Ускоренное старение - Accelerated aging

Эта статья о методе тестирования продукта. О состоянии здоровья см. Болезнь ускоренного старения.

Ускоренное старение это испытание, в котором используются тяжелые условия жары, влажности, кислорода, солнечного света, вибрации и т. д. для ускорения нормальных процессов старения предметов. Он используется для определения долгосрочных эффектов ожидаемых уровней стресса в более короткие сроки, обычно в лаборатории с помощью контролируемых стандарт методы испытаний. Он используется для оценки полезного срока службы продукта или его срок годности когда фактические данные о продолжительности жизни недоступны. Это происходит с продуктами, которые не существовали достаточно долго, чтобы пройти свой полезный срок службы: например, новый тип автомобильного двигателя или новый полимер для замены суставов.

Физическое тестирование или же химические испытания осуществляется путем воздействия на продукт

  • репрезентативные уровни стресса в течение длительного периода времени,
  • необычно высокий уровень стресса, используемый для ускорения эффектов естественного старения, или
  • уровни напряжения, которые намеренно вызывают отказы (для дальнейшего анализа).

Механические части работают с очень высокой скоростью, намного превышающей скорость, которую они могли бы получить при нормальном использовании. Полимеры часто хранятся при повышенных температурах, чтобы ускорить химический распад. Экологические камеры часто используются.

Кроме того, тестируемое устройство или материал могут подвергаться быстрым (но контролируемым) изменениям температуры, влажности, давления, деформации и т. Д. Например, циклы тепла и холода могут имитировать эффект дня и ночи в течение нескольких часов или минут.

Библиотечно-архивная наука

Ускоренное старение также используется в библиотеке и архивной науке. В этом контексте материал, обычно бумага, подвергается воздействию экстремальных условий с целью ускорения процесса естественного старения. Обычно экстремальные условия заключаются в повышенной температуре, но существуют также тесты с использованием концентрированных загрязнителей или интенсивного света.[1] Эти тесты могут использоваться для нескольких целей.

  • Чтобы предсказать долгосрочные эффекты определенных консервативных процедур. В таком тесте и обработанная, и необработанная бумага подвергаются единому набору фиксированных, стандартизованных 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 разложения.[1]
  • Чтобы спрогнозировать срок службы бумаги определенного типа. В таком испытании образцы бумаги обычно подвергаются нескольким повышенным температурам и постоянному уровню относительной влажности, эквивалентному относительной влажности, при которой они будут храниться. Затем исследователь измеряет соответствующее качество образцов, например стойкость 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, таких как те, при которых бумага будет храниться при нормальных условиях. Теоретически это позволяет исследователю прогнозировать срок службы бумаги. Этот тест основан на Уравнение Аррениуса. Однако этот тип теста часто подвергается критике.[1]

Не существует единого рекомендуемого набора условий, при которых следует проводить эти тесты. 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 документы, существует также несколько способов проведения теста. Например, вместо того, чтобы просто помещать отдельные листы в камеру с контролируемым климатом, Библиотека Конгресса рекомендует запечатывать образцы в герметичной стеклянной трубке и выдерживать бумагу стопками, что более похоже на то, как они, вероятно, стареют ниже нормальные обстоятельства, а не отдельными листами.[3]

История

Техника искусственного ускорения разрушения бумаги под воздействием тепла была известна к 1899 году, когда ее описал В. Герцберг.[1] Ускоренное старение было дополнительно усовершенствовано в течение 20-х годов прошлого века, когда в Соединенных Штатах и ​​Швеции использовались тесты с использованием солнечного света и повышенных температур для оценки стойкости различных бумаг. В 1929 г. Р. Х. Раш разработал часто используемый метод, при котором 72 часа при 100 градусах Цельсия считаются эквивалентными 18–25 годам естественного старения.[1]

В 1950-х годах исследователи начали сомневаться в достоверности испытаний на ускоренное старение, основанных на сухом нагреве и одной 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 Линдстрём, отстаивать методы ускоренного старения с использованием уравнения Аррениуса и реалистичной относительной влажности.[1]

Критика

Методы ускоренного старения, особенно те, которые используют уравнение Аррениуса, часто подвергались критике в последние десятилетия. Хотя некоторые исследователи утверждают, что уравнение Аррениуса можно использовать для количественного прогнозирования срока службы проверенных документов,[4] другие исследователи не согласны. Многие утверждают, что этот метод не может предсказать точный срок службы проверенных документов, но его можно использовать для ранжирования документов по постоянству.[5][6] Некоторые исследователи утверждают, что даже такие рейтинги могут быть обманчивыми, и что эти типы тестов на ускоренное старение могут использоваться только для определения того, оказывает ли конкретная обработка или качество бумаги положительное или отрицательное влияние на долговечность бумаги.[7]

У такого скептицизма есть несколько причин. Один аргумент состоит в том, что совершенно разные химические процессы происходят при более высоких температурах, чем при более низких температурах, что означает, что процесс ускоренного старения и процесс естественного старения не параллельны.[1][7][8] Во-вторых, бумага - это «сложная система».[5] а уравнение Аррениуса применимо только к элементарным реакциям. Другие исследователи критикуют способы измерения разрушения в ходе этих экспериментов. Некоторые отмечают, что не существует стандартного момента, когда документ считается непригодным для библиотечных и архивных целей.[8] Другие утверждают, что степень корреляции между макроскопическими механическими свойствами бумаги и молекулярным химическим ухудшением не была убедительно доказана.[5][9] Задокументированы оговорки относительно применимости 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, начала длительный эксперимент в 2000 г. для сравнения искусственно состаренных материалов с материалами, прошедшими естественное старение в течение ста лет.[13]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж грамм час я «Архивная копия». Архивировано из оригинал 29 ноября 2014 г.. Получено 2014-11-19.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт), Порк, Х. Дж. (2000). Скорость деградации бумаги: прогностическая ценность испытаний на искусственное старение. Амстердам: Европейская комиссия по сохранению и доступу.
  2. ^ Банса, Х. (1992). Тесты на ускоренное старение в исследованиях сохранения: некоторые идеи для будущего метода. Реставратор 13.3, 114-137.
  3. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал 27 июля 2009 г.. Получено 2009-08-11.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт), Библиотека Конгресса (2006 г.). Ускоренное старение бумаги: новый тест. Библиотека Конгресса: сохранение. Проверено 8 августа 2009 года.
  4. ^ Zou, X .; Уэсака, Т; И Гурнагуль Г. (1996). Предсказание стойкости бумаги путем ускоренного старения I. Кинетический анализ процесса старения. Целлюлоза 3, 243-267.
  5. ^ а б c Строфер-Хуа, Э. (1990). Экспериментальные измерения: интерпретация экстраполяции и прогнозов по ускоренному старению. Реставратор 11, 254-266.
  6. ^ Бегин, П. Л., Каминска, Э. (2002). Разработка метода испытаний на термическое ускоренное старение. Реставратор 23, 89-105.
  7. ^ а б Банса, Х. (2002). Ускоренное старение бумаги: некоторые идеи о ее практической пользе. Реставратор 23, 106-117.
  8. ^ а б Банса, Х. (1989). Искусственное старение как показатель будущего срока полезного использования бумаги. Приложение 1 к бюллетеню Abbey Newsletter.
  9. ^ Кальвини П. и Горассини А. (2006). О скорости деградации бумаги: уроки прошлого. Реставратор 27, 275-290.
  10. ^ Хант, Грегори (3 апреля 2018 г.). «Новые взгляды на коррозию смазочных присадок: сравнение методов и металлургия». Серия технических документов SAE. 1. С. 2018–01–0656. Дои:10.4271/2018-01-0656.
  11. ^ Хант, Грегори (4 апреля 2017 г.). «Новые взгляды на температурную зависимость смазочных добавок от коррозии меди». Международный журнал SAE по топливу и смазочным материалам. 10. С. 2017–01–0891. Дои:10.4271/2017-01-0891.
  12. ^ [1] Баттерхэм, И. и Рай, Р. (2008). Сравнение искусственного старения с 27 годами естественного старения. Симпозиум AICCM по книге, бумаге и фотографическим материалам, 81-89.
  13. ^ [2], Библиотека Конгресса (2008 г.). 100-летний проект естественного старения бумаги. Библиотека Конгресса: Сохранение. Проверено 8 августа 2009 года.

внешняя ссылка