Проблемы при эксплуатации изделий из ПВХ, вызванные воздействием природных факторов
Дата:
01.07.2014
Материал:
ПВХ является одним из первых видов инженерных пластиков примененных на практике и в настоящее время изделия из него, в т.ч. и полученные путем обработки полуфабрикатов (листов, профилей, труб и т.д.) чрезвычайно широко распространены. В данной статье рассматриваются основные проблемы при эксплуатации изделий из ПВХ, вызванные природными факторами, с которыми чаще всего сталкиваются пользователи.
Проблемы, возникающие вследствие превышения максимальной рабочей температуры
Температура стеклования жесткого ПВХ составляет 80°С, это означает, что при нагреве материала выше этого порогового значения, он, по причине аморфной структуры, начинает размягчаться. Боле того, даже нагрев до температур близких к 80°С может оказывать негативное воздействие на свойства материала. Несмотря на то, что при в природных условиях подобные значения температур практически не встречаются, тем не менее, бывают случаи, когда этот порог может быть превышен. Например, в южных регионах часто применяется остекление с повышенными отражающими свойствами, за счет чего внутри помещения воздух практически не нагревается. Однако при этом отраженные лучи могут падать на соседние дома и конструкции, вызывая их чрезмерный нагрев, что в случае с ПВХ и другими пластиками может приводить к размягчению, короблению и повреждению материала.
Проблемы, возникающие из-за воздействия УФ-излучения
При эксплуатации на открытом воздухе УФ-излучение также может оказывать негативное воздействие на данный материал. Даже при использовании внутри помещений флуоресцентные лампы может влиять на свойства некоторых видов ПВХ. Обычно умеренное воздействие УФ-излучения приводит к «старению» поверхности, выражающемуся в выцветании и пожелтении материала. Однако в большинстве случаев механические свойства остаются без изменений, хотя и само по себе изменение цвета может быть неприемлемым.
В свою очередь жесткое УФ-излучение способно проникать внутрь структуры материала, вызывая разрыв связей в молекулярных цепочках, результатом чего является растрескивание и охрупчивание материала. Дополнительно по мере деградации происходит обугливание материала с выходом продуктов распада на поверхность.
Свойства ПВХ в значительной степени могут быть изменены, путем введения в его состав различных добавок и стабилизаторов. Например ударопрочный прозрачный ПВХ в значительной степени подвержен воздействию УФ-излучения. Введение в состав специальных красителей, термостабилизаторов, наполнителей и поглотителей УФ-излучения позволяет значительно замедлить эффект старения. Наиболее часто в качестве поглотителей УФ-излучения используют бензофенон и бензотриазол. Диоксид титана, который используется в качестве красителя белого цвета, также эффективно поглощает УФ-излучение. Красители темных цветов (например, сажа) также являются УФ-поглотителями, хотя и вызывают повышенный нагрев материала.
Другие виды добавок и стабилизаторов, например предназначенные для замедления процесса термической деградации в процессе производства изделий (например экструзии листов) также улучшают стойкость ПВХ к воздействию факторов окружающей среды.
Для количественной оценки изменения свойств материала вследствие воздействия погодных факторов существует целый ряд тестов. Например достаточно широко используется метод испытаний в Q-UV (солнечный свет, дождь и роса) камере, ускоренный тест испытаний воздействия погодных условий, при котором образцы листов материала подвергаются одновременному воздействию жесткого УФ-излучения, влажности и колебаний температуры. После выдерживания образцов в камере, они подвергаются тестам на ударную прочность, что позволяет сравнить между собой поведение различных материалов.
Проблемы, возникающие вследствие превышения максимальной рабочей температуры
Температура стеклования жесткого ПВХ составляет 80°С, это означает, что при нагреве материала выше этого порогового значения, он, по причине аморфной структуры, начинает размягчаться. Боле того, даже нагрев до температур близких к 80°С может оказывать негативное воздействие на свойства материала. Несмотря на то, что при в природных условиях подобные значения температур практически не встречаются, тем не менее, бывают случаи, когда этот порог может быть превышен. Например, в южных регионах часто применяется остекление с повышенными отражающими свойствами, за счет чего внутри помещения воздух практически не нагревается. Однако при этом отраженные лучи могут падать на соседние дома и конструкции, вызывая их чрезмерный нагрев, что в случае с ПВХ и другими пластиками может приводить к размягчению, короблению и повреждению материала.
Проблемы, возникающие из-за воздействия УФ-излучения
При эксплуатации на открытом воздухе УФ-излучение также может оказывать негативное воздействие на данный материал. Даже при использовании внутри помещений флуоресцентные лампы может влиять на свойства некоторых видов ПВХ. Обычно умеренное воздействие УФ-излучения приводит к «старению» поверхности, выражающемуся в выцветании и пожелтении материала. Однако в большинстве случаев механические свойства остаются без изменений, хотя и само по себе изменение цвета может быть неприемлемым.
В свою очередь жесткое УФ-излучение способно проникать внутрь структуры материала, вызывая разрыв связей в молекулярных цепочках, результатом чего является растрескивание и охрупчивание материала. Дополнительно по мере деградации происходит обугливание материала с выходом продуктов распада на поверхность.
Свойства ПВХ в значительной степени могут быть изменены, путем введения в его состав различных добавок и стабилизаторов. Например ударопрочный прозрачный ПВХ в значительной степени подвержен воздействию УФ-излучения. Введение в состав специальных красителей, термостабилизаторов, наполнителей и поглотителей УФ-излучения позволяет значительно замедлить эффект старения. Наиболее часто в качестве поглотителей УФ-излучения используют бензофенон и бензотриазол. Диоксид титана, который используется в качестве красителя белого цвета, также эффективно поглощает УФ-излучение. Красители темных цветов (например, сажа) также являются УФ-поглотителями, хотя и вызывают повышенный нагрев материала.
Другие виды добавок и стабилизаторов, например предназначенные для замедления процесса термической деградации в процессе производства изделий (например экструзии листов) также улучшают стойкость ПВХ к воздействию факторов окружающей среды.
Для количественной оценки изменения свойств материала вследствие воздействия погодных факторов существует целый ряд тестов. Например достаточно широко используется метод испытаний в Q-UV (солнечный свет, дождь и роса) камере, ускоренный тест испытаний воздействия погодных условий, при котором образцы листов материала подвергаются одновременному воздействию жесткого УФ-излучения, влажности и колебаний температуры. После выдерживания образцов в камере, они подвергаются тестам на ударную прочность, что позволяет сравнить между собой поведение различных материалов.
