تتكون مواد تغليف مستحضرات التجميل بشكل رئيسي من البلاستيك والزجاج والورق. أثناء استخدام البلاستيك ومعالجته وتخزينه، وبسبب عوامل خارجية مختلفة كالضوء والأكسجين والحرارة والإشعاع والروائح والمطر والعفن والبكتيريا وغيرها، تتلف البنية الكيميائية للبلاستيك، مما يؤدي إلى فقدان خصائصه الممتازة الأصلية. تُعرف هذه الظاهرة عمومًا باسم التقادم. وتتمثل أبرز مظاهر تقادم البلاستيك في تغير اللون، وتغير الخصائص الفيزيائية والميكانيكية والكهربائية.
1. خلفية تقادم البلاستيك
في حياتنا اليومية، تتعرض بعض المنتجات حتمًا للضوء، وتؤدي الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس، بالإضافة إلى ارتفاع درجة الحرارة والمطر والندى، إلى ظهور علامات التلف على المنتج، مثل فقدان المتانة، والتشقق، والتقشر، والبهتان، وتغير اللون، والتفتت. يُعد ضوء الشمس والرطوبة من العوامل الرئيسية المسببة لتلف المواد. يمكن أن يتسبب ضوء الشمس في تدهور العديد من المواد، ويرتبط ذلك بحساسية كل مادة وطيفها الإشعاعي. تستجيب كل مادة بشكل مختلف للطيف الإشعاعي.
تُعدّ الحرارة والأشعة فوق البنفسجية من أكثر عوامل تقادم البلاستيك شيوعًا في البيئة الطبيعية، نظرًا لأنّ البيئة التي تتعرض لها المواد البلاستيكية بكثرة هي الحرارة وأشعة الشمس (الأشعة فوق البنفسجية). وتكتسب دراسة تقادم البلاستيك الناتج عن هذين النوعين من البيئات أهمية خاصة في بيئة الاستخدام الفعلي. ويمكن تقسيم اختبارات التقادم تقريبًا إلى فئتين: التعرض للهواء الطلق واختبارات التقادم المعجّل في المختبر.
قبل استخدام المنتج على نطاق واسع، ينبغي إجراء تجربة تقادم ضوئي لتقييم مقاومته للتقادم. مع ذلك، قد يستغرق التقادم الطبيعي عدة سنوات أو حتى أكثر لرؤية النتائج، وهو ما لا يتوافق مع الإنتاج الفعلي. علاوة على ذلك، تختلف الظروف المناخية من مكان لآخر، ما يستدعي اختبار المادة نفسها في أماكن مختلفة، الأمر الذي يزيد تكلفة الاختبار بشكل كبير.
2. اختبار التعرض الخارجي
يشير التعرض المباشر في الهواء الطلق إلى التعرض المباشر لأشعة الشمس والظروف المناخية الأخرى. وهو الطريقة الأكثر مباشرة لتقييم مقاومة المواد البلاستيكية للعوامل الجوية.
المزايا:
تكلفة مطلقة منخفضة
قوام جيد
بسيط وسهل التشغيل
العيوب:
دورة طويلة جداً عادة
التنوع المناخي العالمي
تختلف حساسية العينات المختلفة باختلاف المناخات
3. طريقة اختبار التقادم المعجل في المختبر
لا يقتصر اختبار التقادم الضوئي المخبري على تقصير دورة الإنتاج فحسب، بل يتميز أيضًا بقابلية تكرار عالية ونطاق تطبيق واسع. يُجرى هذا الاختبار داخل المختبر طوال مراحله، دون التقيد بأي قيود جغرافية، وهو سهل التشغيل ويتمتع بإمكانية تحكم دقيقة. يُمكن تحقيق هدف التقييم السريع لأداء المواد من خلال محاكاة بيئة الإضاءة الفعلية واستخدام طرق التقادم الضوئي المُسرّعة اصطناعيًا. وتشمل الطرق الرئيسية المستخدمة اختبار التقادم بالأشعة فوق البنفسجية، واختبار التقادم بمصباح الزينون، واختبار التقادم بضوء قوس الكربون.
1. طريقة اختبار التقادم الضوئي باستخدام ضوء الزينون
اختبار تقادم مصباح الزينون هو اختبار يحاكي طيف ضوء الشمس الكامل. يُمكن لهذا الاختبار محاكاة المناخ الطبيعي والاصطناعي في وقت قصير. وهو وسيلة مهمة لفحص التركيبات وتحسين مكونات المنتج في عملية البحث العلمي والإنتاج، كما أنه جزء أساسي من فحص جودة المنتج.
يمكن أن تساعد بيانات اختبار تقادم مصابيح الزينون في اختيار مواد جديدة، وتطوير المواد الموجودة، وتقييم كيفية تأثير التغييرات في التركيبات على متانة المنتجات.
المبدأ الأساسي: تستخدم غرفة اختبار مصباح الزينون مصابيح الزينون لمحاكاة تأثيرات ضوء الشمس، وتستخدم الرطوبة المتكثفة لمحاكاة المطر والندى. توضع المادة المختبرة في دورة من الضوء والرطوبة المتناوبين عند درجة حرارة معينة لإجراء الاختبار، ويمكنها محاكاة المخاطر التي تحدث في الهواء الطلق لأشهر أو حتى سنوات في غضون أيام أو أسابيع قليلة.
تطبيق تجريبي:
يمكنه توفير محاكاة بيئية مقابلة واختبارات معجلة للبحث العلمي وتطوير المنتجات ومراقبة الجودة.
يمكن استخدامه لاختيار مواد جديدة، أو تحسين المواد الموجودة، أو تقييم المتانة بعد تغييرات في تركيب المواد.
يمكنها محاكاة التغيرات التي تحدثها المواد المعرضة لأشعة الشمس في ظل ظروف بيئية مختلفة بشكل جيد.
2. طريقة اختبار التقادم باستخدام ضوء الفلورسنت فوق البنفسجي
يُحاكي اختبار التقادم بالأشعة فوق البنفسجية بشكل أساسي تأثير التلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس على المنتج. كما يُمكنه أيضًا محاكاة الضرر الناجم عن المطر والندى. يُجرى الاختبار بتعريض المادة المراد اختبارها لدورة تفاعلية مُتحكم بها من ضوء الشمس والرطوبة مع زيادة درجة الحرارة. تُستخدم مصابيح فلورية فوق بنفسجية لمحاكاة ضوء الشمس، كما يُمكن محاكاة تأثير الرطوبة عن طريق التكثيف أو الرش.
مصباح الأشعة فوق البنفسجية الفلوري هو مصباح زئبقي منخفض الضغط بطول موجي 254 نانومتر. وبسبب إضافة الفوسفور لتحويله إلى طول موجي أطول، يعتمد توزيع الطاقة في هذا المصباح على طيف الانبعاث الناتج عن وجود الفوسفور وانتشار الضوء داخل الأنبوب الزجاجي. تُصنف مصابيح الفلورسنت عادةً إلى نوعين: UVA وUVB. ويُحدد نوع مصباح الأشعة فوق البنفسجية المناسب بناءً على طبيعة المادة المُعرَّضة للضوء.
3. طريقة اختبار تقادم ضوء مصباح القوس الكربوني
مصباح القوس الكربوني تقنية قديمة. استخدمه في الأصل كيميائيو الأصباغ الاصطناعية الألمان لتقييم ثبات ألوان المنسوجات المصبوغة. ينقسم مصباح القوس الكربوني إلى نوعين: مغلق ومفتوح. وبغض النظر عن نوع المصباح، فإن طيفه يختلف تمامًا عن طيف ضوء الشمس. نظرًا لتاريخ هذه التقنية الطويل، فقد استُخدم هذا الجهاز في البداية في تقنية محاكاة الشيخوخة بالضوء الاصطناعي، ولذلك لا تزال هذه الطريقة مستخدمة في المعايير القديمة، وخاصة في المعايير اليابانية المبكرة، حيث كانت تقنية مصباح القوس الكربوني تُستخدم غالبًا كطريقة لاختبار الشيخوخة بالضوء الاصطناعي.
تاريخ النشر: 20 أغسطس 2024