ASTM D3045 Yük Olmadan Plastiklerin Isıl Yaşlandırılması için Standart Uygulama

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından geliştirilen “ASTM D3045 Yük olmadan plastiklerin ısıl yaşlandırılması için standart uygulama“ standardı, plastiklerin uzun süre boyunca sadece sıcak havaya maruz kaldığında termal dayanıklılığını değerlendirmek için maruz kalma koşullarını tanımlamayı amaçlamaktadır. Bu standart sadece ısıya maruz kalma prosedürü içermektedir. Yüksek sıcaklığın belirli bir özellik üzerindeki etkisi, o özellik için uygun test yöntemi ve test numunelerinin seçimiyle belirlenir.

Bu standart, ilgilenilen bir özelliğin değişimine göre ölçülen malzemelerin termal yaşlanma özelliklerini karşılaştırmak için bir kılavuz olarak kullanılabilir. İlgilenilen özellik oda sıcaklığında ölçülür.

Bu standart, malzemelerin termal yaşlanma özelliklerini tek bir sıcaklıkta karşılaştırmak için prosedürler önermektedir. Daha düşük bir sıcaklıkta tanımlanmış bir özellik değişimine kadar dayanıklılık süresini tahmin etmek amacıyla bir dizi yüksek sıcaklık kullanılarak bir malzemenin termal yaşlanma özelliklerini belirlemek için önerilen prosedürler de tanımlanmaktadır. Bu durumda, diğer sıcaklıklara tahminlerde bulunmak için Arrhenius ilişkisinin uygulanabilirliği varsayılmaktadır.

Bu standart, stres, çevre, sıcaklık ve zaman kontrolü arızası arasındaki etkileşimlerin meydana geldiği durumlarda termal yaşlanma özelliklerini tahmin etmez.

Bu uygulamanın kullanımı, malzemeleri değerlendirmek için seçilen arıza kriterlerinin (yani maruz kalma süresine bağlı olarak ölçülen özellik veya özellikler) ve maruz kalma süresinin, malzemelerin amaçlanan kullanımına uygun olduğunun gösterilebileceğini varsayar.

Isıya maruz kalan plastik malzemeler birçok fiziksel ve kimyasal değişime uğrar. Hem zaman hem de sıcaklık açısından maruz kalmanın şiddeti, meydana gelen değişimin kapsamını ve türünü belirler. Plastik bir malzeme, yüksek sıcaklıklara maruz kalmaktan dolayı mutlaka bozulmaz. Bununla birlikte, plastiklerin yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kalması genellikle fiziksel özelliklerde kademeli değişikliklerle birlikte bir miktar bozulmaya neden olur. Termal dayanıklılığın değerlendirilmesi için genellikle belirli özellikler ve bu özellikler için arıza veya ömür kriterleri seçilir.

Genel olarak, yüksek sıcaklıklara kısa süreli maruz kalmalar, nem, çözücüler veya plastikleştiriciler gibi uçucu maddeleri uzaklaştırır, kalıplama gerilimlerini azaltır, termosetlerin kürlenmesini hızlandırır ve plastik veya renklendirici maddenin veya her ikisinin renginde bir miktar değişikliğe neden olabilir. Normalde, uçucu maddelerin kaybı veya polimerizasyonun ilerlemesiyle ek büzülme beklenmelidir.

Bazı plastik malzemeler, yüksek sıcaklıklara maruz kaldıktan sonra plastikleştiricilerin kaybı nedeniyle kırılgan hale gelir. Diğer plastik türleri ise, uçucu plastikleştiricinin emilmesi veya polimerin bozulması nedeniyle yumuşak ve yapışkan hale gelir.

Gözlemlenen değişim derecesi, ölçülen özelliğe bağlıdır. Farklı özellikler, mekanik veya elektriksel, aynı oranda değişmeyebilir. Örneğin termoset bileşiklerin ark direnci, malzemenin karbonizasyon noktasına kadar iyileşir. Eğilme özellikleri gibi mekanik özellikler, ısı bozulmasına duyarlıdır ve daha hızlı bir oranda değişebilir. Mukavemet veya uzama gibi nihai özellikler, kütle özelliklerine göre bozulmaya daha duyarlıdır.

ASTM D3045 standardı, plastik malzemeleri herhangi bir mekanik yük uygulamadan uzun süreler boyunca yüksek sıcaklıklara (tipik olarak kontrollü bir fırında) maruz bırakmak için standartlaştırılmış bir prosedür sağlar. Amaç, plastiklerin termal dayanıklılığını (özellikle oksidasyona, termal bozulmaya veya zaman içinde ısıya bağlı diğer değişikliklere karşı dirençlerini) değerlendirmektir.

Uzun süreli ısıya maruz kalma, plastiklerde çeşitli fiziksel ve kimyasal değişikliklere neden olabilir. Örneğin,

• Kırılganlaşma veya esneklik kaybı
• Renk değişimi
• Mekanik dayanım kaybı (örneğin çekme veya eğilme özellikleri)
• Plastikleştiricilerin veya katkı maddelerinin buharlaşması
• Bazı durumlarda, belirli özelliklerde iyileşme (örneğin termosetlerde ileri kürleme veya kalıplama gerilimlerinin geçici olarak giderilmesi)

Kısa süreli yüksek sıcaklık maruziyeti genellikle minimal veya hatta faydalı etkilere sahiptir (örneğin nemin veya uçucu maddelerin uzaklaştırılması), ancak daha uzun süreli maruziyetler genellikle bozulmaya yol açar. Değişim derecesi, belirli plastiğe, ölçülen özelliğe, sıcaklığa ve süreye bağlıdır.

Bu standart sadece ısıya maruz kalma prosedürüne odaklanır, özellik değişikliklerini ölçmek için belirli test yöntemlerini veya numune boyutlarını belirtmez. Bunlar, örneğin ASTM D638 standardına göre çekme testi veya ASTM D790 standardına göre eğilme testi gibi ilgili test standardı tarafından tanımlanır.

Bu standart, yüksek sıcaklıklarda uzun vadeli performansı tahmin etmeye yardımcı olur (örneğin otomotiv, elektronik, ev aletleri veya endüstriyel uygulamalardaki parçalar için). Farklı plastikler veya formülasyonlar arasında termal yaşlanma özelliklerinin karşılaştırılmasını sağlar. Zaman-sıcaklık verilerini ve genellikle Arrhenius grafiğini kullanarak sürekli kullanım sıcaklığının veya bağıl sıcaklık indeksinin tahminini destekler. Malzeme seçimi, ısıya dayanıklı formülasyonların geliştirilmesi, mevzuata uyum ve arıza analizi için faydalıdır.

Bu standart kesin hizmet ömrünü tahmin etmeyi amaçlamaz, ancak hızlandırılmış yaşlanma yoluyla değerlendirmeye rehberlik etmeyi amaçlar.

Bu test yöntemi genel olarak şu adımları izler:

• Numune hazırlığı: Yaşlandırma işleminden sonra yapılacak özellik testlerine uygun numuneler kullanılır (örneğin çekme çubukları, eğilme numuneleri).
• Maruz bırakma: Numuneler kontrollü yüksek sıcaklıklarda, cebri hava fırınına yerleştirilir. Zaman-sıcaklık ilişkilerini belirlemek için birden fazla sıcaklık (genelde en az dört) önerilir.
• Yaşlandırma süreleri: Malzemeye ve hedeflere bağlı olarak saatlerden aylara kadar değişir. Numunelerin periyodik olarak çıkarılması ve test edilmesi, zaman içindeki özellik değişikliklerini izler.
• Sıcaklık seçimi: Bir veya iki sıcaklıkta yapılan ön kısa süreli testler, uygun seviyelerin seçilmesine yardımcı olur. Tipik bir program, standarttaki tablolara başvurarak yol gösterebilir.
• Değerlendirme: Yaşlandırmadan önce ve sonra özellikler ölçülür (örneğin uzama, çekme dayanımı veya diğer uç noktaların korunması). Bozunma kinetiğini analiz etmek için veriler çizilir (örneğin özellik korunması zamana karşı veya sabit bir değişime kadar geçen süreye karşı sıcaklık Arrhenius grafikleri).

Kısaca bu bir uygulama olup, geçme / kalma test yöntemi değildir. Havada oksidatif ısı yaşlanmasını ele alır, yük altında çalışma koşullarını, UV ışınlarına maruz kalmayı, nemi veya diğer çevresel faktörleri kapsamaz.

Sonuç olarak ASTM D3045 standardı, plastik mühendisliği, kalite kontrol ve Ar-Ge alanlarında malzemelerin sıcak ortamlarda performanslarını korumasını sağlamak için hayati öneme sahiptir.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere ASTM D3045 standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.