

6 Действие прекращено; смотри 2001 Ежегодное издание стандартов ASTM, Том 14.04.

7 Ежегодное издание стандартов ASTM, Том 14.04.

* Сводка изменений в разделах приведена в конце настоящего стандарта.

Авторские права © ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA , United States.

Авторскими правами обладает ASTM Int'l (авторские права защищены); Среда 7 05:12:03 эталонное восточное время 2008

Скачано/распечатано Натальей Потемкиной (Международные ГОСТ), в соответствии с Лицензионным Соглашением. Дальнейшее воспроизведение несанкционированно.

G 151 Способ для экспонирования неметаллических материалов в устройствах для ускоренных испытаний, которые используют лабораторные источники света7.

G 154 Способ для управления аппаратуры флуоресцентного света для УФ экспонирования неметаллических материалов7.

G 169 Руководство для применения основных статистических методов к испытаниям природных и искусственных атмосферных воздействий7.

3. Терминология

3.1 В настоящем Способе применяются определения, приведенные в Терминологии G 113.

4. Значение и применение

4.1 Материалы, изготовленные из фотодеградируемых пластических материалов, имеют тенденцию к показу относительно быстрой потери химических, физических и механических свойств при воздействии света, нагревания и воды после выполнения их предназначенных задач. Настоящий способ предназначен для моделирования изменений свойств, связанных с условиями, которые могут иметь место, когда эти материалы выбрасываются как мусор, включая воздействие солнечного света, влаги и нагревания. Используемое в данном методе экспонирование не предназначено для моделирования ухудшений, вызываемых локальными погодными явлениями, такими как атмосферное загрязнение, биологическое воздействие и воздействие соленой воды.

4.2. Предупреждения – Могут ожидаться изменения в результатах, когда рабочие условия изменяются внутри допустимых ограничений настоящего способа. Поэтому, не должны делаться никакие ссылки на использование этого метода, пока не будет представлен отчет, выполненный в соответствии с Разделом 9, в котором описываются конкретные используемые рабочие условия. Обращаться к Practice G 151 за подробной информацией по предупреждениям, которые применимы для использования результатов, полученных в соответствии с данным способом.

ПРИМЕЧАНИЕ 3 – Дополнительная информация по источникам переменчивости и по стратегии для учета переменчивости в конструкции, исполнении и анализе данных лабораторных ускоренных испытаний по экспонированию находится в Руководстве G 141.

4.3. Экспонирование подобного материала с известными характеристиками (контрольный образец) одновременно с испытываемыми образцами обеспечивает стандарт для сравнительных целей. Использование контрольного образца для сравнительной оценки стабильности испытываемых материалов в большой степени повышает согласованность между разными лабораториями 8,9. Рекомендуется для возможности статистической оценки результатов, чтобы экспонировалось не менее трех повторов каждого оцениваемого материала.

4.4. Результаты испытаний будут зависеть от тщательности, применяемой в работе оборудования в соответствии с Practice G 154. Важными факторами являются регулирование линейного напряжения, температура помещения, в котором работает устройство, регулировка температуры и состояние и возраст ламп.

5. Аппаратура

5.1. Для соответствия данному способу требуется использовать флуоресцентную УФ аппаратуру, которая отвечает требованиям, определенным в Practice G 151 и Practice G 154.

5.2. Спектральное распределение мощности флуоресцентной УФ лампы должно соответствовать требованиям Practice 154 для лампы 340 ВА.

5.3. Размещение камеры для испытаний:

5.3.1. Располагать аппаратуру в зоне, поддерживаемой между 18 и 27 оС (65 и 80 оF). Измерять окружающую температуру на расстоянии максимум 150 мм (6 дюймов) от плоской двери аппаратуры. Контроль окружающей температуры особенно критичен, когда аппаратура ставится одна на другую, поскольку тепло, выделяемое от нижнего блока, может влиять на работу верхнего блока.

5.3.2. Размещать аппаратуру не менее чем на 300 мм от стенок или другой аппаратуры. Не размещать аппаратуру вблизи источника тепла, такого как печь.

5.3.3. Вентилировать комнату, в которой располагается аппаратура, для удаления тепла и влаги.

6. Образцы для испытаний

6.1. Размер и форма образцов, подвергаемых экспонированию, будет определяться техническими требованиями конкретного метода испытаний, используемого для оценки влияния экспонирования на образцы; метод испытаний будет определяться заинтересованными сторонами. При практической возможности, рекомендуется, чтобы образцы имели размеры, позволяющие помещаться в держатели и стойки для образцов, поставляемые с аппаратурой для экспонирования. В случае отсутствия в поставке специальной поддержки образцы должны монтироваться таким образом, чтобы охватывалась минимальная площадь образца, требующаяся для поддержки держателем. Эта неэкспонированная поверхность не должна использоваться как часть испытываемой площади.

8 "Результаты круговых испытаний стандартных способов экспонирования светом и водой", Продолжительность ускоренных и наружных испытаний органических материалов, ASTM STP 1202, Изд. Кетола и Дуглас Гроссман, Американское общество по испытанию материалов, Филадельфия, 1993.

9 и "Характеризация и использование эталонных материалов в испытаниях с ускоренной продожитеьностью" Технический отчет VAMAS № 30. Поставляется от NIST, Гетесбург, штат Мэриленд.

6.2. Для образцов изолирующих материалов, таких как пены, максимальная толщина образца составляет 20 мм, чтобы дать возможность для адекватного переноса тепла для конденсации.

6.3. Для обеспечения жесткости присоединять гибкие образцы к поддерживающей панели из алюминия толщиной 0,635 мм (0,025 дюйма). Предлагаемыми алюминиевыми сплавами являются 5052, 6061, или 3003.

6.4. Заклеить все дырки в образце больше двух миллиметров и все отверстия больше одного миллиметров образцах неправильной формы, чтобы предотвратить потери водяного пара. Присоединить пористые образцы к твердой подкладке, такой как алюминий, что может действовать как паровой барьер.

6.5. Если не задается другое, экспонировать не менее трех повторных образцов для каждого испытания и контрольный материал.

6.6. Следовать методикам, описанным в Practice G 147 для идентификации и кондиционирования и перемещения образцов для испытаний, контрольных и эталонных материалов перед, во время и после экспонирования.

6.7. Не закрывать лицевую сторону образца, чтобы показать на одной панели влияние разного времени экспонирования. Могут быть получены обманчивые результаты от этого метода, поскольку закрытая часть образца будет продолжать воспринимать циклы воздействия температуры и влажности, что во многих случаях будет влиять на результаты.

6.8. Поскольку толщина образца может заметно влиять на результат, толщина испытываемого и контрольного образцов должна быть в пределах ± 10 % от номинальных размеров.

ПРИМЕЧАНИЕ 4 – Это особенно важно при исследованиях механических свойств.

6.9. Сохранять поставочные архивные неэкспонированные образцы всех испытываемых материалов.

6.10. Образцы не должны извлекаться из аппаратуры для экспонирования на более чем 24 часа, а затем возвращаться для дополнительных испытаний, поскольку это может не давать те же результаты по всем материалам, как серия испытаний без такого типа прерывания. Все затраченное время должно записываться, как отмечено в разделе 9.

ПРИМЕЧАНИЕ 5 – Поскольку стабильность архивного образца может также зависеть от времени, пользователи должны предупреждаться, что после длительных периодов экспонирования или когда ожидается небольшие различия в допустимых пределах сравнение экспонированных образцов с архивным образцом может быть недействительным. Где это возможно, рекомендуются инструментальные измерения.

7. Методика

7.1. Если испытываемые и контрольные образцы не полностью заполняют стойки для образцов, заполнить все пустое пространство пустыми панелями, чтобы поддерживать условия испытаний внутри камеры.

7.2. Если не задается другое, установить плотность облучения на 0,78 ± 0,02 Вт/(м2 • нм) при 340 нм.

ПРИМЕЧАНИЕ 6. В устройствах без регулирования плотности облучения, работающих при температуре 50 ± 3 °C на неизолированной черной подложке, плотность облучения при 340 нм составляет 0,78 ± 0,12 Вт/(м2 • нм).

7.3. Если не задается другое, запрограммировать устройство на один из следующих циклов испытаний. Работать на устройстве непрерывно.

7.3.1. Цикл А – 20 ч. УФ с температурой неизолированной черной подложки, регулируемой при 50 ± 3 °C.

4 ч. Конденсация с температурой неизолированной черной подложки, регулируемой при 40 ± 3 °C.

7.3.2. Цикл В – 4 ч. УФ с температурой неизолированной черной подложки, регулируемой при 50 ± 3 °C.

4 ч. Конденсация с температурой неизолированной черной подложки, регулируемой при 40 ± 3 °C.

7.3.3. Цикл С – непрерывный УФ с температурой неизолированной черной подложки, регулируемой при 50 ± 3 °C.

ПРИМЕЧАНИЕ 7. Заданные значения и допуски для 7.2 и циклов А, В и С представляют рабочую контрольную точку для равновесных условий в одном местоположении в камере, которая не обязательно представляет однородность этих условий по всей камере. Комитет ASTM G03 работает для улучшения этих допусков и учета однородности.

7.3.4. Применять цикл С для материалов, которые будут использоваться для токсических испытаний после экспонирования. Это является важным, потому что в циклах, где используется конденсация, могут вымываться побочные продукты фотохимической деградации.

7.4. Если не задается другое, переустановить образцы, как указано далее, чтобы свести к минимуму любые влияния изменений температуры или УФ света. На рисунке 1 показана диаграмма перестановки образцов.

7.4.1. Переставлять образцы горизонтально не реже чем каждые три дня, (1) передвигая два крайних правых держателя в левый край зоны экспонирования и (2) сдвигая остальные держатели вправо.

7.4.2. Переставлять образцы вертикально так, чтобы каждый образец получал одинаковое время экспонирования в каждом вертикальном положении в пределах держателя образца. Например, если два образца помещены вертикально друг над другом в каждом держателе, то верхний и нижний образцы должны поменяться местами в середине времени испытаний. Если четыре образца помещены вертикально друг над другом, то образцы должны переставляться вертикально три раза за время испытаний.

7.5. Идентификация любого контрольного образца должна входить в отчет.

ВРАЩЕНИЕ ИЗ СТОРОНЫ В СТОРОНУ

»

>

•»

>

)

•»

>

1»

*

»

Рис. 1. Вращение образца

8. Периоды экспонирования и оценка результатов испытаний

8.1. Если стандарт или технические требования для общего применения требуют определенного уровня свойств после конкретного времени или экспонирования в испытаниях по экспонированию, проводимых в соответствии с данным способом, обосновать заданный уровень свойств по результатам круговых испытаний для определения воспроизводимости испытаний из методик экспонирования и измерения свойств. Выполнить эти круговые испытания в соответствии с Practice E 691 или Метод испытаний D 3980 и включить статистически представительный пример от всех лабораторий или организаций, которые могут нормально выполнять экспонирование и измерение свойств. Раздел по точности и систематическим ошибкам включает результаты из круговых испытаний.

8.1.1. Если стандарт или технические требования для применения между двумя или тремя сторонами требуют определенного уровня свойств после конкретного времени или экспонирования в испытаниях по экспонированию, проводимых в соответствии с данным способом, обосновать заданный уровень свойств по двум независимым экспериментам в каждой лаборатории для определения воспроизводимости для процесса экспонирования и измерения свойств. Воспроизводимость процесса экспонирования / измерения свойств используется затем для определения минимального уровня свойств после экспонирования, который является взаимно приемлемым для всех сторон.

8.2. Если воспроизводимость результатов из испытаний по экспонированию, проводимых в соответствии с данным способом, не устанавливается по круговым испытаниям, установить требования характеристик для материалов в виде сравнения (упорядочение) с контрольным материалом. Контрольные образцы должны экспонироваться одновременно с испытываемыми образцами в том же самом устройстве. Все заинтересованные стороны должны согласовать используемый конкретный контрольный материал.

8.2.1. Провести анализ отклонений для определения являются ли любые различия между испытываемыми материалами и контрольными материалами статистически значимыми. Экспонировать повторные испытываемые образцы и контрольный образец таким образом, чтобы можно было определить статистически значимые различия в характеристиках.

ПРИМЕЧАНИЕ 8 – Фишер иллюстрирует применение рангового сравнения между испытываемыми и контрольными материалами в технических требованиях. 10

ПРИМЕЧАНИЕ 9 – Руководство G 161 включает примеры, показывающие применение анализа отклонений для сравнения материалов.

8.3. В большинстве случаев периодическая оценка испытываемых и контрольных материалов является необходимой для определения расхождений в величине и направлении изменения свойств как функции времени экспонирования или облучения.

8.4. Время экспонирования или облучение, необходимые для создания определенного изменения в свойствах материала, может использоваться для оценки или ранжирования стабильности материалов. Этот метод является предпочтительным в сравнении с оценкой материалов после произвольных времени экспонирования или облучения.

8.4.1. Экспонирование с произвольным временем или облучением может применяться с целью специфических испытаний, если достигнуто соглашение между заинтересованными сторонами. Если используется один период экспонирования, выбрать время или облучение, которые будут создавать наибольшие различия между испытываемыми материалами или между испытываемым материалом и контрольным материалом.

8.5. Оценить или установить изменения в экспонированных испытываемых образцах в соответствии с применимыми методами испытаний ASTM.

8.5.1. Если испытываются деградируемые полиэтилен или полипропилен, выполнять испытания на растяжение в соответствии с Practice D 3826 для определения конечной точки деградации.

8.5.2. В соответствии с нормами ЕРА 40 CFR часть 238 материалы из полиэтилена или полипропилена не могут рассматриваться как фотодеградируемые при испытаниях в соответствии с данным методом, если для образования конечной точки деградации, определяемой в соответствии с Practice D 3826, требуется экспонирование больше чем 250 световых часов при использовании цикла А.

ПРИМЕЧАНИЕ 10 – Для некоторых материалов изменения могут продолжаться, после того как образец удален из аппаратуры для экспонирования. Измерения (визуальные или инструментальные) должны выполняться в пределах стандартизованного периода времени или в течение времени, согласованного между заинтересованными сторонами.

8.6. Выполнить анализ отклонений для сравнения результатов между контрольным и испытываемым образцами.

9 Отчет

9.1. Записать следующую информацию:

9.1.1. Тип и модель устройства для экспонирования.

9.1.2. Возраст флуоресцентных ламп, используемых в начале экспонирования, и заменялась ли хоть одна лампа в течение периода экспонирования.

9.1.3. Если требуется, записать излучение, измеренное на одной длине волны, в виде Вт/(м2 • нм) и энергию облучения, измеренную на одной длине волны, в виде Дж/(м2 • нм). Для измерений, выполняемых в широкой полосе, такой как 300-400 нм, записать излучение в Вт/м2 и облучение в Дж/м2, обозначив измеряемую спектральную область.

9.1.3.1. Не записывать спектральные излучение или облучение, если во время экспонирования не было проведено прямое измерение спектрального излучения.

9.1.4. Фактическое время экспонирования.

10 "Влияние исследований на разработку стандартов ASTM по продолжительности испытаний", Продолжительность испытаний неметаллических материалов, ASTM STP 1294, Изд. Роберт Херлинг, Американское общество по испытанию материалов, Филадельфия, 1995.

9.1.5. Использованные циклы светлой или темной водной конденсации или влажности.

9.1.6. Рабочая температура неизолированной черной подложки.

9.1.7. Если требуется, рабочая относительная влажность.

9.1.8. Методика перестановки образцов, если она отличается от описанной в разделе 7.3.

9.1.9. Результаты испытаний свойств. Рассчитать сохранение свойств характеристик в соответствии с Practice D 5870, если они записываются.

10. Точность и систематические ошибки

10.1. Точность

10.1.1. Повторяемость и воспроизводимость результатов, получаемых при экспонированиях, проводимых в соответствии с данным методом, будут изменяться с испытываемыми материалами, измеряемыми свойствами материалов и конкретных используемых условий и циклов испытаний. Важно определять воспроизводимость процесса измерения экспонирование / свойства при использовании результатов из проведенных экспонирований, выполненных в соответствии с данным методом, для технических требований для продукта.

10.1.2. Круговые испытания, проведенные и проанализированные в соответствии с Practice Е 691 для экспонирования трех деградируемых полиолефиновых полимеров, в которых получены результаты по повторяемости и воспроизводимости для относительного удлинения при растяжении, приведены в таблице 1.

ПРИМЕЧАНИЕ 11 – Для этих круговых испытаний шесть лабораторий экспонировали три различных материала, поставленных двумя лабораториями. Каждая участвующая лаборатория экспонировала по пять повторных образцов. После экспонирования образцы возвращались в исходную лабораторию для испытаний на растяжение. Полное описание круговых испытаний может быть получено при обращении к руководителю Комитета D20 ASTM по пластическим материалам.

Таблица 1. Результаты круговых испытаний

	Удлинение при растяжении, определенное в соответствии с Practice D 3826
Испытываемый	Среднее	Повторяемость	Воспроизводимость	Повторяемость	Воспроизводимость
материал		Стандартное	Стандартное	Придел, r	Предел, R
		отклонение, sr	отклонение, sr
ЕСОА неэкспонированный	187,0	67,7	185,5	189,6	519,5
ECO, экспонированный 240чB	1,7	0,8	1,1	2,3	3,0
белый LLС, экспонированный 24 чB	364,7	64,5	110,0	180,6	308,1
белый LL, экспонированный 240 чB	4,0	2,1	4,6	5,8	12,8
прозрачный LL, экспонированный 24чB	531,3	110,2	110,2	308,5	308,5
прозрачный LL, экспонированный 240 чB	75,1	26,7	152,7	74,8	427,5

АЕСО – материалом является сополимер этилен/монооксид углерода, про который известно, что он деградирует при воздействии УФ.

B Использованное экспонирование для этого кругового испытания был цикл А данного метода.

С LLDPE и белый LLDPE является пленкой из полиэтилена низкой плотности, полученной методом экструзии с раздувом с добавкой для способствования деградации при солнечной радиации. Прозрачный LLDPE был натурального цвета, а белый LLDPE имел добавку TiO2 для белого цвета.

10.2. Систематические ошибки

10.2.1. Систематическая ошибка не может быть определена из-за отсутствия пригодных стандартных погодных эталонных материалов.

11. Ключевые слова

11.1. деградация; экспонирование; флуоресцентный УФ; экспонирование светом; ультрафиолет

СВОДКА ИЗМЕНЕНИЙ

Данный раздел определяет местонахождение отобранных изменений к данному методу. Для удобства пользователя Комитет D20 выделил те изменения, которые могут влиять на пользование данным методом. Данный раздел может также включать описания изменений или причины для изменений, или и то и другое.

D 5208-1: (2) Выполненные по всему материалу пересмотры

(7) Возобновленный стандарт

ASTM International не занимает никакой позиции по отношению к законности каких-либо утвержденных патентных прав, в связи с каким-либо вопросом, упомянутым в настоящем стандарте. Пользователи данного стандарта четко информируются о том, что определение юридической силы любых прав таких патентов и риск нарушения таких прав полностью находится под их ответственностью.

Настоящий стандарт может быть отредактирован в любое время ответственным техническим комитетом и должен пересматриваться каждые пять лет и, если не отредактирован, либо повторно утвержден, либо удален. Ваши комментарии принимаются либо для редактирования настоящего стандарта, либо для дополнительных стандартов, и они должны направляться в головные офисы ASTM International. Ваши комментарии будут внимательно рассмотрены на заседании ответственного технического комитета, на котором вы можете присутствовать. Если вам кажется, что ваши комментарии не удостаиваются должного внимания, вам следует ознакомить с вашей точкой зрения Комитет по Стандартам ASTM (ASTM Committee on Standards) по адресу, указанному ниже.

Всеми правами на настоящий стандарт обладает ASTM International, адрес: 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA , United States. Индивидуальные перепечатки (единичные или несколько копий) настоящего стандарта можно получить, связавшись с ASTM по указанному выше адресу или по телефону 5, , или электронной почте *****@***org; или через веб-сайт ASTM (www. astm. org).

5