تأثیرات تابش خورشیدی بر الیاف و قطعات پلاستیکی

یکی از موضوعات تأثیرگذار در فیزیک ساختمان‌ها و همچنین الیاف و قطعات پلاستیکی، تابش خورشیدی است. این تابش که به دو صورت مستقیم و انتشاری صورت می‌گیرد، اثرات مختلفی را روی الیاف و همچنین قطعات پلاستیکی دارد. این قطعات به‌مرورزمان و با تابش انرژی خورشید، دچار فرسودگی شده و با مشکلات مختلفی مواجه می‌شوند.

در این مقاله قصد داریم به بررسی موضوع تأثیر تابش خورشیدی بر الیاف و همچنین قطعات پلاستیکی بپردازیم. درصورتی‌که علاقه‌مند به این موضوع هستید و می‌خواهید دانش خود را در این زمینه افزایش دهید تا انتها با ما همراه باشید.

الیاف پلاستیکی چیست؟

برای بررسی تأثیر تابش خورشیدی بر قطعات پلاستیکی و همچنین الیاف آن‌ها، ابتدا باید با الیاف پلاستیکی آشنا شویم. الیاف پلاستیکی یکی از انواع الیاف‌های مختلف است که در صنعت ساختمان‌سازی و … برای مقاوم‌سازی بتن‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. این الیاف با ترکیب به همراه بتن، دوام و پایداری آن را افزایش داده و از هم گسیختن آن را نیز کاهش می‌دهد.

استفاده از الیاف پلاستیکی هزینه پایینی داشته و مقاومت بالایی در برابر انواع ضربه‌های مختلف، انقباض و جمع‌شدگی بتن، خوردگی و … به وجود می‌آورد. از این الیاف برای میکس ملاط‌های ترمیمی، سازه‌های بتنی، کف‌سازی انبارها و ساختمان‌های نظامی، عرشه پل‌های فلزی و بتنی و … استفاده می‌شود.

نمونه از الیاف پلاستیکی
نمونه از الیاف پلاستیکی

تابش خورشیدی چیست؟

اما موضوع اصلی این مقاله در خصوص تابش خورشیدی و همچنین بررسی تأثیرات آن روی الیاف و قطعات پلاستیکی است. همان‌طور که گفته شد این تابش به دو صورت تابش مستقیم نور خورشید و تابش انتشاری انجام می‌شود.

تابش مستقیم خورشید، تغییر جهت نداشته و مستقیماً به سطح زمین و قطعات پلاستیکی برخورد می‌کند. این انرژی مستقیماً به داخل ساختمان نفوذ کرده و به‌راحتی قابلیت تبدیل شدن به الکتریسیته را توسط سلول‌های خورشیدی دارد. قرار گرفتن طولانی‌مدت قطعات پلاستیکی در برابر این نوع تابش، زنجیره‌های پلیمری و همچنین پیوندهای شیمیایی ترکیبات پلاستیکی را از بین برده و باعث ایجاد رادیکال‌های آزاد می‌شود. به این شکل پس از مدتی این قطعات، تغییر رنگ داده و پس از مدت‌زمان نسبتاً طولانی‌تری، تجزیه می‌شوند.

تاثیرات تابش خورشیدی بر قطعات پلاستیکی و الیاف آن‌ها

پلاستیک و الیاف آن‌ها، یکی از پرکاربردترین دسته‌های پلیمرها هستند. این نوع پلیمرها در برابر شرایط مختلف جوی و محیطی مانند تغییر دما، تابش خورشیدی، آلاینده‌های موجود و … پایدار نبوده و دچار تغییرات ظاهری مختلفی مانند تغییر رنگ و همچنین تضعیف‌شدگی می‌شوند.

اصلی‌ترین دلیل این تأثیرات، نور UV یا همان اشعه فرابنفش است. این اشعه که توسط تابش خورشیدی بر سطح قطعات پلاستیکی و پلیمری برخورد می‌کند، باعث ورقه‌ای شدن آن‌ها، تغییر خواص فیزیکی و همچنین شکنندگی شده و درصورتی‌که این تابش ادامه داشته باشد، در نهایت باعث تجزیه پلاستیک خواهد شد.

علاوه بر نور خورشید و اشعه فرابنفش، عوامل دیگری نیز روی قطعات پلاستیکی و الیاف آن‌ها تأثیرگذار هستند. این عوامل شامل دما، رطوبت، گردوغبار و آلاینده‌های مختلف می‌شود؛ به‌عنوان‌مثال درصورتی‌که قطعات پلاستیکی در معرض گرما و همچنین سرمای شدیدی قرار بگیرند، دچار تغییر در ساختار پلیمری خود شده و آسیب‌های مختلفی به آن‌ها وارد می‌شود.

از طرفی رطوبت نیز می‌تواند اثرات مختلفی روی این قطعات داشته باشد. قطرات آب روی الیاف و قطعات پلاستیکی، تأثیر تابش خورشیدی یا همان اشعه UV را چندین برابر کرده و باعث ایجاد رادیکال‌های آزاد در این قطعات می‌شود؛ به همین دلیل روند تخریب پلیمرها در مناطق خشک، بسیار آهسته‌تر از مناطق مرطوب خواهد بود.

تاثیر تابش خورشیدی بر الیاف و قطعات پلاستیکی
تاثیر تابش خورشیدی بر الیاف و قطعات پلاستیکی

مقاوم‌سازی الیاف و قطعات پلاستیکی در برابر تابش خورشیدی

به دلیل جلوگیری از اثر تابش خورشیدی بر قطعات پلاستیکی و همچنین الیاف آن‌ها، از پایدارکننده‌های مختلفی استفاده می‌شود. این پایدارکننده‌ها که اصولاً پایدارکننده‌های آب‌وهوا (Weathering) نام دارند، با مواد پلیمری قطعات پلاستیکی ترکیب شده و ماده‌ای پایدار را ایجاد می‌کنند.

این ترکیبات شیمیایی شباهت زیادی با کرم‌های ضدآفتاب که پوست را از اشعه UV محافظت می‌کنند، دارد. این ترکیبات که برای مقاوم‌سازی الیاف و قطعات پلاستیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند، علاوه بر نور UV و تابش خورشیدی، این قطعات را از شرایط محیطی دیگری مانند رطوبت، دما، آلاینده‌ها و … نیز محافظت می‌کند.

جاذب‌ها و پایدارکننده‌های نور UV

از جمله موادی که در الیاف و قطعات پلاستیکی به‌منظور مقاوم‌سازی آن‌ها در برابر اثرات اشعه UV استفاده می‌شود، جاذب‌ها و پایدارکننده‌های نور UV هستند. جاذب‌های نور، اشعه UV (فرابنفش) خورشید را جذب کرده و آن را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کنند. این انرژی توسط ماتریس پلیمری انتشار یافته و برای بهره‌برداری آماده می‌شود. از جمله جاذب‌های نور UV می‌توان به کربن سیاه و تیتانیوم دی‌اکسید اشاره کرد.

پایدارکننده‌های نور UV نیز از جمله ترکیباتی هستند که باعث متوقف کردن فرایند تخریب پلیمرها از طریق ایجاد رادیکال‌های آزاد می‌شوند. این مواد در قطعات پلاستیکی خودروها مانند داشبورد، موانع ترافیکی سطح جاده‌ها و … که در طولانی‌مدت در برابر تابش خورشیدی قرار می‌گیرند، استفاده می‌شود.

استفاده از دوده برای پایدار کننده uv
استفاده از دوده برای پایدار کننده uv

بررسی مقاومت قطعات پلاستیکی در برابر تابش خورشیدی

تولیدکنندگان الیاف و قطعات پلاستیکی، برای تست و ارزیابی مقاومت قطعات تولید شده خود از آزمایش‌هایی با متغیرهای مختلف استفاده می‌کنند. این آزمایش‌ها در مدت‌زمان کوتاهی مقاومت قطعات پلاستیکی را مورد آزمایش قرار می‌دهد.

این آزمایش‌ها شامل متغیرهایی مانند چرخه نور، عرض جغرافیایی، ارتفاع، شرایط محلی، تغییرات فصلی و … می‌شود. در مقابل و در روش دیگر ارزیابی، استفاده از آزمون شرایط جوی تسریع یافته است. این روش از متغیرهای کمتری برخوردار بوده بااین‌حال عملکرد بالایی در تست و بررسی تأثیرات تابش خورشیدی بر الیاف و قطعات پلاستیکی دارد.

دستگاه تست شرایط محیطی تسریع شده
دستگاه تست شرایط محیطی تسریع شده

جمع‌بندی

تابش خورشیدی یکی از عواملی است که باعث ایجاد تغییرات ظاهری و ساختاری مختلفی در قطعات پلاستیکی می‌شود. محافظت از این تأثیرات با استفاده از جاذب‌های نور UV و همچنین پایدارکننده‌های مختلف انجام می‌شود که تاثیرات زیادی در افزایش طول عمر پلیمرها و قطعات پلاستیکی مختلف خواهد داشت.

در این مقاله به بررسی تأثیرات تابش خورشیدی بر الیاف و قطعات پلاستیکی و همچنین نحوه مقاوم‌سازی و انجام آزمایش‌های مختلف روی آن‌ها پرداختیم. درصورتی‌که نیاز به راهنمایی یا مشاوره بیشتری در این زمینه دارید، می‌توانید با مشاورین و کارشناسان ما در تماس باشید.

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.