Ускоренное старение
Ускоренное старение — это испытание, при котором используются отягчающие условия тепла, влажности, кислорода, солнечного света, вибрации и т. д. для ускорения нормальных процессов старения предметов. Он используется для определения долгосрочных последствий ожидаемого уровня стресса за более короткое время, обычно в лаборатории с помощью контролируемых стандартных методов испытаний . Он используется для оценки срока полезного использования продукта или срока его годности , когда фактические данные о сроке службы недоступны. Это происходит с продуктами, которые не существовали достаточно долго, чтобы отработать свой срок службы: например, новый тип автомобильного двигателя или новый полимер для сменных соединений.
Физические испытания или химические испытания проводятся путем подвергания продукта воздействию
- репрезентативные уровни стресса в течение длительных периодов времени,
- необычно высокий уровень стресса, используемый для ускорения эффектов естественного старения, или
- уровни стресса, которые намеренно вызывают неудачи (для дальнейшего анализа).
Механические части работают на очень высокой скорости, намного превышающей ту, которую они могли бы получить при обычном использовании. Полимеры часто хранят при повышенных температурах, чтобы ускорить химическое разрушение. экологические камеры Часто используются .
Кроме того, испытуемое устройство или материал могут подвергаться быстрым (но контролируемым) изменениям температуры, влажности, давления, деформации и т. д. Например, циклы тепла и холода могут имитировать эффект смены дня и ночи в течение нескольких часов или минут.
Библиотечно-архивная наука
[ редактировать ]Ускоренное старение также используется в библиотечной и архивной науке. В этом контексте материал, обычно бумага, подвергается экстремальным условиям, чтобы ускорить процесс естественного старения. Обычно экстремальные условия включают повышенную температуру, но также существуют тесты с использованием концентрированных загрязняющих веществ или интенсивного света. [1] Эти тесты могут использоваться для нескольких целей.
- Прогнозировать долгосрочные последствия конкретных консервационных процедур. В таком тесте обработанная и необработанная бумага подвергается воздействию единого набора фиксированных стандартизированных условий. Затем эти два показателя сравниваются, чтобы определить, оказывает ли обработка положительное или отрицательное влияние на срок службы бумаги. [1]
- Изучить основные процессы гниения бумаги. Цель такого теста не в том, чтобы предсказать конкретный результат для определенного типа бумаги, а в том, чтобы лучше понять химические механизмы распада. [1]
- Прогнозировать срок службы определенного типа бумаги. В ходе такого испытания образцы бумаги обычно подвергаются воздействию нескольких повышенных температур и постоянного уровня относительной влажности, эквивалентного относительной влажности, при которой они будут храниться. Затем исследователь измеряет соответствующее качество образцов, например, устойчивость к складыванию, при каждой температуре. Это позволяет исследователю определить, сколько дней при каждой температуре требуется для достижения определенного уровня разложения. На основе собранных данных исследователь экстраполирует скорость, с которой образцы могут разлагаться при более низких температурах, например тех, при которых бумага хранилась бы в нормальных условиях. Теоретически это позволяет исследователю предсказать срок службы бумаги. Этот тест основан на уравнении Аррениуса . Однако этот тип теста часто подвергается критике. [1]
Не существует единого рекомендуемого набора условий, при которых следует проводить эти испытания. Фактически, использовались температуры от 22 до 160 градусов Цельсия, относительная влажность от 1% до 100% и продолжительность испытаний от одного часа до 180 дней. [1] ISO 5630-3 рекомендует ускоренное старение при 80 градусах Цельсия и относительной влажности 65%. [2] при использовании фиксированного набора условий.
Помимо различий в условиях, которым подвергаются бумаги, существует также множество способов организации теста. Например, вместо того, чтобы просто помещать отдельные листы в камеру с климат-контролем, Библиотека Конгресса рекомендует запечатывать образцы в герметичную стеклянную пробирку и выдерживать бумаги в стопках, что больше похоже на то, как они могут стареть под воздействием холода. в обычных обстоятельствах, а не на отдельных листах. [3]
История
[ редактировать ]Методика искусственного ускорения порчи бумаги за счет нагревания была известна к 1899 г., когда ее описал В. Герцберг. [1] Ускоренное старение было дополнительно усовершенствовано в 1920-х годах: тесты с использованием солнечного света и повышенных температур использовались для оценки долговечности различных бумаг в США и Швеции. В 1929 году Р. Х. Раш разработал часто используемый метод, согласно которому 72 часа при температуре 100 градусов по Цельсию считаются эквивалентными 18–25 годам естественного старения. [1]
В 1950-х годах исследователи начали подвергать сомнению обоснованность тестов на ускоренное старение, основанных на сухом тепле и единой температуре, указывая на то, что относительная влажность влияет на химические процессы, вызывающие деградацию бумаги, и что реакции, вызывающие деградацию, имеют разные энергии активации . Это побудило таких исследователей, как Баер и Линдстрем, пропагандировать методы ускоренного старения с использованием уравнения Аррениуса и реалистичной относительной влажности. [1]
Критика
[ редактировать ]Методы ускоренного старения, особенно те, которые используют уравнение Аррениуса, в последние десятилетия часто подвергались критике. Хотя некоторые исследователи утверждают, что уравнение Аррениуса можно использовать для количественного прогнозирования срока службы протестированных бумаг, [4] другие исследователи с этим не согласны. Многие утверждают, что этот метод не может предсказать точную продолжительность жизни протестированных статей, но его можно использовать для ранжирования статей по постоянству. [5] [6] Некоторые исследователи утверждают, что даже такие рейтинги могут быть обманчивыми и что подобные тесты на ускоренное старение можно использовать только для того, чтобы определить, оказывает ли конкретная обработка или качество бумаги положительное или отрицательное влияние на долговечность бумаги. [7]
Для такого скептицизма есть несколько причин. Одним из аргументов является то, что при более высоких температурах происходят совершенно разные химические процессы, чем при более низких, а это означает, что процесс ускоренного старения и процесс естественного старения не параллельны. [1] [7] [8] Другая причина заключается в том, что бумага — это «сложная система». [5] а уравнение Аррениуса применимо только к элементарным реакциям. Другие исследователи критикуют способы измерения ухудшения качества в ходе этих экспериментов. Некоторые отмечают, что не существует стандартного момента, при котором документ считается непригодным для использования в библиотечных и архивных целях. [8] Другие утверждают, что степень корреляции между макроскопическими механическими свойствами бумаги и молекулярным химическим разрушением убедительно не доказана. [5] [9] Были задокументированы сомнения относительно полезности этого метода в автомобильной промышленности в качестве метода оценки коррозионных характеристик. [10] [11]
Стремясь улучшить качество испытаний на ускоренное старение, некоторые исследователи начали сравнивать материалы, подвергшиеся ускоренному старению, с материалами, подвергшимися естественному старению. [12] Библиотека Конгресса, например, в 2000 году начала долгосрочный эксперимент по сравнению искусственно состаренных материалов с материалами, которым разрешено подвергаться естественному старению в течение ста лет. [13]
См. также
[ редактировать ]- уравнение Аррениуса
- Скрининг экологического стресса
- Экологическая палата
- Высоко ускоренный жизненный тест
- Планируемое устаревание
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 29 ноября 2014 года . Проверено 19 ноября 2014 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в названии ( ссылка ) , Porck, HJ (2000). Скорость деградации бумаги: прогностическая ценность тестов на искусственное старение. Амстердам: Европейская комиссия по сохранению и доступу. - ^ Банса, Х. (1992). Тесты на ускоренное старение в исследованиях консервации: некоторые идеи для будущего метода. Ресторатор 13.3 , 114-137.
- ^ «Ускоренное старение бумаги: новый тест (сохранение, Библиотека Конгресса)» . Библиотека Конгресса . Архивировано из оригинала 27 июля 2009 года . Проверено 11 августа 2009 г. , Библиотека Конгресса (2006). Ускоренное старение бумаги: новый тест. Библиотека Конгресса: Сохранение . Проверено 8 августа 2009 г.
- ^ Цзоу, X.; Уэсака, Т; и Гурнагуль, Г. (1996). Прогнозирование долговечности бумаги путем ускоренного старения I. Кинетический анализ процесса старения. Целлюлоза 3 , 243-267.
- ^ Jump up to: а б с Строфер-Хуа, Э. (1990). Экспериментальное измерение: интерпретация экстраполяции и прогнозирования ускоренного старения. Ресторатор 11 , 254-266.
- ^ Бегин, П.Л. и Каминска, Э. (2002). Разработка метода испытаний на термическое ускоренное старение. Рестораторская 23 , 89-105.
- ^ Jump up to: а б Банса, Х. (2002). Ускоренное старение бумаги: некоторые идеи о его практической пользе. Рестораторская 23 , 106-117.
- ^ Jump up to: а б Банса, Х. (1989). Искусственное старение как предиктор будущего срока полезного использования бумаги. Приложение к монографии Abbey Newsletter 1 .
- ^ Кальвини, П. и Горассини, А. (2006). О скорости деградации бумаги: уроки прошлого. Ресторатор 27 , 275-290.
- ^ Хант, Грегори (3 апреля 2018 г.). «Новые перспективы коррозии смазочных добавок: сравнение методов и металлургии» . Серия технических документов SAE . Том. 1. С. 2018–01–0656. дои : 10.4271/2018-01-0656 .
- ^ Хант, Грегори (4 апреля 2017 г.). «Новые взгляды на температурную зависимость присадок к смазочным материалам от коррозии меди» . Международный журнал топлива и смазочных материалов SAE . Том. 10. стр. 2017–01–0891. дои : 10.4271/2017-01-0891 .
- ^ [1] Баттерхэм, И и Рай, Р. (2008). Сравнение искусственного старения с 27 годами естественного старения. Симпозиум AICCM по книгам, бумаге и фотографическим материалам, 2008 г. , 81–89.
- ^ [2] , Библиотека Конгресса (2008). 100-летний проект естественного старения бумаги. Библиотека Конгресса: Сохранение. Проверено 8 августа 2009 г.