מאיצים את (השפעת) קרינת השמש

שיתוף ב facebook
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin

איך נוכל לדעת כמה זמן יחזיק המוצר שלנו תחת השמש היוקדת? מרכז הפלסטיקה והגומי הצטייד לאחרונה במכשיר QUV חדש ומציע מבחר בדיקות בלייה מואצת ואפיון החומר. בעזרתם נאפיין את הפגיעה, נלמד על אורך חיי המוצר ונרכיב לו את חבילת ההגנה המתאימה

תמונה 1: השפעת קרינת ה-UV על מוצרים שונים. (מקור:  Q-LAB)

מה לא נאמר על השמש שלנו, מקור החיים והחום, מרכז מערכת הכוכבים שלנו? אם אתם אוהבי קיץ, גם אתם בוודאי מתענגים על כל קרן שמש שמפציעה בין העננים והגשמים. בשנים האחרונות גדלה המודעות גם לסכנות אותן מביאה השמש, והנזקים אותם היא גורמת לנו וכמובן לפלסטיק שאנחנו מייצרים. מוצרים שונים ליישומי חוץ חשופים לפגעי מזג האוויר ולקרינת השמש ואורך חייהם מתקצר. אז מה יש בה, בקרינת השמש, שכל כך מזיק לפלסטיק?

קרינת השמש – הרבה יותר מצבעי הקשת

ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית רחב מאוד וניתן לחלק אותו לסוגי קרינה שונים, הנבדלים זה מזה באורך גל הקרינה. ככל שאורך הגל ארוך יותר, כך האנרגיה שלו היא נמוכה יותר והנזק שהקרינה יכולה לעשות הוא קטן יותר. קרינת רדיו, לדוגמה היא בעלת אורך גל של אלפי מטרים לעומת קרינת הרנטגן שאורך הגל שלה הוא אנגסטרמים בודדים בלבד (10-10 מטר).

2% מקרינת השמש הם קרינה אולטרה סגולה, (UV) 49% הם הקרינה הנראית (אור לבן) ושאר 49% הם קרינה אינפרה אדומה (IR). רק כ-47% מכל האנרגיה הזו מגיעים בסופו של דבר אל האדמה. שאר האנרגיה נבלעת באטמוספרה או מוחזרת בחזרה לחלל.

קרינת השמש אינה אחידה בכל העולם, ומשתנה לאורך עונות השנה ושעות היממה. אזורים הקרובים יותר לקו המשווה נחשפים לקרינה חזקה הרבה יותר מאשר אזורי הקטבים (תמונה 2).

תמונה 2: פיזור קרינת השמש על פני כדה”א. אזורים אדומים מקבלים קרינה חזקה יותר מאשר אזורים ירוקים. (מקור: Global Solar Atlas).
קרינת UV – המזיקה השקטה

אומנם רק 2% מקרינת השמש הם קרינת ,UV אך היא גורמת לבלייה ולנזקים. את הקרינה ניתן לחלק לשלושה חלקים: UVA, UVB, UVC. קרינת ה-UVC מסוננת כמעט כולה ולא מגיעה אל כדור הארץ, אולם קרינות UVA ו-UVB מגיעות.

כאשר קרינה זו מגיעה אל הפלסטיק היא אנרגטית מספיק לגרום לחיתוך של שרשראות הפולימר ולקיצורן. כתוצאה מכך, אנו נראה ירידה בתכונות המכאניות של הפולימר. השינוי יתבטא גם בשינוי בצבע שיהפוך לדהוי יותר, יצהיב או ילבין עם הזמן (תמונה 1). כאשר יצרן מוצרים לשימוש חיצוני רוצה לתת אחריות על המוצר, הוא חייב לדעת כמה זמן יוכל המוצר לעמוד בשמש ובפגעי מזג האוויר באופן כללי. היצרן אינו יכול להמתין מספר שנים, עד אשר הקרינה תפגע בצורה משמעותית במוצר, הוא חייב תשובות מהירות יותר ולכן נעזרים בבדיקות האצה.

בדיקות בלייה מואצת

לאחרונה, התחדש מרכז הפלסטיקה והגומי במכונת בלייה מואצת (QUV) חדשה. זו מצטרפת לציוד בלייה נוסף שקיים במרכז. המכונה חושפת את המוצר לקרינת UVA או UVB ולמחזורים של לחות בהתאם לדרישות התקן השונות. כך מתאפשר תהליך בלייה מואץ המדמה את התנהגות המוצר במשך תקופה ארוכה בהרבה בסביבה הפתוחה.

אפיון השפעת הקרינה על תכונות המוצר

לאחר שחשפנו את המוצר לבליה מואצת, נאפיין את השפעתה עליו. התכונה הראשונה והבולטת ביותר לעין היא מידת ההצהבה. הדבר חשוב במיוחד במוצרים ליישומי חוץ שצריכים לשמור על צבעם לאורך זמן: רכבים, ריהוט גן, לוחות לקירוי ועוד. ע”י שימוש בקורא צבע, ניתן למדוד את אינדקס ההצהבה, YI, ולהחליט מה הגבול שבו המוצר נחשב לא תקין.

נאפיין גם את הפגיעה בתכונות המכאניות. ביריעות לחקלאות, לדוגמא, פריכות, נטייה לקרע ולסדקים בנוסף לשינוי הצבע.

 

תמונה 3: בדיקת FTIR המראה את גדילת הפיק הקרבוניליים (מסומן) על דוגמאות לאחר חשיפה בזמנים שונים.

ולבסוף, בדיקה במכשיר ה-FTIR  תספק לנו תובנה על השינוי הכימי שהתרחש בפולימר ותעזור לנו לכמת אותו. אחרי החשיפה נראה עלייה בפיק הקרבונילי אשר מעיד על חיתוך השרשראות (תמונה 3). אפיון ויזואלי לסדקים מיקרוניים ניתן לראות בתמונות ממיקרוסקופ SEM (תמונה 4). בהתאם לתוצאות נוכל לדעת האם חבילת תוספי ה-UV במוצר אכן עשתה את עבודתה נאמנה, ובמידה ולא, כיצד יש לשנותה.

תמונה 4: תמונות SEM של דגמים סדוקים לאחר בלייה מואצת.

למידע נוסף:

מרכז הפלסטיק והגומי לישראל, עודד מרוז מנכ”ל המרכז, 050-478-2782,  [email protected]

שיתוף ב facebook
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin