ما هو Carbon Black؟
اختبار أسود الكربون عبارة عن مجموعة من التجارب التي يتم فيها تحديد نسبة أسود الكربون في البوليمر عن طريق الانحلال الحراري (ISO 6964 / ASTM D1603) ويتم تصنيف توزيعه عن طريق الفحص المجهري (ISO 18553).
الغرض من Carbon Black
الهدف هو التحقق من وجود أسود الكربون في منتجات البولي أوليفينات المستخدمة في الخارج بمعدل يوفر الحماية من الأشعة فوق البنفسجية ويتم توزيعه بشكل متجانس.
على أي منتجات يُطبَّق Carbon Black؟
- أنابيب البولي ايثيلين وإدراجها
- Jeomembranlar
- أغلفة الكابلات
- منتجات البولي أوليفين الخارجية
في أي قطاعات يُستخدم Carbon Black؟
المواصفات المتعلقة بـ Carbon Black
- ISO 6964
- ASTM D1603
- ISO 18553
- ASTM D5596 (التوزيع)
شروط Carbon Black
- قياس المحتوى
- وزن أسود الكربون المتبقي بعد الانحلال الحراري في جو خامل
- توزيع
- تصنيف حجم الكتلة وتكرارها بواسطة الفحص المجهري في قسم رقيق
- Hedef oran
- تتطلب معايير الأنابيب عادةً نطاقًا يتراوح بين 2-2.5% من حيث الكتلة
- عينة
- مأخوذة من المواقع التمثيلية للمنتج
جهاز Carbon Black
- فرن الانحلال الحراري ونظام الغاز الخامل
- التوازن التحليلي
- مشراح أو ضغط ساخن (للقسم الرقيق)
- المجهر الضوئي وتحليل الصور
متطلبات العينة لـ Carbon Black
- يجب أن تؤخذ العينة من موقع تمثيلي للمنتج
- يجب إجراء الانحلال الحراري في جو خامل
- مطلوب مقطع عرضي رقيق وموحد للتوزيع
- يتم تحديد عدد العينات في المعيار
مدة Carbon Black
عادة 3-5 أيام.
إجراء Carbon Black
- 1العينة مأخوذة من مواقع تمثيلية.
- 2يتم تطبيق الانحلال الحراري في جو خامل.
- 3يتم وزن أسود الكربون المتبقي ويتم حساب النسبة.
- 4يتم تحضير القسم الرقيق.
- 5يتم تصنيف التوزيع تحت المجهر.
- 6تتم مقارنة النتائج بمعايير المنتج.
معايير قبول Carbon Black
معايير القبول مذكورة في معيار المنتج؛ يقتصر نطاق نسبة المحتوى ودرجة التشتت بشكل فردي.
تقييم النتائج
إذا كانت النسبة الصحيحة من أسود الكربون مشتتة بشكل سيئ، فلن تكون الحماية من الأشعة فوق البنفسجية كافية وستؤدي الكتل إلى خلق تركيز الإجهاد. لذلك، ينبغي تقييم المحتوى والتوزيع معًا. إذا تم تنفيذ الانحلال الحراري في بيئة الأكسجين، فإن النتيجة ستكون منخفضة.
تقرير Carbon Black
- المعايير المطبقة
- مواقع أخذ العينات
- ظروف الانحلال الحراري
- نسبة أسود الكربون
- درجة التشتت والصور الدقيقة
الاعتماد
حصلت EUROLAB على اعتماد معترف به دوليًا تم الحصول عليه من هيئات الاعتماد الأطراف في ترتيبات الاعتراف المتعددة الأطراف IAF وILAC، بموجب ISO/IEC 17025 للاختبارات المعملية، وISO/IEC 17020 للتفتيش والمراقبة، وISO/IEC 17021-1 وISO/IEC 17065 لشهادة النظام والمنتجات. تضمن هذه السلسلة قبول التقارير والشهادات الصادرة في جميع أنحاء العالم.
تعتمد إمكانية تقديم هذا الاختبار ضمن النطاق المعتمد على منتجك والمعيار المطبق؛ وبما أن الاعتماد يعتمد على الطريقة، يتم تأكيد النطاق كتابيًا في مرحلة عرض الأسعار.
النطاق والتفويضاتاللوائح ذات الصلة
- معايير منتجات الأنابيب والأغشية الأرضية
اختبارات البلاستيك — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار Carbon Black؛ أما شروط ومعايير قبول هذا الاختبار تحديدًا فترد في الأقسام أعلاه. يتم تأكيد النطاق الخاص بمنتجكم كتابيًا في مرحلة العرض السعري.
تحدد اختبارات البلاستيك السلوك الميكانيكي والحراري وسلوك الاحتراق لمادة بوليمرية. على عكس المعادن، فإن البلاستيك لَزِج مرن: يعتمد سلوكه على سرعة التحميل ودرجة الحرارة والرطوبة. لذلك تعطي المادة نفسها نتائج مختلفة في ظروف مختلفة، وتُعد ظروف الاختبار جزءًا لا ينفصل عن النتيجة.
النتيجة العملية للُّزوجة المرنة هي كالتالي: يستمر الجزء البلاستيكي في التشوه بمرور الوقت تحت حمل ثابت (الزحف)، وينخفض الإجهاد الذي يتحمله عند تشوه ثابت بمرور الوقت (استرخاء الإجهاد). يرتخي وصل ملولب، ويفقد مشبك قوة شده، ويترهل رف بمرور الوقت. لا يُظهر اختبار الشد القصير المدى هذا السلوك؛ بل يلزم اختبار طويل المدى أو نموذج متسارع.
السلوك الحراري هو المحور الرئيسي الثاني. يشير معدل تدفق الانصهار إلى قابلية تشكيل المادة واتساق الدفعات؛ وتعطي درجة حرارة الانحراف الحراري ونقطة تليّن فيكات حدًا تقريبيًا لدرجة حرارة الخدمة. أما التحليل الحراري (DSC وTGA وDMA) فيكشف هوية المادة: درجة حرارة الانتقال الزجاجي، وسلوك الانصهار، والتبلور، ونسبة الحشو، ودرجة حرارة التحلل.
سلوك الاحتراق هو المحور الثالث ويرتبط مباشرة بمعايير المنتج. تُكتب فئة UL 94 ومؤشر الأكسجين الحدّي في نشرة بيانات المادة؛ ويُطلب صنف معين لغلاف جهاز كهربائي، بينما يُطبَّق نظام تصنيف مختلف على منتج إنشائي.
التقادم هو الجزء الأكثر تخطيًا في هذا المجال. تتحلل البلاستيك تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والحرارة والرطوبة والأكسجين: يتغير اللون، ويتشقق السطح، وتنخفض مقاومة الصدم. بالنسبة لجزء مخصص للاستخدام الخارجي، فإن المهم ليس قيمه في اليوم الأول بل قيمه بعد التقادم. تعمل أجهزة القوس الزينوني والأشعة فوق البنفسجية الفلورية على تسريع هذا التحلل وإتاحة المقارنة.
تُكتب نتيجة هذه الفئة عادةً في نشرة بيانات المادة، وتشير معايير المنتج إلى تلك النشرة. لكن قد يكون هناك فرق بين قيمة النشرة وسلوك الجزء الفعلي: فالتوجه الناتج أثناء القولبة، وخطوط اللحام، والإجهادات الداخلية تجعل الجزء يتصرف بشكل مختلف عن العينة.
أضاف استخدام المحتوى المعاد تدويره سؤالًا جديدًا إلى هذا المجال. تتفاوت الراتنجات المعاد تدويرها من دفعة إلى أخرى؛ وقد تتغير الخصائص الميكانيكية واللون وسلوك الاحتراق بين الدفعات. لذلك فإن فحص المواد الواردة ليس خيارًا بل ضرورة للمصنّع الذي يستخدم مواد معاد تدويرها.
مجموعات الطرق في هذا المجال
ميكانيكي
الشد، والضغط، والانحناء، وصدمة تشاربي وإيزود، والصلادة (شور)، والزحف، والتشقق الإجهادي البيئي.
حراري
مؤشر تدفق الانصهار (MFI)، درجة حرارة الانحراف الحراري (HDT)، درجة حرارة تليّن فيكات، التمدد الحراري الخطي.
التحليل الحراري
درجات حرارة الانتقال والتبلور بواسطة DSC، والتركيب والتحلل بواسطة TGA، والسلوك الميكانيكي الديناميكي بواسطة DMA.
الاحتراق
تصنيف UL 94، مؤشر الأكسجين الحدّي (LOI)، اختبارات السلك المتوهج ولهب الإبرة.
شيخوخة
التقادم المتسارع بالقوس الزينوني والأشعة فوق البنفسجية الفلورية، التقادم بالهواء الساخن، الرطوبة والتكاثف.
فيزيائي
الكثافة، امتصاص الماء، محتوى الرماد، نفاذية الغاز وبخار الماء في الأغشية والصفائح.
أمور يشيع الخلط بينها في هذا المجال
- لا يمكن تفسير نتيجة اختبار بلاستيك دون تحديد سرعة الاختبار ودرجة حرارته؛ فالسلوك اللَّزِج المرن يعتمد على هذين المعلمين.
- لا تنتقل نتيجة العينة مباشرة إلى الجزء الفعلي؛ فالتوجه الناتج عن القولبة وخطوط اللحام عاملان حاسمان.
- قيم HDT وفيكات ليست درجات حرارة خدمة؛ بل هي إشارة تقريبية إلى حد أعلى ولا تسري تحت الحمل.
- تعتمد فئة UL 94 على السماكة؛ ويتطلب سُمك جدار مختلف إعادة التحقق.
- بالنسبة للبوليمرات الماصة للرطوبة (مثل البولي أميد)، تكون النتائج مضللة ما لم تُجرَ عملية تكييف.
- نتائج ASTM D638 وISO 527 ليست متكافئة بشكل مباشر؛ تختلف هندسة العينة وتعريفات المعدل.
ما القرارات التي تدعمها هذه النتائج
- اختيار المواد واعتماد الموردين
- تلبية متطلبات القابلية للاشتعال والمتطلبات الحرارية في معيار المنتج
- التحقق من استخدام المحتوى المعاد تدويره ومراقبة الدفعات
- التحكم في عملية القولبة واتساق الدفعات
- إثبات مقاومة التقادم للاستخدام الخارجي
الاختبارات ذات الصلة
الأسئلة الشائعة حول Carbon Black
هل يمكننا القول أنه إذا كانت نسبة أسود الكربون صحيحة، فإن التوزيع صحيح أيضًا؟
لا، على الرغم من أن النسبة صحيحة، إلا أن التوزيع المتكتل يضعف الحماية من الأشعة فوق البنفسجية ويخلق نقاط تركيز الإجهاد. يتم إجراء القياسين بشكل منفصل ويحملان معايير قبول منفصلة.