碳黑 | EUROLAB

碳黑含量是什麼？

炭黑分析回答了兩個不同的問題。第一個是數量：樣品在惰性氣氛中熱解，聚合物分解，並對剩餘的炭黑進行稱重（ISO 6964）。第二個是分散：在顯微鏡下檢查薄片並對其團聚程度進行分級（ISO 18553）。

碳黑含量的目的

目的是驗證戶外使用的聚烯烴產品的紫外線防護能力。炭黑是使聚乙烯管道在戶外使用數十年的基本添加劑，但只有在數量充足且分散良好的情況下才有效。

碳黑含量適用於哪些產品？

聚乙烯水管和天然氣管
土工膜及土工布產品
戶外使用的聚烯烴零件
電纜護套
農產品

碳黑含量應用於哪些行業？

塑膠包裝汽車電子產品建筑

與碳黑含量相關的標準

ISO 6964（聚烯烴管路和配件中的炭黑含量 — 熱解）
ISO 18553（聚烯烴中顏料或炭黑分散體的評估）
ASTM D1603（聚烯烴中炭黑含量）
EN 12201 / EN 1555（PE水管和瓦斯管—產品標準）

碳黑含量的測試條件

數量方式: 惰性氣體下的熱解和殘餘物稱重
分配方式: 薄片的顯微鏡檢查和分級
標本: 它是從管壁上按照標準的位置截取的。
部分: 用切片機拍攝的薄切片

碳黑含量的測試設備

熱解爐及氮氣供應系統
分析天平和乾燥器
切片機
光學顯微鏡及影像分析系統
比較等級（ISO 18553 模板）

碳黑含量的樣品要求

必須取樣以代表批次或生產運作。
必須說明樣品描述、材料類型和生產方向（如果有）。
要應用的標準和任何客戶規範必須與樣品一起提供。
測試可能具有破壞性；所需樣品數量必須提前確認。
在運送過程中必須保護將要測試的表面。

碳黑含量的測試時程

熱解、稱重1個工作天內完成；分散檢查和切片準備需要額外的時間。

碳黑含量的測試程序

1樣品依照標準從管壁上取樣。
2對於數量，稱量樣品並將其放入熱解爐中。
3在惰性氣體下加熱至聚合物分解。
4將殘餘物在乾燥器中冷卻並稱重。
5用切片機取得薄切片以進行分散。
6在顯微鏡下檢查切片並評估團聚體尺寸。
7數量百分比和分散等級一起報告。

碳黑含量的允收準則

方法標準定義了測試的執行方式，而不是結果必須是什麼。驗收限值來自材料或產品標準、客戶規範或相關法規；因此，本頁並未給出數字限制。

結果評估

將結果與產品標準（例如 EN 12201）給出的炭黑含量和分散等級要求進行比較。必須滿足這兩個條件：數量充足但分散不良的炭黑會在附聚物周圍產生薄弱點。

碳黑含量測試報告

樣品描述、材料/產品資訊和批次號碼（如果有）
樣品製備方法與條件
適用的標準和測試條件
使用的儀器和校準狀態
測量結果和單位
測量不確定度（如果需要）
A statement that the result applies only to the specimen submitted for testing

認證

EUROLAB 擁有 IAF 和 ILAC 多邊認可安排締約方認證機構獲得的國際認可認證，根據 ISO/IEC 17025 實驗室測試、ISO/IEC 17020 檢查和監督以及 ISO/IEC 17021-1 和 ISO/IEC 17065 系統和產品認證。該鏈條確保所發布的報告和證書在全球範圍內得到接受。

是否可以在認可範圍內提供此測試取決於您的產品和所採用的標準；由於認證是基於方法的，因此範圍在報價階段以書面形式確認。

範圍和授權

塑膠測試 — 此測試領域涵蓋哪些內容？

以下段落說明 碳黑含量 測試所屬的領域；此測試本身的條件與允收標準列於上方各節。您產品專屬的範圍將在報價階段以書面確認。

塑膠測試決定聚合物材料的機械、熱及燃燒行為。與金屬不同，塑膠具有黏彈性：其行為取決於加載速率、溫度與濕度。因此同一材料在不同條件下會產生不同結果，測試條件是結果密不可分的一部分。

黏彈性的實際結果是：塑膠零件在恆定負載下會隨時間持續變形（潛變），而在恆定變形下所承受的應力會隨時間下降（應力鬆弛）。螺紋接頭會鬆脫、夾具會失去夾持力、層架會隨時間下垂。短期拉伸測試無法顯示此行為；需要長期測試或加速模型。

熱行為是第二個主軸。熔融流動速率顯示材料的可加工性及批次間一致性；熱變形溫度與維卡軟化點提供使用溫度的粗略上限。熱分析（DSC、TGA、DMA）則揭示材料的身分特徵：玻璃轉化溫度、熔融行為、結晶度、填料含量與分解溫度。

燃燒行為是第三個軸，並直接關聯到產品標準。UL 94 等級與極限氧指數會寫入材料資料表；電氣器具外殼須符合特定等級，而建築產品則適用不同的分級體系。

老化是此領域最常被忽略的部分。塑膠會因紫外線、熱、濕氣與氧氣而劣化：顏色改變、表面龜裂、衝擊強度下降。對於預定戶外使用的零件而言，重要的不是第一天的數值，而是老化後的數值。氙弧燈與螢光紫外線設備可加速此劣化過程並提供比較依據。

此領域的產出通常會寫入材料資料表，產品標準也會引用該資料表。但資料表數值與實際零件行為之間可能存在差異：成型過程中形成的取向、熔接線與內應力會使零件的表現不同於試片。

使用回收材料為此領域帶來了新問題。回收樹脂在批次間存在差異；機械性質、顏色與燃燒行為可能因批次而異。因此，對使用回收材料的製造商而言，進料檢驗不是可選項，而是必要條件。

此領域的方法群組

机械
拉伸、壓縮、彎曲、Charpy 與 Izod 衝擊、硬度（邵氏）、潛變與環境應力龜裂。
熱
熔融流動指數（MFI）、熱變形溫度（HDT）、維卡軟化溫度、線性熱膨脹。
熱分析
以 DSC 測定轉化溫度與結晶度，以 TGA 測定組成與分解，以 DMA 測定動態機械行為。
燃燒
UL 94 分級、極限氧指數（LOI）、灼熱絲與針焰測試。
老化
以氙弧燈與螢光紫外線進行加速老化、熱空氣老化、濕度與結露。
物理
密度、吸水率、灰分含量、薄膜與板材的氣體及水蒸氣穿透率。

此領域常見混淆之處

未註明測試速率與溫度的塑膠測試結果無法解讀；黏彈性行為取決於這些參數。
試片結果無法直接套用到實際零件；成型取向與熔接線是決定性因素。
HDT 與維卡值並非使用溫度；它們僅為上限的粗略指標，且不適用於承載狀態。
UL 94 等級取決於厚度；不同的壁厚需要重新驗證。
對於吸濕性聚合物（如聚醯胺），若未進行調濕處理，結果將產生誤導。
ASTM D638 和 ISO 527 結果並非直接等效；樣本幾何形狀和速率定義不同。

這些結果支持哪些決策

材料選擇與供應商核准
滿足產品標準中的可燃性與熱性要求
驗證回收材料的使用與批次控管
成型製程控制與批次一致性
證明戶外使用的耐老化性

關於碳黑含量的常見問題

如果數量足夠，還需要進行離散度評估嗎？

是的。聚集的炭黑使紫外線防護不均勻並產生應力集中點。因此，產品標準要求兩者結合在一起。

它也適用於有色產品嗎？

炭黑分析適用於黑色產品。彩色聚烯烴的紫外線防護是由不同的添加劑提供的，並透過其他方法進行評估。

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