Kunstig termisk aldring av polyesterforsterket og polyvinylkloridbelagt teknisk stoff

Polyesterbaserte arkitektoniske stoffer brukes vanligvis til bygging av hengende tak¹. Å være relativt billig med gode mekaniske egenskaper, kan de brukes i langsiktig utnyttelse (f.eks. det hengende taket på Skogoperaen i Sopot – Polen). Dessverre kan værforhold, ultrafiolett stråling, biologiske årsaker og operasjonelle formål (sesongpre-stressing og løsne²⁾påvirke deres mekaniske egenskaper. Hengende tak laget av AF9032 er vanligvis sesongmessige strukturer utsatt for høy temperatur (spesielt i solfylte dager om sommeren), vanlig pre-stramming og løsning. For å kunne utforme et hengende tak, må stoffparametere bestemmes ikke bare i begynnelsen av utnyttelsen, men også etter flere års bruk.

Aldringsanalyse måler aldringsindikatoren og sammenligner de opprinnelige og endelige verdiene av parametrene for å vurdere effekten av aldring. Cash et al.³ foreslo en av de enkleste metodene ved komparativ analyse av 12 forskjellige typer taktekking membraner. Disse membranene ble utsatt for utendørs forvitring i 2 eller 4 år. Forfatterne brukte et rangeringssystem av flere egenskaper for å vurdere stoff holdbarhet. For å gi en analyse av polymer termisk aldring, kan tidstemperaturen superposisjon prinsippet (TTSP) brukes⁴. Dette prinsippet sier at oppførselen til et materiale ved lav temperatur og under lavt belastningsnivå ligner sin oppførsel ved høy temperatur og høyt belastningsnivå. Den enkle multiplikative faktoren kan brukes til å relatere gjeldende temperaturegenskaper med egenskapene ved referansetemperaturen. Grafisk tilsvarer det kurveskiftet på loggtidsskalaen. Når det gjelder temperaturen, foreslås to metoder for å kombinere skiftfaktoren og aldringstemperaturen: Williams-Landel-Ferry (WLF) ligninger, og Arrhenius-loven. Begge metodene er inkludert i den svenske standarden ISO 11346⁵ for å estimere levetiden og maksimal driftstemperatur for gummi, eller vulkanisert og termoplastisk, materialer. Nylig har termisk aldring og Arrhenius metodikk blitt brukt i kabelens levetid prediksjon^6,7, varmerør⁸, og polymer lim PMMA⁴. En forlengelse av Arrhenius-loven er Eyring-loven som tar hensyn til andre aldringsfaktorer (f.eks. spenning, trykk osv.) ⁹. Alternativt foreslår og verifiserer andre studier enkle lineære modeller for en beskrivelse av aldring (f.eks. biosensor aldring^10). Selv om Arrhenius-metoden ofte brukes, er det diskusjon om relevansen i livstidsprediksjonen av hvert materiale. Derfor må metoden brukes med forsiktighet, spesielt når det gjelder innledende forutsetninger og eksperimentelle forhold⁶.

I likhet med de fleste polymerer viser polyesterstoffene som brukes i dagens forskning to forskjellige overgangsfaser definert av smeltetemperaturen (T_m)og glassovergangstemperaturen (T_g). Smeltetemperaturen (T_m) er temperaturen når et materiale endres fra sin faste tilstand til væsken, og glassovergangstemperaturen (T_g) er grensen mellom glass- og gummitilstandene¹¹. Ifølge produsentens data er AF9032-stoffet laget av polyestertråder (T_g = 100−180 °C¹², T_m = 250–290 °C¹³) og PVC-belegg (T_g = 80–87 °C^14,15, T_m = 160-260 °C¹⁶). Alderstemperatur T_α bør velges under T_g. Under solfylte dager kan temperaturen på den øverste overflaten av et hengende tak til og med nå 90 °C; Dermed testes to aldringstemperaturer (80 °C og 90 °C) her. Disse temperaturene er under tråden T_g og nær belegget T_g.

Ytelsen til den akselererte aldringsprotokollen på tekniske stoffer presenteres i dagens arbeid. Kunstig termisk aldring brukes til å forutsi endringer i materialegenskapene. Artikkelen illustrerer passende laboratorietestrutiner og en måte å ekstrapolere relativt kortsiktige eksperimentelle resultater på.