عمر پلاستیک ها در شهرهای مختلف ایران

مقدمه

یکی از پارامترهای مورد بررسی در آزمون ودرینگ، شدت تابش نور UV است. شدت این نور باید با نور واقعی در فضای باز معادل سازی شود. در مقاله 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. همان طور که در شکل ۱ مشاهده می شود این انرژی در هر نقطه ای از جهان متفاوت است که مقادیر آن روی شکل مشخص شده است. انرژی تابش خورشید معمولاً در واحد (kLy (Kilolangley بیان می شود. تبدیل به واحدهای دیگر انرژی به صورت زیر امکان پذیر است:

میزان انرژی خورشید در ایران

 کشور ایران در میان مدارهای ۲۵ تا ۴۰ درجه عرض شمالی قرار گرفته است و در منطقه ای 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

همان طور که در مقدمه گفته شد، میزان UV در هرکدام از ماه‌های سال و نیز مکان‌های مختلف با یک دیگر فرق دارند. این موضوع در نمودارهای زیر مشخص است و نشان می دهد که مقادیر UV-A و UV-B در ماه‌های مختلف سال در مناطق مختلف ایران متفاوت است.

همان طور 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 می دهد. طبق شکل ماکزیمم مقدار تابش در ماه ژوئن و جولای و مقدار مینیمم متوسط روزانه در دسامبر مشاهده می شود.

به طور خاص میزان سالیانه شدت پرتو فرابنفش در اصفهان با آب وهوای گرم و خشک ۱۰^۵×۵۷۹ ژول بر مترمربع است. در شهر یزد این مقدار به دلیل آب و هوای خشک تر نسبت به اصفهان برابر با ۱۰^۵×۸۷۹٫۶ ژول بر مترمربع است.

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

همان طور که در مقاله قبل اشاره شد در دستگاه تست شرایط جوی تسریع یافته برای تست کرن پلاستیک ها از حیث دوام آن‌ها در برابر نور UV از لامپ های 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 مورد نظر در دستگاه تحت آن شرایط بماند تا شرایط واقعی فضای باز شبیه سازی شود؟

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 پیگمنت ها مورد مطالعه است، ۴۲۰ نانومتر به کار می‌رود. حال به عنوان مثال برای شرایط اصفهان با شدت سالیانه تابش فرابنفش  ۱۰^۵×۵۷۹ ژول بر مترمربع، یک لامپ زنون با شدت ۰٫۳۵ وات بر متر مربع در طول موج ۳۴۰ نانومتر استفاده می شود که برای معادل سازی آن با شرایط واقعی در طول یک سال، باید ۴۵۹٫۵۲ ساعت (تقریبا ۱۹ روز) در دستگاه باشد. هم چنین حدود ۰٫۰۱ از انرژی تابش فرابنفش در طول موج ۳۴۰ نانومتر یا محدوده UV-A قرار دارد. بر همین اساس محاسبه مدت زمان تست به روش زیر است:

به عنوان مثالی دیگر، برای شهر یزد با شدت سالیانه تابش فرابنفش ۱۰^۵×۸۷۹٫۶  ژول بر مترمربع طبق محاسبات زیر باید ۲۹ روز در دستگاه باشد تا شرایط آب وهوایی شهر یزد شبیه سازی شود.

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.

منابع:

https://fa.wikipedia.org/wiki

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

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

http://journal.nkums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-25-99&slc_lang=fa&sid=1

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

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

https://www.gabriel-chemie.com/downloads/folder/Gewaechshausfolien_en.pdf

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

گردآورنده:

اسما نورمحمد