MBN 51000-5 Materiały na bazie polimerów, systemy materiałowe i półprodukty - Część 5: Badania odporności na warunki atmosferyczne

Norma „MBN 51000-5 Materiały na bazie polimerów, systemy materiałowe i półprodukty – Część 5: Badania odporności na warunki atmosferyczne” opracowana przez Mercedes Benz Group dotyczy narażenia materiałów na bazie polimerów, systemów materiałowych i półproduktów stosowanych w pojazdach na różne warunki atmosferyczne. Głównym celem tej normy jest badanie starzenia światłem na gorąco (HLA). Ta metoda testowa symuluje długotrwałe działanie ciepła i światła (promieniowania UV) w celu oceny, jak materiały niszczeją z czasem w tych warunkach.

Niniejsza metoda badawcza jest szczególnie ważna w przypadku materiałów takich jak deski rozdzielcze, tapicerka, uszczelki i inne elementy na bazie polimerów stosowane wewnątrz i na zewnątrz pojazdów, gdzie są narażone na działanie promieni słonecznych i ekstremalnych temperatur. Celem jest ocena, czy materiały zachowają swoje właściwości, wygląd i trwałość w tych trudnych warunkach.

Celem metody badania starzenia światłem na gorąco (HLA) jest ocena, jak materiały starzeją się pod wpływem wystawienia na działanie wysokich temperatur i światła (UV) przez dłuższy czas. Podczas testów materiały poddawane są działaniu intensywnego ciepła (zwykle powyżej 70 stopni lub zgodnie ze specyfikacją) i światła ultrafioletowego. Testy zazwyczaj przeprowadza się w specjalnym pomieszczeniu zaprojektowanym tak, aby imitować warunki panujące w rzeczywistych warunkach świetlnych. Czas trwania testu może być różny, zwykle wynosi od 300 do 1000 godzin, w zależności od materiału i specyfikacji. Głównymi testowanymi właściwościami są: zmiany koloru (blaknięcie), właściwości mechaniczne (elastyczność, twardość), odporność chemiczna i właściwości fizyczne (takie jak pęcznienie lub pękanie).

Celem metody badania wyglądu i funkcjonalności określonej w tej normie jest sprawdzenie, czy materiały będą nadal dobrze spełniać swoje funkcje i zachowywać swoje właściwości estetyczne po dłuższym wystawieniu na działanie promieni słonecznych i ciepła. Jest to szczególnie istotne w przypadku elementów wykończeniowych wnętrza i elementów zewnętrznych, które w rzeczywistych warunkach jazdy są często narażone na silne promieniowanie UV.

Poniżej przedstawiono zestawienie typowych wyników obserwowanych w testach starzenia w świetle gorącym (HLA):

• Odbarwienie (blaknięcie lub żółknięcie): Jest to zmiana koloru materiału spowodowana długotrwałym narażeniem na działanie promieni UV i ciepła. Materiały takie jak plastik i tkaniny syntetyczne mogą żółknąć lub tracić swoje oryginalne kolory. Materiały użyte do wykończenia wnętrza, takie jak deski rozdzielcze, tapicerka i elementy ozdobne, są szczególnie podatne na odbarwienia pod wpływem promieniowania UV. Skóra i materiały tekstylne mogą z czasem ciemnieć lub jaśnieć. Przebarwienia są niepożądane, ponieważ wpływają negatywnie na estetykę pojazdu. Producenci samochodów dbają o to, aby materiały zachowywały swój wygląd nawet po długim okresie użytkowania.
• Pęknięcia, kruche pęknięcia lub uszkodzenia powierzchni: Jest to utrata elastyczności i integralności spowodowana degradacją polimeru lub struktury materiału. W tworzywach sztucznych, zwłaszcza tych, które są narażone na działanie wysokich temperatur i promieni UV, mogą pojawić się pęknięcia lub rozszczepienia, zwłaszcza na deskach rozdzielczych i listwach drzwiowych. Uszczelki gumowe i podkładki mogą stać się kruche i nie spełniać należytej funkcji uszczelniania z powodu utraty elastyczności. Materiały tekstylne i tapicerskie, zwłaszcza syntetyczne i wrażliwe na promieniowanie UV, mogą utracić wytrzymałość oraz pojawić się na nich drobne pęknięcia. Materiały muszą zachowywać elastyczność i integralność strukturalną, aby mieć pewność, że części nie ulegną pogorszeniu lub nie stracą funkcjonalności. Pęknięcia i kruchość mogą stwarzać problemy bezpieczeństwa i negatywnie wpływać na estetykę.
• Utrata połysku lub wykończenia powierzchni: Powierzchnia materiału traci swój błyszczący wygląd, co powoduje, że wykończenie staje się matowe. Tworzywa sztuczne i elementy wykończeniowe stosowane we wnętrzach samochodów (np. konsole środkowe, panele instrumentów) mogą utracić swój połysk na skutek degradacji pod wpływem promieniowania UV i ciepła. Powierzchnie skórzane mogą wydawać się matowe lub zużyte, tracąc swój polerowany i gładki wygląd. Stopień połysku materiałów wykończeniowych wnętrza ma istotne znaczenie dla zapewnienia wysokiej jakości wyglądu. Utrata połysku może sprawić, że materiały będą wyglądać na stare lub zużyte, co wpłynie na ogólne postrzeganie jakości pojazdu.
• Pęcznienie lub zmiękczanie: Materiał pochłania wilgoć lub ciepło, co powoduje jego rozszerzanie się lub zmiękczanie. Guma i elastomery (takie jak uszczelki i podkładki) mogą pęcznieć pod wpływem ciepła i promieniowania UV, powodując utratę pierwotnego kształtu lub twardości części. Materiały polimerowe mogą zmięknąć i stać się mniej elastyczne, co może mieć wpływ na ich właściwości mechaniczne. Materiały, które pęcznieją lub miękną, mogą utracić przyleganie do podzespołów, np. uszczelek, co prowadzi do pogorszenia skuteczności uszczelnienia lub rozbieżności.
• Degradacja właściwości mechanicznych (wytrzymałość na rozciąganie, twardość, wydłużenie): Jest to utrata wytrzymałości i elastyczności materiałów spowodowana degradacją ich struktury molekularnej. Wytrzymałość na rozciąganie (ile siły materiał wytrzymuje, zanim ulegnie zerwaniu) może się zmniejszyć, powodując, że materiał stanie się bardziej kruchy. Wydłużenie przy zerwaniu (jak daleko materiał może się rozciągnąć, zanim ulegnie zerwaniu) można znacznie zmniejszyć, co zwiększa prawdopodobieństwo pękania lub łamania się materiałów pod wpływem naprężeń. W przypadku niektórych materiałów twardość może wzrosnąć, przez co staną się one mniej elastyczne i kruche. Materiały stosowane w elementach takich jak uszczelki czy wykończenia muszą zachowywać swoje właściwości mechaniczne, aby zapewnić funkcjonalność. Pogorszenie właściwości mechanicznych może prowadzić do awarii w rzeczywistych zastosowaniach.
• Degradacja chemiczna (reakcja powierzchniowa ze światłem UV): Struktura chemiczna materiału ulega pogorszeniu na skutek ekspozycji na promieniowanie UV. Polimery takie jak PVC i ABS mogą ulegać zmianom chemicznym w swoich warstwach powierzchniowych, co z czasem powoduje ich niszczenie lub utratę wytrzymałości. Tekstura powierzchni może być różna, co może skutkować szorstkością lub proszkowatym osadem. Degradacja chemiczna może trwale uszkodzić właściwości mechaniczne i estetyczne materiału, czyniąc go nieprzydatnym do długotrwałego stosowania w zastosowaniach motoryzacyjnych.
• Powstawanie zapachów: Niektóre materiały, zwłaszcza tworzywa sztuczne i tkaniny syntetyczne, mogą wydzielać nieprzyjemne zapachy po dłuższym narażeniu na działanie ciepła i promieni UV. Materiały takie jak plastik i guma mogą wydzielać chemiczne zapachy z powodu lotnych związków organicznych (LZO) wydzielanych po ich degradacji. Emisja zapachów jest szczególnie niepokojąca w przypadku wnętrz pojazdów, ponieważ może mieć wpływ na komfort i jakość powietrza w pojeździe. Producenci samochodów starają się unikać nieprzyjemnych zapachów powstających w wyniku degradacji materiałów.

Wyniki badań starzenia światłem na gorąco (HLA) określone w normie MBN 51000-5 zazwyczaj koncentrują się na wyglądzie, integralności mechanicznej i stabilności chemicznej materiałów. Materiały, które blakną, pękają, tracą połysk lub stają się kruche pod wpływem długotrwałego wystawienia na działanie promieni UV i ciepła, nie spełniają normy, podczas gdy te, które zachowują swoje właściwości użytkowe i estetyczne, nie spełniają jej.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi badawcze dla przedsiębiorstw zgodnie z normą „MBN 51000-5 Materiały na bazie polimerów, systemy materiałowe i półprodukty – Część 5: Badania odporności na warunki atmosferyczne”.