دوده کربن چیست؟
تجزیه و تحلیل کربن سیاه به دو سوال جداگانه پاسخ می دهد. اولی QUANTITY است: نمونه در یک اتمسفر بی اثر پیرولیز می شود، پلیمر تجزیه می شود و کربن سیاه باقی مانده وزن می شود (ISO 6964). مورد دوم پراکندگی است: مقاطع نازک زیر میکروسکوپ بررسی می شوند و از نظر تجمع درجه بندی می شوند (ISO 18553).
هدف دوده کربن
هدف این است که محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش محصولات پلی الفین مورد استفاده در خارج از منزل را بررسی کنیم. کربن سیاه ماده افزودنی اساسی است که لوله‌های پلی اتیلن را قادر می‌سازد تا چندین دهه در فضای باز دوام بیاورند، اما فقط در صورتی کار می‌کند که به مقدار کافی وجود داشته باشد و به خوبی پراکنده شود.
دوده کربن بر چه محصولاتی اعمال می‌شود؟
- لوله پلی اتیلن آب و گاز طبیعی
- محصولات ژئوممبران و ژئوتکستایل
- قطعات پلی الفین مورد استفاده در فضای باز
- روکش کابل
- محصولات فیلم کشاورزی
دوده کربن در چه صنایعی کاربرد دارد؟
استانداردهای مرتبط با دوده کربن
- ISO 6964 (محتوای کربن سیاه در لوله ها و اتصالات پلی الفین — پیرولیز)
- ISO 18553 (ارزیابی پراکندگی رنگدانه یا کربن سیاه در پلی اولفین ها)
- ASTM D1603 (محتوای کربن سیاه در پلی اولفین ها)
- EN 12201 / EN 1555 (لوله های آب و گاز پلی اتیلن — استانداردهای محصول)
شرایط دوده کربن
- روش کمیت
- پیرولیز و وزن باقی مانده تحت گاز بی اثر
- روش توزیع
- بررسی میکروسکوپی و درجه بندی مقاطع نازک
- نمونه
- از دیواره لوله در موقعیتی مطابق با استاندارد گرفته می شود.
- بخش
- برش های نازک با میکروتوم گرفته می شود
تجهیزات دوده کربن
- کوره پیرولیز و سیستم تامین نیتروژن
- تعادل تحلیلی و خشک کن
- میکروتوم
- میکروسکوپ نوری و سیستم تجزیه و تحلیل تصویر
- مقایسه نمرات (الگوهای ISO 18553)
الزامات نمونه برای دوده کربن
- نمونه باید به گونه ای گرفته شود که نشان دهنده دوره تولید یا دسته باشد.
- توضیحات نمونه، نوع مواد و جهت تولید در صورت وجود باید ذکر شود.
- استاندارد مورد استفاده و هرگونه مشخصات مشتری باید همراه با نمونه ارائه شود.
- آزمایش ممکن است مخرب باشد. تعداد نمونه مورد نیاز باید از قبل تایید شود.
- سطوحی که مورد آزمایش قرار می گیرند باید در حین حمل و نقل محافظت شوند.
مدت دوده کربن
پیرولیز و توزین در یک روز کاری تکمیل می شود. معاینه پراکندگی همراه با آماده سازی بخش زمان بیشتری می طلبد.
روش اجرای دوده کربن
- 1نمونه بر اساس استاندارد از دیواره لوله گرفته می شود.
- 2برای کمیت، نمونه توزین شده و در کوره پیرولیز قرار می گیرد.
- 3تحت گاز بی اثر حرارت داده می شود تا پلیمر تجزیه شود.
- 4باقیمانده در یک خشک کن سرد شده و وزن می شود.
- 5برش های نازک با میکروتوم برای پراکندگی گرفته می شود.
- 6بخش ها زیر میکروسکوپ بررسی می شوند و اندازه آگلومرا ارزیابی می شود.
- 7درصد کمیت و درجه پراکندگی با هم گزارش شده است.
معیارهای پذیرش دوده کربن
استاندارد روش نحوه انجام آزمایش را مشخص می کند، نه اینکه چه نتیجه ای باید باشد. محدودیت پذیرش از استاندارد مواد یا محصول، مشخصات مشتری یا مقررات مربوطه ناشی می شود. بنابراین این صفحه محدودیت عددی ارائه نمی دهد.
ارزیابی نتایج
نتیجه با الزامات ارائه شده توسط استاندارد محصول (به عنوان مثال EN 12201) برای محتوای کربن سیاه و درجه پراکندگی مقایسه می شود. هر دو شرط باید رعایت شود: کربن سیاه به مقدار کافی اما ضعیف پراکنده شده است، نقاط ضعیفی را در اطراف آگلومراها ایجاد می کند.
گزارش دوده کربن
- توضیحات نمونه، اطلاعات مواد/محصول و شماره دسته در صورت وجود
- روش آماده سازی نمونه و شرایط تهویه
- شرایط استاندارد و آزمون اعمال می شود
- ابزار مورد استفاده و وضعیت کالیبراسیون
- نتایج و واحدهای اندازه گیری
- عدم قطعیت اندازه گیری (در صورت درخواست)
- بیانیه ای مبنی بر اینکه نتیجه فقط برای نمونه ارسال شده برای آزمایش اعمال می شود
اعتباربخشی
EUROLAB دارای اعتبار شناخته شده بین المللی است که از نهادهای اعتباربخشی طرف قراردادهای شناسایی چندجانبه IAF و ILAC، تحت ISO/IEC 17025 برای تست های آزمایشگاهی، ISO/IEC 17020 برای بازرسی و نظارت، و ISO/IEC 17021-1 و سیستم گواهی محصول ISO/IEC. این زنجیره تضمین می کند که گزارش ها و گواهی های صادر شده در سراسر جهان پذیرفته می شوند.
اینکه آیا این آزمون می تواند در محدوده معتبر ارائه شود به محصول شما و استاندارد اعمال شده بستگی دارد. از آنجایی که اعتبارسنجی مبتنی بر روش است، دامنه به صورت کتبی در مرحله نقل قول تأیید می شود.
محدوده و مجوزهامقررات مرتبط
- استانداردهای هماهنگ با توجه به خانواده محصول اعمال می شود
- اتحادیه اروپا 765/2008 (چارچوب نظارت بر بازار و اعتباربخشی)
- مقررات مربوط به محصول و مشخصات مشتری
آزمون پلاستیک — این حوزه آزمون چه چیزی را پوشش می‌دهد؟
بخش زیر حوزه‌ای را توصیف می‌کند که آزمون دوده کربن به آن تعلق دارد؛ شرایط و معیارهای پذیرش این آزمون خاص در بخش‌های بالا آمده است. دامنه ویژه محصول شما در مرحله پیشنهاد قیمت به‌صورت مکتوب مشخص می‌شود.
آزمون‌های پلاستیک رفتار مکانیکی، حرارتی و احتراقی یک ماده پلیمری را تعیین می‌کنند. برخلاف فلزات، پلاستیک‌ها ویسکوالاستیک هستند: رفتار آن‌ها به سرعت بارگذاری، دما و رطوبت بستگی دارد. از این رو، ماده یکسان در شرایط مختلف نتایج متفاوتی می‌دهد و شرایط آزمون بخش جدایی‌ناپذیر نتیجه است.
پیامد عملی ویسکوالاستیسیته این است: یک قطعه پلاستیکی تحت بار ثابت با گذشت زمان همچنان تغییر شکل می‌دهد (خزش) و تنشی که در تغییرشکل ثابت تحمل می‌کند با گذشت زمان کاهش می‌یابد (تخفیف تنش). یک اتصال پیچی شل می‌شود، یک بست نیروی گیره‌ای خود را از دست می‌دهد، یک قفسه با گذشت زمان خم می‌شود. یک آزمون کشش کوتاه‌مدت این رفتار را نشان نمی‌دهد؛ آزمون بلندمدت یا مدل شتاب‌یافته لازم است.
رفتار حرارتی محور اصلی دوم است. نرخ جریان مذاب نشان‌دهنده قابلیت فرآوری ماده و یکنواختی بین بچ‌ها است؛ دمای انحراف حرارتی و نقطه نرم‌شدن ویکات حد تقریبی دمای کارکرد را نشان می‌دهند. تحلیل حرارتی (DSC، TGA، DMA) هویت ماده را آشکار می‌کند: دمای انتقال شیشه‌ای، رفتار ذوب، بلورینگی، میزان پرکننده و دمای تجزیه.
رفتار احتراق سومین محور است و مستقیماً به استانداردهای محصول مرتبط می‌شود. کلاس UL 94 و شاخص اکسیژن حدی در برگه اطلاعات ماده ثبت می‌شود؛ برای بدنه یک دستگاه الکتریکی کلاس خاصی لازم است، در حالی که برای یک محصول ساختمانی سیستم طبقه‌بندی دیگری اعمال می‌شود.
پیرسازی پرحذف‌ترین بخش این حوزه است. پلاستیک‌ها تحت تأثیر اشعه فرابنفش، گرما، رطوبت و اکسیژن تخریب می‌شوند: رنگ تغییر می‌کند، سطح ترک می‌خورد، مقاومت ضربه کاهش می‌یابد. برای قطعه‌ای که قرار است در فضای باز استفاده شود، آنچه اهمیت دارد مقادیر روز اول نیست بلکه مقادیر پس از پیرسازی است. تجهیزات قوس زنون و فرابنفش فلورسنت این تخریب را تسریع کرده و امکان مقایسه را فراهم می‌کنند.
خروجی این حوزه معمولاً در برگه اطلاعات ماده ثبت می‌شود و استانداردهای محصول به آن برگه ارجاع می‌دهند. اما ممکن است بین مقدار برگه اطلاعات و رفتار قطعه واقعی تفاوت وجود داشته باشد: جهت‌گیری ایجادشده حین قالب‌گیری، خطوط جوش و تنش‌های داخلی باعث می‌شود قطعه متفاوت از نمونه رفتار کند.
استفاده از محتوای بازیافتی پرسش تازه‌ای به این حوزه افزوده است. رزین بازیافتی از بچی به بچ دیگر تغییر می‌کند؛ خواص مکانیکی، رنگ و رفتار احتراق ممکن است بین بچ‌ها جابه‌جا شود. بنابراین برای تولیدکننده‌ای که از مواد بازیافتی استفاده می‌کند، کنترل مواد ورودی یک انتخاب نیست بلکه یک ضرورت است.
گروه‌های روش در این حوزه
مکانیکی
کشش، فشار، خمش، ضربه شارپی و ایزود، سختی (شور)، خزش و ترک‌خوردگی تنشی محیطی.
حرارتی
شاخص جریان مذاب (MFI)، دمای انحراف حرارتی (HDT)، دمای نرم‌شدن ویکات، انبساط حرارتی خطی.
تحلیل حرارتی
دماهای انتقال و بلورینگی با DSC، ترکیب و تجزیه با TGA، رفتار مکانیکی دینامیکی با DMA.
احتراق
طبقه‌بندی UL 94، شاخص اکسیژن حدی (LOI)، آزمون‌های سیم داغ و شعله سوزنی.
پیری
پیرسازی شتاب‌یافته با قوس زنون و فرابنفش فلورسنت، پیرسازی با هوای گرم، رطوبت و چگالش.
فیزیکی
چگالی، جذب آب، محتوای خاکستر، نفوذپذیری گاز و بخار آب در فیلم و ورق.
موارد رایج اشتباه‌گرفته‌شده در این حوزه
- نتیجه آزمون پلاستیک بدون ذکر سرعت و دمای آزمون قابل تفسیر نیست؛ رفتار ویسکوالاستیک به این پارامترها بستگی دارد.
- نتیجه نمونه به‌طور مستقیم به قطعه واقعی منتقل نمی‌شود؛ جهت‌گیری قالب‌گیری و خطوط جوش تعیین‌کننده هستند.
- مقادیر HDT و ویکات دمای کارکرد نیستند؛ صرفاً نشانه‌ای تقریبی از حد بالا هستند و تحت بار اعمال نمی‌شوند.
- کلاس UL 94 به ضخامت بستگی دارد؛ ضخامت دیواره متفاوت نیازمند بازتأیید است.
- برای پلیمرهای جاذب رطوبت (مانند پلی‌آمید)، اگر شرطی‌سازی انجام نشود نتایج گمراه‌کننده خواهند بود.
- نتایج ASTM D638 و ISO 527 مستقیماً معادل نیستند. هندسه نمونه و تعاریف نرخ متفاوت است.
این نتایج از کدام تصمیم پشتیبانی می‌کنند
- انتخاب ماده و تأیید تأمین‌کننده
- برآورده‌کردن الزامات قابلیت اشتعال و حرارتی استاندارد محصول
- تأیید استفاده از محتوای بازیافتی و کنترل بچ
- کنترل فرآیند قالب‌گیری و یکنواختی بچ
- اثبات مقاومت در برابر پیرسازی برای استفاده در فضای باز
تست های مرتبط
پرسش‌های متداول درباره دوده کربن
اگر مقدار کافی باشد، آیا ارزیابی پراکندگی هنوز مورد نیاز است؟
بله. کربن سیاه آگلومره شده، محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش را ناهموار می کند و نقاط تمرکز استرس را ایجاد می کند. بنابراین استانداردهای محصول هر دو را با هم نیاز دارند.
آیا برای محصولات رنگی هم اعمال می شود؟
تجزیه و تحلیل کربن سیاه برای محصولات سیاه است. حفاظت در برابر اشعه ماوراء بنفش در پلی اولفین های رنگی توسط افزودنی های مختلف ارائه می شود و با روش های دیگر ارزیابی می شود.