Artificiellt termiskt åldrande av polyester förstärkt och polyvinylkloridbelagd teknisk tand

Polyesterbaserade arkitektoniska tyger används ofta för konstruktion av hängande tak¹. Att vara relativt billig med goda mekaniska egenskaper, kan de användas i långsiktigexploatering (t.ex. det hängande taket på Skogsoperan i Sopot – Polen). Tyvärr kan väderförhållanden, ultraviolett strålning, biologiska skäl och operativa ändamål (säsong förstressande och lossa²) påverka deras mekaniska egenskaper. Hängande tak gjorda av AF9032 är vanligtvis säsongsstrukturer utsätts för hög temperatur (särskilt under soliga dagar på sommaren), regelbunden pre-spänning och lossning. För att korrekt utforma ett hängande tak måste tygparametrar bestämmas inte bara i början av exploateringen, utan även efter flera års användning.

Åldrandeanalysen mäter den åldrande indikatorn och jämför parametrarnas ursprungliga och slutliga värden för att bedöma effekterna av åldrandet. Cash et al.³ föreslog en av de enklaste metoderna genom jämförande analys av 12 olika typer av takmembran. Dessa membran utsattes för utomhusvittring i 2 eller 4 år. Författarna använde ett klassificeringssystem av flera egenskaper för att bedöma tyg hållbarhet. För att ge en analys av polymertermiskt åldrande kan tidstemperatursuperpositionsprincipen (TTSP) tillämpas⁴. Denna princip påstår att uppförandet av ett materiellt på låg temperatur och under låg stamnivå liknar dess uppförande på hög temperatur och kick stamnivå. Den enkla multiplikativa faktorn kan användas för att relatera de aktuella temperaturegenskaperna med egenskaperna vid referenstemperaturen. Grafiskt motsvarar den kurvan skiftpå loggtidskala. När det gäller temperaturen föreslås två metoder för att kombinera skiftfaktorn och den åldrande temperaturen: Williams-Landel-Ferry (WLF) ekvationer, och Arrhenius lag. Båda metoderna ingår i den svenska standarden ISO 11346⁵ för att uppskatta livslängden och den maximala driftstemperaturen för gummi, eller vulkaniserade och termoplastiska material. Nyligen har termiskt åldrande och Arrhenius metodik använts i kabel livstid förutsägelse^6,7, värmerör⁸och polymerlim PMMA⁴. En förlängning av Arrhenius-lagen är Eyring-lagen som tar hänsyn till andra åldrande faktorer (t.ex. spänning, tryck osv.) ⁹. Alternativt föreslår och kontrollerar andra studier enkla linjära modeller för en beskrivning av åldrandet (t.ex. biosensoråldrande¹⁰). Även om Arrhenius metoden används ofta, det finns diskussion om dess relevans i livstid förutsägelse av varje material. Metoden måste därför användas med försiktighet, särskilt när det gäller initiala antaganden och experimentella förhållanden⁶.

I likhet med de flesta polymerer uppvisar de polyestertyger som används i den aktuella forskningen två olika övergångsfaser som definieras av smälttemperaturen (T_m) och glasövergångstemperaturen (T_g). Smälttemperaturen (T_m)är temperaturen när ett material ändras från dess fasta tillstånd till den flytande, och glasövergångstemperaturen (T_g)är gränsen mellan glas- och gummitillstånd¹¹. Enligt tillverkarens uppgifter är AF9032-tyget tillverkat av polyestertrådar (T_g = 100−180 °C¹², T_m = 250−290 °C¹³) och PVC-beläggning (T_g = 80−87 °C^14,15, T_m = 160−260 °C¹⁶). Den åldringstemperatur T_α bör väljas under T_g. Under soliga dagar kan temperaturen på den övre ytan av ett hängande tak till och med nå 90 °C. Därför testas två åldringstemperaturer (80 °C och 90 °C) här. Dessa temperaturer är under tråden T_g och nära beläggningen T_g.

Prestandan hos det accelererade åldrandeprotokollet om tekniska tyger presenteras i det aktuella arbetet. Artificiellt termiskt åldrande används för att förutsäga förändringar av materialegenskaperna. Artikeln illustrerar lämpliga laboratorietester rutiner och ett sätt att extrapolera relativt kortsiktiga experimentella resultat.