MBN 51000-5 Vật liệu gốc polyme, hệ thống vật liệu và sản phẩm bán thành phẩm - Phần 5: Thử nghiệm khả năng chịu thời tiết

Tiêu chuẩn “MBN 51000-5 Vật liệu gốc polyme, hệ thống vật liệu và sản phẩm bán thành phẩm - Phần 5: Thử nghiệm khả năng chống chịu thời tiết” do Tập đoàn Mercedes Benz phát triển đề cập đến việc vật liệu gốc polyme, hệ thống vật liệu và sản phẩm bán thành phẩm được sử dụng trong xe tiếp xúc với nhiều điều kiện thời tiết khác nhau. Trọng tâm chính của tiêu chuẩn này là thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng nóng (HLA). Phương pháp thử nghiệm này mô phỏng quá trình tiếp xúc lâu dài với nhiệt và ánh sáng (tia UV) để đánh giá mức độ vật liệu bị hư hỏng theo thời gian trong những điều kiện này.

Phương pháp thử nghiệm này đặc biệt quan trọng đối với các vật liệu như bảng điều khiển, vải bọc, miếng đệm và các thành phần gốc polymer khác được sử dụng trong nội thất và ngoại thất xe, nơi chúng thường xuyên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và nhiệt độ khắc nghiệt. Mục đích là đánh giá liệu vật liệu có duy trì được hiệu suất, vẻ ngoài và độ bền trong những điều kiện khắc nghiệt này hay không.

Mục đích của phương pháp thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng nóng (HLA) là đánh giá mức độ lão hóa của vật liệu khi tiếp xúc với nhiệt độ cao và ánh sáng (UV) trong thời gian dài. Trong quá trình thử nghiệm, vật liệu sẽ được tiếp xúc với nhiệt độ cao (thường trên 70 độ hoặc theo quy định) và tia UV. Các thử nghiệm thường được thực hiện trong một căn phòng đặc biệt được thiết kế để mô phỏng quá trình tiếp xúc với ánh sáng mặt trời ngoài đời thực. Thời gian thử nghiệm có thể khác nhau, thường kéo dài từ 300 đến 1000 giờ tùy thuộc vào vật liệu và thông số kỹ thuật. Các tính chất chính được thử nghiệm là: thay đổi màu sắc (phai màu), tính chất cơ học (độ dẻo, độ cứng), khả năng chống hóa chất và tính chất vật lý (như phồng lên hoặc nứt).

Mục đích của phương pháp thử nghiệm tác động về ngoại hình và chức năng được định nghĩa trong tiêu chuẩn này là để xác minh xem vật liệu có vẫn hoạt động tốt và duy trì được các đặc tính thẩm mỹ sau thời gian dài tiếp xúc với ánh sáng mặt trời và nhiệt độ cao hay không. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các bộ phận như viền nội thất và các thành phần ngoại thất thường xuyên tiếp xúc với bức xạ UV cao trong điều kiện lái xe thực tế.

Sau đây là bảng phân tích các kết quả điển hình được quan sát thấy trong các thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng nóng (HLA):

• Sự đổi màu (phai màu hoặc ố vàng): Đây là sự thay đổi màu sắc của vật liệu do tiếp xúc lâu dài với tia UV và nhiệt. Các vật liệu như nhựa và vải tổng hợp có thể bị ố vàng hoặc phai màu so với màu ban đầu. Vật liệu nội thất như bảng điều khiển, vải bọc và viền trang trí đặc biệt dễ bị đổi màu khi tiếp xúc với bức xạ UV. Da và vải có thể sẫm màu hoặc sáng màu theo thời gian. Sự đổi màu là điều không mong muốn vì nó ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của xe. Các nhà sản xuất ô tô muốn đảm bảo rằng vật liệu vẫn giữ được tính thẩm mỹ ngay cả sau thời gian dài sử dụng.
• Nứt, gãy giòn hoặc hỏng bề mặt: Đây là tình trạng mất đi tính linh hoạt và tính toàn vẹn do cấu trúc vật liệu hoặc polyme bị suy thoái. Nhựa có thể bị nứt hoặc tách, đặc biệt là ở những vật liệu như bảng điều khiển hoặc viền cửa thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao và tia UV. Gioăng cao su hoặc miếng đệm cao su có thể trở nên giòn và không kín khít do mất độ đàn hồi. Vật liệu dệt hoặc bọc, đặc biệt là vật liệu tổng hợp và nhạy cảm với tia UV, có thể mất độ bền và xuất hiện các vết nứt nhỏ. Vật liệu phải duy trì được tính linh hoạt và tính toàn vẹn về mặt cấu trúc để đảm bảo các bộ phận không bị hư hỏng hoặc mất chức năng. Nứt hoặc giòn có thể gây ra các vấn đề về an toàn và mất thẩm mỹ.
• Mất độ bóng hoặc độ hoàn thiện bề mặt: Bề mặt vật liệu mất đi độ bóng, dẫn đến bề mặt xỉn màu hoặc mờ. Nhựa và vật liệu trang trí được sử dụng trong nội thất ô tô (ví dụ: bảng điều khiển trung tâm, bảng táp-lô) có thể mất đi độ bóng do bị tia UV phân hủy và tiếp xúc với nhiệt. Bề mặt da có thể trông xỉn màu hoặc mòn, mất đi vẻ bóng bẩy hoặc mịn màng. Độ bóng của vật liệu nội thất rất quan trọng để đảm bảo vẻ ngoài chất lượng cao. Việc mất đi độ sáng bóng có thể khiến vật liệu trông cũ hoặc mòn, ảnh hưởng đến nhận thức chung về chất lượng của xe.
• Sưng hoặc mềm: Vật liệu hấp thụ độ ẩm hoặc nhiệt, khiến vật liệu nở ra hoặc mềm đi. Cao su và chất đàn hồi (như phớt và miếng đệm) có thể nở ra do sự kết hợp của nhiệt độ và tia UV, khiến các bộ phận mất đi hình dạng hoặc độ cứng ban đầu. Vật liệu polyme có thể mềm và kém linh hoạt hơn, điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất cơ học của chúng. Vật liệu nở ra hoặc mềm ra có thể mất đi tính đồng nhất với các thành phần như miếng đệm, dẫn đến hiệu suất bịt kín kém hoặc không thẳng hàng.
• Sự suy giảm tính chất cơ học (độ bền kéo, độ cứng, độ giãn dài): Đây là sự mất đi độ bền và tính linh hoạt của vật liệu do cấu trúc phân tử của chúng bị suy giảm. Độ bền kéo (lực mà vật liệu có thể chịu được trước khi đứt) có thể giảm, khiến vật liệu trở nên giòn hơn. Độ giãn dài khi đứt (độ giãn dài của vật liệu trước khi đứt) có thể giảm đáng kể, khiến vật liệu dễ nứt hoặc vỡ hơn khi chịu ứng suất. Ở một số vật liệu, độ cứng có thể tăng lên, khiến chúng kém linh hoạt và giòn hơn. Vật liệu được sử dụng trong các thành phần như phớt hoặc viền phải duy trì được các đặc tính cơ học của chúng để đảm bảo chức năng. Sự suy giảm các tính chất cơ học có thể dẫn đến hỏng hóc trong các ứng dụng thực tế.
• Sự phân hủy hóa học (phản ứng bề mặt với tia UV): Cấu trúc hóa học của vật liệu bị suy giảm do tiếp xúc với tia UV. Các polyme như PVC và ABS có thể trải qua những thay đổi về mặt hóa học ở lớp bề mặt, khiến chúng bị hư hỏng hoặc mất độ bền theo thời gian. Kết cấu bề mặt có thể thay đổi, dẫn đến bề mặt thô ráp hoặc có cặn bột. Sự phân hủy hóa học có thể làm hỏng vĩnh viễn các đặc tính cơ học và thẩm mỹ của vật liệu, khiến vật liệu không phù hợp để sử dụng lâu dài trong các ứng dụng ô tô.
• Phát sinh mùi: Một số vật liệu, đặc biệt là nhựa hoặc vải tổng hợp, có thể phát ra mùi khó chịu sau khi tiếp xúc lâu với nhiệt và tia UV. Các vật liệu như nhựa và cao su có thể phát ra mùi hóa chất do các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) thải ra sau khi phân hủy. Mùi hôi là vấn đề đáng lo ngại đặc biệt đối với nội thất xe vì chúng có thể ảnh hưởng đến sự thoải mái và chất lượng không khí bên trong xe. Các nhà sản xuất ô tô muốn tránh mùi khó chịu phát sinh do vật liệu bị phân hủy.

Kết quả từ thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng nóng (HLA) được định nghĩa trong tiêu chuẩn MBN 51000-5 thường tập trung vào hình thức, tính toàn vẹn về mặt cơ học và tính ổn định hóa học của vật liệu. Vật liệu bị phai màu, nứt, mất độ bóng hoặc giòn sau thời gian dài tiếp xúc với tia UV và nhiệt độ cao không đạt tiêu chuẩn, trong khi vật liệu vẫn giữ được hiệu suất và tính thẩm mỹ thì đạt yêu cầu.

Tổ chức của chúng tôi, đơn vị đã nỗ lực hỗ trợ các doanh nghiệp trong mọi lĩnh vực bằng nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá đã thực hiện trong nhiều năm, có đội ngũ nhân viên hùng hậu luôn theo sát diễn biến của thế giới trong lĩnh vực khoa học và công nghệ và không ngừng cải thiện. Trong bối cảnh này, các dịch vụ thử nghiệm cũng được cung cấp cho các doanh nghiệp theo tiêu chuẩn “MBN 51000-5 Vật liệu gốc polyme, hệ thống vật liệu và sản phẩm bán thành phẩm - Phần 5: Thử nghiệm khả năng chống chịu thời tiết”.