قطعات تولید شده از جنس پلیمرهای مختلف در بسیاری از کاربری ها در معرض تابش اشعه فرابنفش موجود در طول موج نور خورشید قرار می گیرند. همانطور که در بخش های قبلی در ارتباط با راهکارهای افزایش مقاومت پلیمرهای مختلف در برابر اشعه فرابنفش صحبت شد، با توجه به پارامترهای مختلفی همچون نوع ترکیب پلیمری مورد استفاده، هندسه قطعه تولیدی، منطقه جغرافیایی و شدت تابش اشعه فرابنفش، هر قطعه مدت زمان معینی می تواند در برابر تابش اشعه فرابنفش مقاومت داشته باشد (aging) و پس از آن نقائص مکانیکی در ساختار آن ایجاد ( برای مثال ترک برداشتن، رنگ پریدگی، شکستن و …) می شود. چنانچه در ارتباط با مبحث پایداری در برابر اشعه UV نیاز به اطلاعات بیشتری دارید به لینک زیر مراجعه و مقالات مربوطه را مطالعه کنید.
اما این بخش بیشتر در ارتباط با روش هایی صحبت خواهد کرد که به کمک آن ها می توان پایداری پلیمرهای مختلف را در برابر اشعه فرابنفش ارزیابی کرد و در برخی موارد طول عمر مفید برای آن ها پیش بینی کرد. برای ورود به این بحث لازم است در ابتدا با مفهوم پیرشدگی قطعات پلیمری یا Aging آن ها آشنا شویم. منظور از Aging کاهش خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی قطعات پلیمری با سپری شدن طول عمر کاربری آن ها است. اما عواملی که منجر به Aging این قطعات می شود عبارتند از:
- تابش نور خورشید ( به ویژه اشعه UV)
- دمای کاربری
- رطوبت
- اکسیژن
در بین چهار عامل ذکر شده در بالا، تابش نور خورشید و به خصوص اشعه UV با داشتن طول موج بسیار کم و به دنبال آن انرژی بسیار زیاد و البته کافی برای تخریب ساختار شیمیایی زنجیره پلیمر، به عنوان مهمترین عامل Aging قطعات پلیمری شناخته می شود. در حقیقت سه عامل بعدی تسریع کننده تخریب ساختار پلیمر هستند. برای مثال اشعه UV با در اختیار داشتن انرژی کافی برای ایجاد نقص ساختاری در پلیمر، این نقص را ایجاد، و به دنبال آن دمای کاربری بالا و همچنین حضور ترکیباتی چون اکسیژن و رطوبت باعث تسریع در واکنش های تخریبی ساختار پلیمر می شود. برای مثال نوسان های دمایی با ایجاد انبساط و انقباض منجر به اعمال تنش های مکانیکی به قطعه می شود. یا رطوبت با نفوذ خود به قطعه پلیمری و سپس تبخیر رطوبت منجر به ایجاد تنش های باقیمانده در قطعه پلیمری می شود و اعمال این تنش ها همزمان با تابش اشعه فرابنفش و ایجاد نقائص ساختاری منجر به شکست کامل قطعه و خارج شدن آن از سرویس دهی می شود. در صورتیکه نتوان طول عمر سرویس دهی قطعه مورد نظر را در چنین شرایط کاربری پیش بینی کرد، در صورت ایجاد نقص در قطعه خسارات جبران ناپذیری به سیستم مورد نظر که قطعه پلیمری بخشی از آن است، وارد خواهد شد. برای مثال ارزیابی اثرات ناشی از فرایند Aging در قطعات صنعتی مانند پمپ و سیستم های هیدرولیکی، قطعات خودرو، بسته بندی ها، فیلم های پوشش دهی گلخانه ها و بسیاری از کاربردهای دیگر حائز اهمیت است. به همین منظور روش های استانداردی برای ارزیابی مقاومت پلیمرها در برابر عوامل Aging، از جمله اشعه UV به عنوان مهمترین عامل، تدوین شده اند که در بخش بعدی این مقاله با آن ها آشنا خواهیم شد. اگاهی از این روش های برای مهندسی طراح قطعات بسیار کاربری و مهم است.
