У меня 3 замечания/вопроса
1. Нагревалась ли лампа? Если да, то как удалось разграничить влияние температуры и излучения?
2. АБС-пластик содержит 2-ую связь (из бутадиенового фрагмента). Поэтому то, что он будет менее УФ-стойким, я мог бы вам сказать заочно, без проведения тестирования.
3. Мне понравилась статья.
По нагреву. Лампа нагревалась до 50 градусов. Эта температура гораздо ниже температуры размягчения ABS и ASA. Кроме воздушного зазора никакой дополнительной изоляци от нагрева не было. Модели касались лампы только в одной точке. Установка охлаждалась естественным путем. Располагалась в большом зале с потолками выше 5 метров. Так как все тестируемые обоазцы подвергались одинаковым воздействиям, то мы пренебрегли воздействием температуры.
Правда эталон не подвергался нагреву вообше. Но 50 градусов гораздо ниже температуры размягчения.
По диапазону излучения. С диапазон доходит до земли в малом количестве. Мы использовали лампу данного диапазона только для ускорения тестов, так как именно этот диапазон имеет наибольшее разрушающее воздействие.
Дело не в температуре размягчения. Дело в том, что температура сама по себе ускоряет окислительную деструкцию, что сказывается на прочностых характеристиках. Таким образом, в вашем случае строго нельзя сказать, что изменение механических свойств одного из материалов произошло сильнее ТОЛЬКО по причине УФ-облучения. А вдруг он просто окисляется быстрее кислородом воздуха? Совет на будущее: добавлять в такие исследования контроли, обёрнутые алюминиевой фольгой. Тогда можно будет разделить эффект УФ-облучения и температуры.
Теперь по диапазону. В принципе, я согласен, для стрессовых, но не натурных испытаний более жёсткие условия возможны. Но. Это не исключает того, что в более длинноволновом диапазоне из-за специфических эффектов различие в механических свойствах облучённых материалов будут меньше.
Естественно, что не все факторы учтены. Согласен с Вами, что можно было бы учесть большее количество нюансов, но совершенству нет предела. Наша модель не совершенная, но наглядная.
>> Мы использовали лампу данного диапазона только для ускорения тестов, так как именно этот диапазон имеет наибольшее разрушающее воздействие.

А вы уверены что производители УФ-устойчивого пластика учитывали, что их пластик будет облучаться именно этим излучением?
Кстати, ещё 1 вопрос: а излучение этого диапазона до Земли вообще доходит?

A и B от Солнца доходят, C поглощается.
Но могут быть и другие источники ультрафиолета, типа тех же кварцевых ламп.

Вот я тоже хотел заметить что условия не вполне соответствуют реальной эксплуатации. Я в таких вещах не специалист, но могу предложить гипотезу что мягкий и жесткий ультрафиолет по разному поглощаются пластиком и возможно что мягкий окажется более разрушительным.

Спасибо. Ценное исследование для неответственных задач.
Если вдруг удумаете добавить в исследование параметров — поставьте УФ датчик, учтите удельную мощность, накопленную дозу УФ излучения. Также можно сделать кольца, одно в другом, чтобы исследовать скорость деструкции в зависимости от глубины. Чтобы конструктор мог рассчитать ресурс толстостенной детали. Можно еще поставить лампу, имитирующую естественный УФ диапазон.

По нагреву. Лампа нагревалась до 50 градусов. Эта температура гораздо ниже температуры размягчения ABS и ASA. Кроме воздушного зазора никакой дополнительной изоляци от нагрева не было. Модели касались лампы только в одной точке. Установка охлаждалась естественным путем. Располагалась в большом зале с потолками выше 5 метров. Так как все тестируемые обоазцы подвергались одинаковым воздействиям, то мы пренебрегли воздействием температуры.
Правда эталон не подвергался нагреву вообше. Но 50 градусов гораздо ниже температуры размягчения.
По диапазону излучения. С диапазон доходит до земли в малом количестве. Мы использовали лампу данного диапазона только для ускорения тестов, так как именно этот диапазон имеет наибольшее разрушающее воздействие.
Рассматривался ли вариант с использованием излучателей того УФ-диапазона, что доходит до Земли, с ускорением за счёт увеличения интенсивности?
Гипотетически можно, но в разных местах нашей планеты разное излучение как по спектру, так и по интенсивности, и что брать за эталон — большой вопрос. Поэтому этот эксперимент больше для наглядности и для понимания того, что для нахождения под Солнцем нужны специализированные пластики.
Можно провести измерение солнечного света, чтобы определить какое количество УФ по диапазонам достигает поверхности земли, но это измерение будет актуально к погодным условиям на момент измерения и для высоты 240 метров над уровнем моря. Интересно будет такое исследование?
Испытания пластиков на фотостойкость отлично разработаны американцами (http://www.intertek.com/polymers/testlopedia/accelerated-weathering-by-quv/ www.intertek.com/polymers/testlopedia/xenon-arc-accelerated-exposure). Они действительно принимают 2 стандарта в зависимости от влажности воздуха (Флорида и Аризона). Вот что ещё можно почитать (хотя я с этой книгой не знаком): Ренби Б., Рабек Я. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров. М.: Мир, 1978. Ну а вообще надо смотреть по спецтаблицам мощность дозы на нужной широте. Если у вас эксплуатация будет идти в средней полосе, то условия Аризоны вам не нужны.
Опять же. Про УФ достигающего земли. Здесь тоже много факторов ограничивающих прохождение УФ: влажность, температура воздуха, запыленность, облачность. В горах процент УФ, достигающего поверхности земли гораздо выше, чем на уровне моря. Именно поэтому альпинисты носят специальные маски, защищающие от УФ.
На ультрафиолет диапазона «А» можно смотреть глазами. Пример применения данного излучения — дискотеки. Не думаю, что этот диапазон как-то серьёзно может повлиять на пластик.
А смысл этого эксперимента без применения УФ-стабилизаторов?
Надо было хотя бы третий образец с уф-стабилизатором и потом сравнить цену всех трех решений.
Жаль, что только эти два пластика испытали.
Как минимум, я бы добавил другие сополимеры стирола — SBS и HIPS.
Ну, а также PLA, PETG и другие популярные пластики.
и нейлон, один из самых доступных прочных пластиков для fdm печати.правда ужасная усадка сводит на нет все бонусы, либо нужен принтер с подогреваемым корпусом и активным охлаждением конструкций, что повышает его цену в разы.
Ближний УФ диапазон часто называют «чёрным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения вследствие явления фотолюминесценции. Но при относительно высоких яркостях, например, от диодов, глаз замечает фиолетовый свет, если излучение захватывает границу видимого света 400 нм.

Вовсе видимость излучения "черной" лампы или светодиода не означает, что "излучение захватывает границу видимого света 400 нм" (на самом деле официальная граница 380 нм). Чувствительность глаза не падает до нуля ни при 400 нм, ни при 380. При достаточной интенсивности видно даже 337 нм, а 350-360 нм в затемненном помещении хорошо видно и при поверхностной яркости лампы типа Blacklight, не говоря уж о светодиоде. Вот 311 нм — это уже полностью невидимое излучение.
И у меня сомнения в корректности использования излучения длиной волны 254 нм для ускорения эксперимента. Во-первых, чувствительность пластика к излучению этой длины волны может оказаться не больше, а даже меньше — по одной простой причине, что это излучение практически не проникает в пластик и действует только на тонкий поверхностный его слой. Причем в вашем случае у меня есть подозрение, что на пластики в основном действовало как раз не жесткое излучение, а линии ртути 311 и 365 нм. Только оно могло пройти вглубь пластика, а сквозь него, пожалуй, прошло только излучение 365 нм.


На фото видно, что УФ просвечивается через ABS.
Это значит, что деградация данного пластика должна произойти по всему объему.
ASA, напротив, стойко сдерживал жесткое излучение.

На фото видно только видимое излучение — кремниевые фотоприемники практически слепы к УФ.

Тестирование понравилось, а другие пластики планируете тестировать?
К каким пластикам наибольший интерес?
нейлон
пэт
Могли бы вы в следующий раз (если вы будете проводить испытания) держать тестовые образцы в термокамере с той температурой, до которой нагреваются испытываемые образцы?
Может кто-нибудь в курсе какие пластики используются в качестве декоративных в квадроциклах и прочей около-экстремальной технике?
Суть в том, что они достаточно эластичны, даже в мороз и при нескольких сгибаниях-разгибаниях сохраняют свою первоначальную форму.
Nylon и PLA
Жаль, что только эти два пластика испытали.
Как минимум, я бы добавил другие сополимеры стирола — SBS и HIPS.
Ну, а также PLA, PETG и другие популярные пластики.
Но если вы задумаете печать деталей для использования под воздействием солнечного цвета
плафон для лампы кварцевания
:)
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии.
Войдите, пожалуйста.
Лучшее на Habrahabr