عمر پلاستیکها در شهرهای مختلف ایران

مقدمه

یکی از پارامترهای مورد بررسی در آزمون ودرینگ، شدت تابش نور uv می‌باشد. شدت این نور باید با نورواقعی در فضای باز معادل سازی شود. در نوشته‌ی قبل به معرفی تست شرایط آب و هوایی تسریع یافته اشاره شد. میزان پرتوی فرابنفش در روی زمین به چند عامل از جمله ارتفاع از سطح دریا، عرض جغرافیایی، میزان انعکاس زمین، پوشش آسمان و  فصل یا ماه‌های سال بستگی دارد. انرژی تابشی سالانه خورشید، بستگی به شرایط هواشناسی دارد و می‌تواند بر اساس مکان در معرض قرار گیری، کاملا متفاوت باشد. همانطور که در شکل ۱ مشاهده می‌شود این انرژی در هر نقطه‌ای از جهان متفاوت است که مقادیر آن روی شکل مشخص شده است. انرژی تابش خورشید معمولا در واحد (kLy (Kilolangley بیان می‌شود. تبدیل به واحدهای دیگر انرژی به صورت زیر امکان پذیر است:

تبدیل واحد شدت تابش خورشید

شکل 1: میزان انرژی تابش خورشید در مناطق مختلف جهان بر حسب kLy/year

شکل ۱: میزان انرژی تابش خورشید در مناطق مختلف جهان بر حسب kLy/year                                                         

میزان انرژی خورشید در ایران

 کشور ایران در میان مدارهای ۲۵ تا ۴۰ درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه‌ای واقع شده که به لحاظ دریافت انرژی خورشیدی در میان نقاط جهان در بالاترین رده‌ها قرار دارد. میزان تابش خورشیدی در ایران بین ۱۸۰۰ تا ۲۲۰۰ کیلووات ساعت بر مترمربع در سال (kLy 189-155) تخمین زده شده است که البته بالاتر از میزان میانگین جهانی است. در ایران به طور میانگین سالیانه بیش از ۲۸۰ روز آفتابی گزارش شده است که بسیار قابل توجه است.

میزان انرژی خورشید/یو وی در مناطق مختلف ایران

همانطور که در مقدمه گفته شد، میزان UV در هرکدام از ماه‌های سال و نیز مکان‌های مختلف با یکدیگر فرق دارند. این موضوع در نمودارهای زیر مشخص است و نشان می‌دهد که مقادیر UVA و UVB در ماه‌های مختلف سال در مناطق مختلف ایران متفاوت می‌یاشد.

شکل ۳: مقادیر UV-A به صورت میانگین ماهانه طی یک دوره یک ساله در اهواز- سال ۱۳۸۷

شکل 4: میانگین شدت تابش UV-A بر حسب W/m2 در ماه‌های مختلف سال در بجنورد-سال 1392

شکل ۴: میانگین شدت تابش UV-A بر حسب W/m2 در ماه‌های مختلف سال در بجنورد-سال ۱۳۹۲

شکل 5: میانگین شدت اشعه ماوراء بنفش نوع A بر حسب وات بر متر مربع در فصل‌های مختلف در بجنورد-سال 1392

شکل ۵: میانگین شدت اشعه ماوراء بنفش نوع A بر حسب وات بر متر مربع در فصل‌های مختلف در بجنورد-سال ۱۳۹۲

شکل 6: میانگین شدت پرتوهای UV-A در ماه‌های مختلف سال 1390 در شهر همدان

شکل ۶: میانگین شدت پرتوهای UV-A در ماه‌های مختلف سال ۱۳۹۰ در شهر همدان

همانطور که از نمودارها مشخص است، بالاترین مقدار یووی نوع A در فصل‌ها و ماه‌های گرم سال رخ می‌دهد. همچنین در مناطق با آب و هوای معتدل و کوهستانی مانند بجنورد میزان پرتوی فرابنفش نسبت به مناطق گرم و مرطوب مانند اهواز کمتر است.

شکل ۷ مقادیر متوسط تابش روزانه رسیده به سطح افقی زمین در ماه‌های مختلف سال در اصفهان بین سال‌های ۸۴ تا ۸۷ را نشان می‌دهد. طبق شکل ماکزیمم مقدار تابش در ماه ژوئن و جولای و مقدار مینیمم متوسط روزانه در دسامبر مشاهده می‌شود.

شکل 7 مقادیر متوسط تابش روزانه رسیده به سطح افقی زمین در ماه‌های مختلف سال در اصفهان بین سال‌های 84 تا 87

شکل ۷ مقادیر متوسط تابش روزانه رسیده به سطح افقی زمین در ماه‌های مختلف سال در اصفهان بین سال‌های ۸۴ تا ۸۷

به طور خاص میزان سالیانه شدت پرتوفرابنفش در اصفهان با آب وهوای گرم و خشک ۱۰۵×۵۷۹ ژول بر مترمربع است. در شهر یزد این مقدار به دلیل آب و هوای خشکتر نسبت به اصفهان برابر با ۱۰۵×۸۷۹٫۶ ژول بر مترمربع است.

چند ساعت قرارگرفتن قطعه پلیمری در دستگاه ودرینگ معادل با یک سال قرار دادن آن در شرایط واقعی است؟

همانطور که در نوشته قبل اشاره شد در دستگاه تست شرایط جوی تسریع یافته برای تست کرن پلاستیکها از حیث دوام آن‌ها در برابر نور uv از لامپهای مختلف استفاده می شود. نکته جالب این که بهتر است برای آب و هوای گرم و مرطوب از لامپ زنون و برای مناطق بسیار گرم و خشک از لامپ‌های فلورسنت UV استفاده شود. هر کدام از این لامپ ها شدت تابش و طول موج مشخصی دارند. حال سؤال بزرگ این است که اگر از شدت تابش لامپ مشخصی با طول موج در محدوده UV استفاده شود، چه مدت زمان باید قطعه موردنظر در دستگاه تحت آن شرایط بماند تا شرایط واقعی فضای باز شبیه سازی شود؟

شکل 8: نمایی از قرار دادن نمونه‌ها در دستگاه تست uv و نمونه‌های قرارگرفته در فضای باز

شکل ۸: نمایی از قرار دادن نمونه‌ها در دستگاه تست uv و نمونه‌های قرارگرفته در فضای باز

در تست‌هایی که از لامپ‌های زنون استفاده می‌شود، رایج ترین شدت تابش مورد استفاده ۰٫۳۵ یا ۰٫۵۵ وات بر متر مربع در ۳۴۰ یا ۴۲۰ نانومتر است. زمانی که تخریب فیزیکی مد نظر است ۳۴۰ نانومتر و زمانی که تخریب رنگ‌ها و پیگمنت‌ها مورد مطالعه است،۴۲۰ نانومتر به کار می‌رود. حال به عنوان مثال برای شرایط اصفهان با شدت سالیانه تابش فرابنفش  ۱۰۵×۵۷۹ ژول بر مترمربع، یک لامپ زنون با شدت ۰٫۳۵ وات بر متر مربع در طول موج ۳۴۰ نانومتر استفاده می‌شود که برای معادل سازی آن با شرایط واقعی در طول یک سال، باید ۴۵۹٫۵۲ ساعت (تقریبا ۱۹ روز) در دستگاه باشد. همچنین حدود ۰٫۰۱ از انرژی تابش فرابنفش در طول موج ۳۴۰ نانومتر یا محدوده UVA قرار دارد. بر همین اساس محاسبه مدت زمان تست به روش زیر است:

محاسبه تعداد ساعات قرار گرفتن در دستگاه ودرینگ

به عنوان مثالی دیگر، برای شهر یزد با شدت سالیانه تابش فرابنفش ۱۰۵×۸۷۹٫۶  ژول بر مترمربع طبق محاسبات زیر باید ۲۹ روز در دستگاه باشد تا شرایط آب وهوایی شهر یزد شبیه سازی شود.

محاسبه تعداد ساعات قرار گرفتن در دستگاه ودرینگ

بعد از قرار گرفتن به مدت ۱۹ و یا ۲۹ روز در دستگاه ودرینگ، نمونه باید جهت بررسی تغییر در ویژگی‌ها از جمله تغییر رنگ یا تغییر در استحکام کششی و غیره مورد ارزیابی قرار گیرد. این موضوع در نوشته بعدی بررسی می‌گردد.

 

مراجع

https://fa.wikipedia.org/wiki

http://gep.ui.ac.ir/article_18458.html

https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=101659

https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=206333

Bouzarjomehri, F. and V. Tsapaki, Measurement of solar ultraviolet radiation in Yazd, Iran. International Journal of Radiation Research, 2012. 10(3/4): p. 187.

.Crewdson, M., Outdoor weathering must verify accelerated testing. Q-Lab Weathering Research Service, 2008. 1005: p. 33034-172

.Tavakoli, M. and Z. Shahi, Solar ultraviolet radiation on the ground level of Isfahan. 20

journal.nkums.ac.ir/article-1-120-fa.pdf

http://www.intertek.com/uploadedFiles/Intertek/Divisions/Commercial_and_Electrical/Media/PDF/Performance_Testing/Intertek-Weathering-Methodology-WP.pdf

http://www.strenometer.dk/Files/Downloads/Guidebook.pdf

گردآورنده:

اسما نورمحمد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *