ما هو المقاومة الكيميائية؟
في اختبار المقاومة الكيميائية، يتم الاحتفاظ بالعينة في وسط كيميائي محدد عند درجة حرارة ومدة محددة. وبعد ذلك يتم قياس التغير في الكتلة والأبعاد والمظهر والخواص الميكانيكية. يكشف متغيره المجهد (ISO 22088) عن خطر التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي.
الغرض من المقاومة الكيميائية
والغرض من ذلك هو تحديد ما إذا كان المنتج سيتحمل المواد الكيميائية الموجودة في بيئة الخدمة الخاصة به. أحد أكثر أشكال الضرر الماكر في البلاستيك هي المادة الكيميائية التي تبدو غير ضارة في حد ذاتها، حيث تسبب التشقق تحت الضغط.
على أي منتجات يُطبَّق المقاومة الكيميائية؟
- خزانات وأنابيب تخزين المواد الكيميائية
- أنظمة الوقود والسوائل للسيارات
- تغليف منتجات التنظيف
- مستهلكات مخبرية وطبية
- الحشيات وعناصر الختم
في أي قطاعات يُستخدم المقاومة الكيميائية؟
المواصفات المتعلقة بـ المقاومة الكيميائية
- ISO 175 (تحديد تأثيرات الغمر في المواد الكيميائية السائلة على البلاستيك)
- سلسلة ISO 22088 (تحديد مقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي)
- ASTM D543 (مقاومة المواد البلاستيكية للكواشف الكيميائية)
- ASTM D1693 (تكسير الإجهاد البيئي لبلاستيك الإيثيلين)
شروط المقاومة الكيميائية
- Kimyasal ortam
- العنصر الذي يمثل بيئة الخدمة للمنتج؛ من المواصفات
- درجة الحرارة والمدة
- لتعكس حالة الخدمة؛ من المواصفات
- Gerilme durumu
- الغمر الحر أو تحت الضغط / الضغط المستمر
- الكميات المقاسة
- تغير الكتلة والحجم، المظهر، الصلابة، خصائص الشد
جهاز المقاومة الكيميائية
- أوعية غمر مقاومة للمواد الكيميائية وفرن يمكن التحكم بدرجة حرارته
- أجهزة الميزان التحليلي وقياس الأبعاد
- تركيبات تحمل الضغط (شريط منحني، حلقة على شكل حرف C)
- اختبار الشد
- غطاء الدخان ومعدات الحماية الشخصية
متطلبات العينة لـ المقاومة الكيميائية
- ويجب أخذ العينة بحيث تمثل الدفعة أو عملية الإنتاج.
- يجب ذكر وصف العينة ونوع المادة واتجاه الإنتاج إن وجد.
- ويجب تقديم المعيار الذي سيتم تطبيقه وأي مواصفات خاصة بالعميل مع العينة.
- قد يكون الاختبار مدمرا؛ ويجب تأكيد العدد المطلوب من العينات مقدما.
- يجب حماية الأسطح التي سيتم اختبارها أثناء النقل.
مدة المقاومة الكيميائية
تأتي مدة الغمر من المواصفات ويمكن أن تمتد من أيام إلى أشهر. ومن المقرر نقاط تقييم مؤقتة لمراقبة العملية.
إجراء المقاومة الكيميائية
- 1يتم تحديد بيئة الخدمة واختيار المادة الكيميائية للاختبار.
- 2يتم تحضير العينات وأخذ القياسات الأولية.
- 3يتم إصلاح العينات تحت الضغط المحدد إذا لزم الأمر.
- 4يتم غمر العينات في المادة الكيميائية وحفظها في درجة حرارة.
- 5تتم إزالة العينات وفحصها في نقاط مؤقتة محددة.
- 6وفي النهاية، يتم تنظيف العينات وتكييفها.
- 7ويتم قياس التغير في الكتلة والأبعاد والمظهر والخواص الميكانيكية.
معايير قبول المقاومة الكيميائية
يحدد معيار الطريقة كيفية إجراء الاختبار، وليس ما يجب أن تكون عليه النتيجة. ويأتي حد القبول من معيار المادة أو المنتج، أو مواصفات العميل، أو اللوائح ذات الصلة؛ وبالتالي فإن هذه الصفحة لا تعطي حدًا رقميًا.
تقييم النتائج
يتم إعطاء النتيجة كنسبة مئوية من التغييرات مقارنة بالنتائج الأولية والبصرية. حد القبول يأتي من مواصفات المنتج. يشير التشقق أو التقرح أو التورم الملحوظ إلى أن زوج المواد الكيميائية غير مناسب.
تقرير المقاومة الكيميائية
- وصف العينة ومعلومات المادة/المنتج ورقم الدفعة إن وجدت
- طريقة تحضير العينة وشروط التكييف
- تطبق الشروط القياسية والاختبارية
- الأداة المستخدمة وحالة المعايرة
- نتائج القياس والوحدات
- عدم اليقين في القياس (إذا طلب ذلك)
- إقرار بأن النتيجة تنطبق فقط على العينة المقدمة للاختبار
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
- يتم تطبيق المعايير المنسقة وفقًا لعائلة المنتجات
- الاتحاد الأوروبي 765/2008 (إطار مراقبة السوق والاعتماد)
- لوائح المنتج ذات الصلة ومواصفات العملاء
اختبارات البلاستيك — ما الذي يغطيه مجال الاختبار هذا؟
يصف القسم أدناه المجال الذي ينتمي إليه اختبار المقاومة الكيميائية؛ 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 المقاومة الكيميائية
لماذا يتم اختباره أيضًا تحت الضغط؟
لا تستطيع العديد من المواد البلاستيكية تحمل المواد الكيميائية تحت الضغط، فهي تقاومها عندما تكون غير مضغوطة. وينشأ التشقق الناتج عن الإجهاد البيئي بهذه الطريقة ويفسر نسبة كبيرة من الكسور الميدانية.
كم يجب أن تكون مدة الاختبار؟
تحدد حالة خدمة المنتج المدة. لا يقترح المعيار مدة؛ المواصفات أو تقييم المخاطر يحدد ذلك.