Using UV-2600i Plus to Evaluate Ultraviolet- Degraded Plastics Based on the Hazen Color Scale

Význam tématu

Plasty jako polykarbonát (PC) a polyethylentereftalát (PET) nacházejí široké uplatnění v automobilovém průmyslu, obalové technice a dalších odvětvích díky své nízké hmotnosti a snadné zpracovatelnosti. Dlouhodobé vystavení UV záření vede k degradaci materiálu, snížení mechanické pevnosti a nežádoucímu žloutnutí povrchu. Kvantifikace barevné změny je zásadní pro ověřování kvality, vývoj odolných materiálů a dodržování norem pro čiré kapaliny a průhledné plasty.

Cíle a přehled studie

Účelem studie bylo demonstrovat použití UV-Vis spektrofotometru Shimadzu UV-2600i Plus vybaveného integrační sférou ISR-2600Plus a softwaru LabSolutions UV-Vis Color pro vyhodnocení UV degradace PC a PET na základě Hazenovy barevné škály. Studie sledovala vliv akcelerovaného UV záření po dobu až 30 hodin (odpovídá cca 7 měsícům expozice v reálných podmínkách) na celkovou propustnost UV a následné stanovení Hazenových jednotek.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky obou plastů byly vystaveny UV záření v urychlovači stárnutí až 30 hodin. Následně byly měřeny spektra celkové propustnosti v rozsahu 380–780 nm s krokem 1 nm, rychlostí skenování medium a štěrbinou 5 nm. Pro minimalizaci vlivu rozptylu byla použita integrační sféra ISR-2600Plus připojená k UV-2600i Plus. Softwarový modul LabSolutions UV-Vis Color poté automaticky vypočítal Hazenovy jednotky na základě kalibrační křivky.

Hlavní výsledky a diskuse

• S rostoucí dobou UV expozice klesala propustnost především pod 600 nm. Po 30 hodinách klesla propustnost PC na cca 30 % původní hodnoty při 380 nm.
• PET vykazoval rychlejší snížení propustnosti a výraznější žloutnutí než PC, zejména pod 450 nm.
• Hazenovy jednotky pro PC rostly téměř lineárně s časem, zatímco u PET byl nárůst strmější do 20 hodin a poté se mírně zpomalil.
• Porovnání nezávislých vzorků prokázalo vyšší odolnost PC proti UV degradaci ve srovnání s PET.

Přínosy a praktické využití metody

Metodika umožňuje rychlou kvantifikaci žloutnutí průhledných plastů bez nutnosti měřit řadu standardních vzorků. Softwarový modul zkracuje dobu analýzy a minimalizuje chyby obsluhy. Výsledky mohou být využity v kontrolách kvality výrobních procesů, vývoji nových stabilizátorů a pro ověřování shody s průmyslovými normami.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace inline měření do výrobních linek pro průběžné sledování degradace.
• Rozšíření kalibračních knihoven pro další typy polymerů a kompozitních materiálů.
• Automatizace vyhodnocení pomocí strojového učení pro detekci nejrůznějších forem degradace.
• Propojení s environmentálními simulátory pro predikci dlouhodobé stability materiálů.

Závěr

Použití spektrofotometru UV-2600i Plus s integrační sférou a softwaru LabSolutions UV-Vis Color umožňuje přesné a efektivní stanovení žloutnutí PC a PET na základě Hazenovy barevné škály. PET vykázal vyšší náchylnost k UV degradaci než PC. Metoda je snadno aplikovatelná v laboratorních i průmyslových podmínkách pro kontrolu kvality a výzkum odolných materiálů.

Reference

1. ISO 6271:2015 Clear liquids — Estimation of colour by the platinum-cobalt colour scale
2. JIS K0071-1:2017 Test methods for colour of chemical products—Part 1: Estimation of colour in Hazen units (platinum-cobalt colour scale)
3. ASTM D1209-05(2019) Standard Test Method for Color of Clear Liquids (Platinum-Cobalt Scale)