Lò lão hóa loại Geer (lò lão hóa nhiệt tuần hoàn không khí cưỡng bức) được sử dụng để đánh giá các đặc tính lão hóa nhiệt của polyme, chẳng hạn như nhựa và cao su, bằng cách nung nóng các mẫu thử để đẩy nhanh quá trình lão hóa. Tiếp xúc với nhiệt là nguyên nhân chính gây ra sự xuống cấp của polyme. Tuy nhiên, nhiều ứng dụng điện tử như tivi và máy tính, và các sản phẩm cơ khí như xe cộ, tạo ra nhiệt trong quá trình vận hành. Sự xuống cấp do nhiệt như vậy có thể gây nguy hiểm cho trách nhiệm sản phẩm. Do đó, cần phải đánh giá các đặc tính lão hóa nhiệt của từng vật liệu.
Tổng quan
Table of Contents
Mẫu thử được treo trong buồng được đặt ở nhiệt độ quy định, sau đó tiếp xúc với nhiệt trong một khoảng thời gian quy định để đẩy nhanh quá trình lão hóa. Sau đó, mẫu được đánh giá trực quan và các đặc tính vật lý của mẫu được đo (chẳng hạn như thông qua các thử nghiệm kéo) để đánh giá các đặc tính lão hóa nhiệt của mẫu.
Cơ chế
Sơ đồ khái niệm về lò lão hóa loại Geer
Lò được trang bị buồng gia nhiệt “loại tuần hoàn không khí cưỡng bức” thay thế không khí bên trong buồng thử nghiệm một số lần quy định mỗi giờ. Lò bao gồm một buồng thử nghiệm, một quạt thông gió, van điều tiết không khí vào/ra, bộ điều khiển nhiệt độ và giá treo mẫu.
- Buồng thử nghiệmBuồng thử nghiệm được trang bị giá treo mẫu (hoặc giá đỡ) không cản trở lưu thông không khí và được lắp các bộ cách nhiệt để duy trì nhiệt độ buồng thử nghiệm và ngăn không khí bên ngoài vào.
- Giá treo mẫu thử nghiệmGiá treo quay một trục quay từ 5 đến 10 lần mỗi phút.
Ví dụ về Khung xoay một trục
Thông số kỹ thuật
Mỗi yêu cầu tiêu chuẩn được liệt kê như sau:
| Tiêu chuẩn | JIS B 7757 | JIS K 6257 | JIS K 7212 | ISO 188 | ISO 4577 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Model | Loại Ⅰ | Loại Ⅱ | Loại Ⅲ | Loại gió ngang | Loại gió tầm xa | Loại A | Loại B | Loại gió ngang (Phương pháp A) |
Loại gió tầm xa (Phương pháp B) |
– | ||||
| Tỷ lệ trao đổi không khí (Thời gian/giờ) | 3 đến 10 | 5 đến 20 | 100 đến 200 | 3 đến 10 | 3 đến 10 | 1 lần mỗi phút trở lên | 3 đến 10 | 3 đến 10 | 3 đến 10 | 6 | ||||
| Tốc độ gió trung bình (m/s) | 0,5±0,1 | – | – | 0,5±0,1 | 0,5 đến 1,5 | 1±0,2 | 0,5±0,1 | 0,5±0,25 | 0,5 đến 1,5 | 0,75 đến 1 | ||||
| Hằng số thời gian | – | 660 hoặc ít hơn | 660 hoặc ít hơn | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| Nhiệt dung riêng (J/g-K) | 1.003 | 1.003 | 1.003 | 1.006 | 1.006 | 1.003 | 1.003 | 1.003 | 1.003 | – | – | |||
| Phạm vi cài đặt nhiệt độ | Nhiệt độ môi trường + 20℃ và 300℃ | – | – | – | Nhiệt độ môi trường + 20℃ đến 300℃ | – | – | Lên đến 200℃ | ||||||
| Độ chính xác kiểm soát nhiệt độ | Nhiệt độ cài đặt ±1℃ | – | – | Lên đến 100℃:±1℃ 125 đến 300℃:±2℃ |
Nhiệt độ cài đặt ±1℃ | Lên đến 100℃:±1℃ 125 đến 300℃:±2℃ |
– | |||||||
Phân bố nhiệt độ
Phân bố nhiệt độ được thể hiện là sự chênh lệch giữa nhiệt độ tối đa và tối thiểu tại chín điểm đặc biệt, được chỉ định trong tiêu chuẩn.
Phân bố nhiệt độ chấp nhận được được định nghĩa như sau:
| Nhiệt độ thử nghiệm T (℃) | Phân bố nhiệt độ (℃) |
|---|---|
| T ≦ 100 | 2 hoặc ít hơn |
| 100 < T ≦ 200 | 4 hoặc ít hơn |
| 200 < T ≦ 300 | 6 hoặc ít hơn |
Phương pháp đo lường
Điểm đo phân bố nhiệt độ
Phân bố nhiệt độ được đo tại tám đỉnh của khối lập phương được tạo thành bởi các mặt phẳng nằm cách mỗi thành buồng thử nghiệm 70 mm bên trong và tại một điểm bổ sung ở tâm buồng thử nghiệm, tạo thành tổng cộng chín vị trí. Sau khi nhiệt độ đủ ổn định, nhiệt độ được đo tại chín điểm trong 24 giờ và thu được sự chênh lệch giữa nhiệt độ cao nhất và thấp nhất. Biến động nhiệt độ môi trường trong khoảng thời gian 24 giờ phải nằm trong khoảng ±10℃ hoặc thấp hơn nhiệt độ cài đặt và trong phạm vi ±5% nhiệt độ cài đặt.
*Nhiều “lò nướng” trên thị trường không đáp ứng được yêu cầu tiêu chuẩn nêu trên và việc nhận biết những điểm này rất quan trọng nếu cần thử nghiệm theo các tiêu chuẩn thử nghiệm.
Điều kiện thử nghiệm
Điều kiện thử nghiệm phụ thuộc vào vật liệu mẫu thử nghiệm và tiêu chuẩn tương quan được sử dụng trong thử nghiệm.
Hơn nữa, các điều kiện thử nghiệm được mô tả như sau trong mỗi tiêu chuẩn:
- JIS K 6257 (Cao su)Thời gian và nhiệt độ được chọn từ danh sách được chỉ định trong JIS K 6250, tùy thuộc vào loại cao su.
- JIS K 7212 (Nhựa)Nhiệt độ mà mẫu vật lão hóa trong khoảng thời gian thử nghiệm thích hợp được chọn.*Thời gian thử nghiệm không được chỉ định rõ ràng.
Loại thử nghiệm (Cao su JIS K 6257/ISO 188)
Có hai loại thử nghiệm: Thử nghiệm lão hóa tăng tốc (Tại phương pháp) và Thử nghiệm khả năng chịu nhiệt (phương pháp Hr).
- Thử nghiệm lão hóa tăng tốcTrong thử nghiệm này, mẫu vật được thử nghiệm ở nhiệt độ cao hơn so với điều kiện sử dụng thực tế, để tái tạo các tác động của quá trình lão hóa tự nhiên trong thời gian ngắn.
- Thử nghiệm khả năng chịu nhiệtTrong thử nghiệm này, mẫu vật được thử nghiệm ở nhiệt độ tương tự như nhiệt độ mà mẫu vật thực sự sẽ tiếp xúc, trong điều kiện sử dụng thực tế.
Đánh giá
Đối với cao su
Các tính chất vật lý của mẫu vật thử nghiệm được đo sau khi quá trình lão hóa hoàn tất. Sau đó, sự thay đổi từ giá trị lão hóa trước được tính toán để kiểm tra các đặc tính lão hóa nhiệt.
Tốc độ thay đổi các tính chất vật lý khác ngoài độ cứng được tính toán bằng cách sử dụng công thức sau.
Tốc độ giữ lại được tính toán bằng cách sử dụng công thức sau.
Độ cứng được tính bằng cách sử dụng công thức sau.
- AC:Tỷ lệ thay đổi sau khi lão hóa so với các đặc tính vật lý trước khi lão hóa
- AR:Tỷ lệ duy trì sau khi lão hóa so với các đặc tính vật lý trước khi lão hóa
- X0:Độ pH trung bình
