Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Агротекстиль


Технический текстиль/Агротекстиль/Оценка светостойкости термоскрепленного укрывного материала с разными типами и содержанием УФ-светостабилизаторов

Оценка светостойкости термоскрепленного укрывного материала с разными типами и содержанием УФ-светостабилизаторов

16 марта 2005
Технический текстиль №11, 2005

Бабенко Людмила Григорьевна
Мухамеджанов Габит Кульжабаевич
Тюменев Юрий Якубович


Некоторые полотна, эксплуатируемые в естественных атмосферных  условиях (помимо агротекстиля к ним относятся, в частности, геотекстильные и кровельные),  подвергаются различным внешним воздействиям: солнечному излучению, в особенности его УФ-составляющей; температуре, интервал которой на территории России колеблется в диапазоне -71...+43°С, влаги в виде дождя, снега и тумана, а также загрязнению атмосферного воздуха в виде аэрозолей, хлоридов, сернистого газа, кислотных дождей и др.

Известно, что атмосферные воздействия и климатические факторы приводят к фотохимической деструкции, изменению физико-механических и эксплуатационных свойств полимерных материалов и химических волокон. В литературе показатель текстильных и полимерных материалов, характеризующий устойчивость их к различным атмосферным воздействиям, выражают различными терминами: светостойкость,1 стойкость к светотепловому старению,2, 3 климатическая стойкость, атмосферостойкость,4 устойчивость ткани к фотоокислительной деструкции.5 Учитывая воздействия комплекса факторов, на наш взгляд, наиболее корректным следует считать термин «светостойкость», так как основную роль в фотохимической деструкции играет УФ-излучение.

Какие факторы влияют на светостойкость? Какими методами можно ее определить? Какие причины вызывают ускоренное старение и снижение физико-механических показателей? Как оценить светостойкость и срок службы полотна? Наконец, каким образом можно ее повысить? Каждый из этих вопросов является объектом отдельных исследований.

Широкое использование термоскрепленных полотен из расплава полипропилена в качестве укрывного материала в сельском хозяйстве, (геотекстиля для балластировки магистральных трубопроводов и др.) требует защиты от ультрафиолетового воздействия. Одним из способов защиты таких материалов является введение в полотно в процессе его производства УФ-светостабилизатора (УФ-СС). Не защищенный таким образом агротекстиль служит не более месяца и рассыпается на грядках 6.

В данной статье нами сделана попытка проанализировать существующие ускоренные лабораторные методы испытаний и приборы для определения светостойкости текстильных и полимерных материалов, на этой основе провести оценку светостойкости термоскрепленного полотна с использованием различных типов УФ-СС.

Методика испытаний


Существует большое количество методов испытаний текстильных материалов на устойчивость к УФ-облучению, устанавливающих параметры и режимы испытаний в зависимости от условий эксплуатации и назначения.

ГОСТ 10793 устанавливает метод определения устойчивости хлопчатобумажных, вискозных и смешанных тканей к фотоокислительной деструкции под воздействием светопогоды (облучения) 5.  Метод заключается в определении изменения разрывной нагрузки ткани от воздействия светопогоды. На приборе дневного света ПДС системы ЦНИХБИ использованы люминесцентные лампы ЛД 30, мощностью 30 Вт каждая. Для смачивания проб в приборе имеется узел орошения. Испытуемые пробы непрерывно облучают в течение 4 часов при систематическом смачивании раствором (дистиллированной водой со смачивателем). Температура в зоне облучения проб составляет 40...50°С.

ГОСТ 8979 устанавливает методы определения устойчивости к тепловому и светотепловому старению искусственных кож на текстильной основе и основан на определении изменения свойств материалов после тепло-светового воздействия  на приборе типа СТСП. Прибор состоит из рабочей камеры, ртутно-кварцевого облучателя ДРТ-400 и ванночки. Температура в рабочей камере прибора составляет 60...100°С. Условия и режимы испытания, продолжительность и температуру выбирают в зависимости от вида материалов. Так, для ИК на текстильной основе условия и режимы испытания следующие: продолжительность 48 ч с обводнением (облучение со стороны основы), температура составляет 70°С. Увлажнение образцов дождеванием производится  через 1 ч. 50 мин. в течение 10 мин.

EN 1898:2000 предусматривает использование прибора, оснащенного УФ лампой длиной волны 280...315 мм 7. Испытуемые образцы подвергаются воздействию циклов, состоящих из УФ-излучения в течение 8 ч при + 60°C и последующему воздействию росы в течение 4 ч при +50°C; общая экспозиция - 200 ч. Критерием оценки служит изменение разрывной нагрузки и удлинения до и после облучения.

ASTM G-96  устанавливает требования к приборам и процедурам испытаний; источник УФ-света представляет собой большое количество флуоресцентных ламп, эмиссия которых находится в УФ-диапазоне с длинной волны 290...315 нм.8 Образцы поочередно подвергают сначала воздействию УФ-облучения и только затем действию конденсации. Приборы модели QUV/basic с УФ-лампами UVB-313 предназначены для моделирования процесса разрушения материала под действием воды в виде  дождя (росы) и ультрафиолетовой энергии солнечного света. Могут использоваться различные условия испытаний. Если условия испытания не определены, то предлагается провести следующий цикл: 4 ч. УФ-облучения при +600C, 4 ч. конденсации (обводнения) при +50°C.

Таким образом, перечисленные методы испытаний светостойкости полимерных и текстильных материалов отличаются как источниками УФ-облучения, так и  параметрами (режимами) испытаний в зависимости от вида материалов и условиями их эксплуатации.

При выборе типа (модели) приборов для проведения ускоренных климатических условий следует обратить внимание на использование в приборе УФ-ламп. Известно, что самые короткие длины волн (280...315 нм) солнечного света ответственны за фотохимическую деструкцию и распад полимерных материалов. УФ-излучение длиной волны 315...400 нм используется для испытаний светостойкости текстиля и изделий, используемых внутри помещений.

Для оценки светостойкости нетканых полотен авторами использована установка для климатических испытаний (УКИМ), предназначенная для создания автоматического регулирования и контроля заданного искусственного климата в замкнутом объеме при проведении ускоренных испытаний различных материалов на устойчивость к воздействию климатических факторов - солнечного излучения, тепла и влаги. На установке использована ксеноновая лампа со спектром излучения 290...1100,   интенсивностью излучения 1030...1450 В/м2 температура в камере не превышала +90°С (с автоматическим регулированием заданной температуры), число одновременно испытуемых образцов -20, цикл дождевания 3 с...30 ч.

На рис. 1 представлено типичное спектральное распределение в единичном телесном  углу лампы ДПКс 1500, установленной на УКИМ, характерной особенностью которой является наличие коротковолнового, ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного (ИК) излучения. В видимой области спектральное распределение близко к солнечному, а в области ИК существенно отличается от солнечного.

Таким образом, для моделирования атмосферных условий в лабораториях УФ-излучения являются важнейшими. Причем УФ (315...400 нм) вызывает медленную деструкцию, УФ (280...315 нм) - наиболее разрушительны, а  УФ с длиной волны менее 280 нм вызывают необычные повреждения испытуемых образцов, поэтому не должны использоваться в лабораториях. Максимальное повреждение и деструкцию полимера, например полипропилена, вызывает длина волн 310...370 нм, а полиэфира - 325 нм.

В качестве объекта исследования при оценке светостойкости мы выбрали образцы термоскрепленных полотен, изготовленных в опытном порядке но ООО Сибур-Геотекстиль с различными типами (марками) и содержанием УФ-СС отечественных и зарубежных производителей.

Цикл испытаний образцов термоскрепленного полотна, используемого в качестве укрывного сельскохозяйственного материала, (УФ-облучение и обводнение) проводился до достижения 50%-ной потери прочности и светостойкости (табл. 1). Поэтому длительность выдерживания образцов в камере УКИМ  - разная в зависимости от вида (типа) и содержания УФ-СС. Как и следовало ожидать, у образца № 1 полотна без УФ-СС уже после 4 ч облучения потеря прочности составила 50%, т.е. почти в 3 раза меньшей продолжительности облучения по сравнению с УФ-СС добавками.

С увеличением доли УФ-СС с 1,0 до 2,0% требуется некоторое увеличение облучения до достижения ≈ 50%-ного коэффициента светостойкости. Такая картина характерна для всех типов УФ-СС. Увеличение содержания УФ-СС на 0,5% добавляет продолжительность облучения на 1 ч. Из исследованных типов УФ-СС наилучшие результаты по светостойкости имеет полотно УФ-СС Ferro.

Как видим, при сравнительной оценке светостойкости термоскрепленного полотна марок М-50 и М-60 с УФ-СС разных производителей (табл. 2)  ее существенно повышенные значения в зависимости от доли УФ-СС в диапазоне 1,0...2,0%  практически не наблюдаются. При сравнении отечественного и зарубежного УФ-СС предпочтение можно отдать отечественному УФ-СС (ППФ Барс). Низкая светостойкость полотна М-50 с УФ-СС  Lowilite (США) объясняется, очевидно меньшим его содержанием в полимерной массе в пределах  0,25...0,5%. Для установления влияния продолжительности УФ-излучения на светостойкость выбрано также 8 образцов термоскрепленного полотна М-60 с различной характеристикой по составу, типу УФ-СС.

Изменения прочности и удлинения полотна М-60 при УФ-облучении (экспозиции) разной продолжительности проиллюстриванны данными, сведенными  в табл. 3, табл. 4. Как мы видим, с увеличением продолжительности УФ-облучения постепенно снижается прочность и соответственно удлинение (растяжимость). Характер потери прочности от продолжительности облучения графически представлен на рис. 2.

Значения коэффициента светостойкости испытуемых образцов термоскрепленного полотна из расплава полипропилена представлены в табл. 5.

Коэффициент светостойкости оценивался по потере прочности, следовательно, чем больше потеря прочности, тем меньше коэффициент светостойкости или наоборот. Продолжительность облучения 9 ч и 15 ч обусловливает снижение прочности испытуемых образцов в среднем в 1,8 раза. Наилучшие результаты по светостойкости после 9  и 15 ч облучения и обводнения показали образцы фирм Ferro (№ 4) и Баско (№ 5). Выбор продолжительности экспозиции (облучения) зависит от вида, содержания УФ-СС в полотне и испытание должно прекращаться при достижении 50%-ной потери прочности по сравнению с первоначальной. Разрушение (деструкция) полимера почти в равной степени наблюдается по длине и по ширине.

Проведенные исследования подтверждают возможность оценки светостойкости различных видов материалов методами комплексных ускоренных лабораторных испытаний с привязкой к эксплуатационным натурным испытаниям применительно к конкретному региону. Это позволит более обосновано установить нормативы светостойкости в соответствующих документах на продукцию, потребитель получит достоверную информацию о пригодности полотна к эксплуатации, т.е. в течение скольких сезонов (год) сохраняются потребительские свойства укрывных сельскохозяйственных материалов.

ПРИМЕЧАНИЯ

В выполнении экспериментальной части работы принимал участие ст.лаборант исследовательской лаборатории ОАО   «НИИНМ» Д. Дурынин

1 Мухамеджанов Г., Озеров И., Герасина Н. Исследование светостойкости нетканого укрывного полотна // Технический текстиль, № 5, 2003, с.34-35.

2 Феоксистов В.Н. и др., Новые методы физико-механических испытаний искусственной кожи и пленочных материалов. - М.: Легкая индустрия, 1969. -  С.58, 99.

3 ГОСТ 8975-75 Кожа искусственная и пленочные материалы. Методы определения к тепловому и светотепловому старению.

4 Что такое...климатическая стойкость? // Промышленная окраска, № 4/2003, с 22.

5 ГОСТ 10793-64 Ткани хлопчатобумажные, вискозные и смешанные. Метод определения устойчивости ткани к фотохимической деструкции.

6 Садовник А. Укрывные и парниковые материалы: мифы и реальность // Технический текстиль, № 10, 2004, с.31.

7 EN 1898:2000. Технические условия на мягкие контейнеры средней грузоподъемности для неопасных грузов.

8 ASTM G-96 Cтандартный метод работы приборов, обеспечивающих воздействие света и воды (ультрафиолетовая флуоресценция конденсаторного типа) на неметаллические материалы.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

НАШИ  ЖУРНАЛЫ И СПРАВОЧНИКИ

Смотреть архив

АНОНСЫ:
ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №118

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №117

                    ( читать ... )