RO131897B1 - Metodă şi sistem de îmbătrânire artificială accelerată a mate- rialelor termoplastice sau compozite - Google Patents

Description

RO 131897 Β1

Invenția se referă la o metodă și un sistem de îmbătrânire artificială, cu radiații ultraviolete, a materialelor termoplastice sau compozite, destinate evaluării caracteristicilor fizice și mecanice ale componentelor fabricate din aceste materiale.

Domeniile tehnice în care poate fi folosită invenția sunt: industria transporturilor, cu referire la fabricarea prelatelor vehiculelor de transport marfă, spoilere și bandouri laterale autovehicule, industria construcțiilor, cu referire la fabricarea membranelor pentru construcții, industria publicitară, cu referire la fabricarea afișelor publicitare pe bază de membrane compozite de mari dimensiuni, agricultura, cu referire la fabricarea foliilor pentru sere, respectiv orice altă ramură industrială producătoare de componente din materiale termoplastice sau materiale compozite care, în timpul funcționării, sunt expuse radiației solare. în prezent nu toate produsele din materiale termoplastice care, în timpul funcționării, sunt expuse la radiații ultraviolete, suntîncercateîn condiții controlate, respectiv caracteristicile lor funcționale sunt garantate pe un termen relativ scurt de producători. în contextul în care cerințele sunt tot mai ridicate, privind calitatea produselor din materiale termoplastice sau materiale compozite, este necesar să se evalueze stabilitatea caracteristicilor acestora în timp, ceea ce conduce la necesitatea elaborării de noi metode, sisteme și aparate de încercare la îmbătrânire artificială accelerată.

în prezent, încercările de îmbătrânire artificială accelerată cu radiații ultraviolete se realizează folosind incinte în care proba este expusă atât radiațiilor ultraviolete, cât și radiațiilor infraroșii emise de lămpile din componența echipamentului. Această metodă are dezavantajul că degradarea probei se produce datorită efectului combinat al radiațiilor ultraviolete și al celor infraroșii, neputându-se separa strict efectul expunerii la radiații ultraviolete, respectiv cât din fenomenul îmbătrânirii artificiale accelerate se datorește acestor radiații.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în evaluarea stabilități caracteristicilor fizico-mecanice în timp a componentelor fabricate din materiale termoplastice sau compozite.

Rezolvarea acestei probleme prezentate constă în expunerea la radiații ultraviolete și eliminarea radiației infraroșii generate de lămpile ultraviolete prin răcirea cu apă a probelor, proces comandat de un software dedicat implementat într-un sistem automatizat.

Metoda de îmbătrânire artificială accelerată a materialelor termoplastice sau compozite, conform invenției, constă în reglarea distanței relative dintre niște lămpi cu ultraviolete și a înălțimii unui suport imersat, în expunerea la radiații ultraviolete a probelor supuse evaluării prin intermediul unui bloc de comandă a lămpilor cu ultraviolete, în eliminarea supraîncălzirilor probelor prin imersarea acestora într-o cuvă cu apă, în reglarea automatizată a temperaturii apei cu ajutorul unui bloc de comandă a alimentării cu apă a cuvei, în menținerea temperaturii stabilite a aerului din incintă prin intermediul unui bloc de comandă a sistemului de răcire cu aer și în compararea caracteristicilor fizico-mecanice ale probelor studiate înainte respectiv după procesul implementat în vederea estimării acestora în timp.

Sistemul de îmbătrânire artificială accelerată a materialelor termoplastice sau compozite pentru aplicarea metodei de mai sus, conform invenției, este alcătuit dintr-o structură portantă, formată din niște coloane de fixare, care susțin o placă inferioară, manipulată cu ajutorul unor motoare pas cu pas, pe care este prevăzută o cuvă cu apă, în care sunt imersate, prin intermediul unui suport cu înălțime reglabilă, probele de testat, și o placă superioară, prevăzută cu niște lămpi cu ultraviolete, și dispusă deasupra probelor, sistemul mai fiind prevăzut și cu un automat programabil, cu ecran sensibil la atingere, și niște blocuri de comandă, care permit reglarea distanței între lămpile cu ultraviolete și probe, a temperaturii apei din cuva în care sunt imersate probele, și a aerului din incintă prin intermediul unor ventilatoare, precum și a numărului lămpilor cu ultraviolete utilizate în procesul de îmbătrânire artificială a probelor.

RO 131897 Β1

Invenția prezintă următoarele avantaje: 1

- elimină efectul căldurii asupra probelor, degradarea realizându-se exclusiv în urma expunerii la radiațiile ultraviolete și nu ca urmare a efectului cumulat al radiațiilor ultraviolete 3 și infraroșii;

- asigură o flexibilitate ridicată, metoda putând fi aplicată la diferite tipodimensiuni de 5 componente din materiale termoplastice, respectiv sistemul putând fi setat să funcționeze în diferite regimuri de iradiere/temperatură/timp, în funcție de necesități; 7

- modul de operare este simplu și intuitiv, sistemul fiind comandat prin intermediul unui automat programabil cu software dedicat; 9

- este un sistem performant de îmbătrânire artificială accelerată cu radiații ultraviolete.

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 1 și 2, care 11 reprezintă:

- fig. 1, schema bloc a sistemului de îmbătrânire artificială accelerată, conform 13 invenției;

- fig. 2, diagrama de funcționare a programului de comandă și control al sistemului 15 de îmbătrânire artificială accelerată.

Conform invenției, sistemul deîmbătrânire artificială accelerată cu radiații ultraviolete 17 a materialelor termoplastice sau compozite, a cărui schemă bloc se prezintă în fig.1, este conceput în scopul realizării unei degradări accelerate în condiții controlate ale corn- 19 ponentelor realizate din materiale termoplastice sau compozite, în vederea estimării evoluției caracteristicilor fizico-mecanice în timp, al acestora în exploatare. Sistemul se compune 21 dintr-o structură portantă realizată din coloanele de fixare 1, care susțin placa inferioară de așezare 3 a cuvei cu apă de nivel constant 20 pentru imersarea probelor 5, așezate pe 23 suportul imersat cu înălțime reglabilă 4, pe placa inferioară fiind montate și ventiloarele de admisie pentru răcirea forțată cu aer a incintei 21, precum și din placa superioară de sus- 25 ținere 16 a lămpilor ultraviolete 17 și a ventilatoarelor de evacuare a aerului cald din incintă 15, respectiv din automatul programabil cu ecran sensibil la atingere 14, care are asigurată 27 alimentarea cu energie electrică prin intermediul unei surse neîntreruptibile 13 în caz de cădere de curent și care, prin intermediul blocului de comandă a poziției plăcii inferioare 9, 29 a blocului de comandă a alimentării cu apă a cuvei 10, a blocului de comandă a sistemului de răcire forțată cu aer 11 și a blocului de comandă a lămpilor UV 12, asigură comanda și 31 menținerea în parametri necesari funcționării sistemului deîmbătrânire artificială accelerată. Suportul imersat cu înălțime reglabilă 4 asigură poziționarea probelor 5 la adâncimea de apă 33 dorită. Prin softul implementatîn microcontrolerul automatului programabil 14 sunt gestionate toate funcțiile componentelor conectate la sistemul informatic de comandă. Prin meniurile 35 afișate pe ecranul sensibil la apăsare 14, sistemul permite prescrierea parametrilor de funcționare, reglarea distanței dintre lămpile UV și probe prin comanda automatizată a 37 sistemului de reglare a înălțimii lămpilor UV, utilizând blocul de comandă 9 și motoarele pas cu pas 2 care asigură deplasarea pe direcție axială verticală a plăcii inferioare 3 în raport cu 39 coloanele de susținere 1, respectiv salvarea acestora și pornirea-oprirea funcționării. Softul implementatîn microcontrolerul automatului programabil 14 asigură funcționarea sistemului 41 în parametri setați sau oprirea acesteia în caz de eveniment, prin comanda automatizată a lămpilor UV cu ajutorul blocului de comandă 12, prin comanda automatizată a sistemului de 43 răcire forțată cu aer prin intermediul blocului de comandă 11a ventilatoarelor 15, 21 respectiv pe baza valorii citite în timp real a temperaturii din interiorul incintei cu ajutorul 45 termocuplei 8, respectiv prin comanda automatizată a sistemului a alimentare cu apă a cuvei de nivel constant 20 prin intermediul blocului de comandă 10 care acționează electrovalva 47

RO 131897 Β1 în vederea alimentării cu apă rece de la rețea, prin racordul 6 și eliminarea apei încălzite prin racordul de evacuare de tip preaplin 19, pe baza temperaturii apei din cuvă citite în timp real cu ajutorul termocuplei 18. Blocul de comandă a lămpilor UV 12 este conceput în construcție modulară, putând fi conectate, după caz, una sau mai multe lămpi UV 17.

în fig.2 se prezintă diagrama de funcționare a softului supervizor dedicat sistemului de îmbătrânire artificială accelerată cu radiații ultraviolete a materialelor termoplastice sau compozite. Principiul de funcționare este următorul: la pornirea sistemului, acesta se inițializează de către operator în funcție de necesități prin setarea parametrilor de funcționare: numărul lămpilor UV utilizate, timpul de funcționare, temperatura dorită a apei, temperatura limită de avarie, a apei, temperatura dorită a aerului, temperatura limită de avarie a aerului, distanța dorită dintre lămpile UV și placa inferioară, înălțimea suportului imersat, distanța relativă dintre lămpile UV. Tot în această etapă softul implementat în microcontrolerul automatului programabil, inițiază variabilele logice interne cu ajutorul cărora se gestionează apariția unor eveniment în timpul funcționării. Etapa de inițializare se încheie prin reglarea automatizată a înălțimii dintre placa inferioară 3 și suportul lămpilor UV 16 la valoarea setată prin comanda blocului 9, respectiv prin reglarea de către operator a distanței relative dintre lămpile UV și a înălțimii suportului imersat 4. După această etapă, având toți parametri de funcționare setați și salvați, softul implementat în microcontrolerul automatului programabil 14 intră în ciclul de procesare evenimente și așteaptă apăsarea butonului de start de către operator. în momentul în care acest eveniment s-a produs, softul salvează timpul și ora pornirii, după care intră în ciclul de control proces, în care asigură funcționarea sistemului de îmbătrânire artificială accelerată în parametrii setați, prin alimentarea cu energie electrică a lămpilor UV selectate prin comanda blocului 12, reglarea automatizată a temperaturii apei prin comanda blocului 10, reglarea automatizată a temperaturii aerului prin comanda blocului 11 și prin incrementarea contorului de timp la fiecare parcurgere a acestui ciclu de funcționare normală. La fiecare ciclu sistemul verifică dacă s-a scurs timpul setat inițial și dacă da, comandă oprirea funcționării sistemului prin intermediul blocurilor 10, 11 și 12, salvează data și ora opririi normale și comandă afișarea unui mesaj în acest sens pe ecranul automatului programabil 14. în cazul în care, în timpul unui ciclu de funcționare se produce un eveniment, altul decât apăsarea butonului de start, softul intră în modulul de procesare evenimente și verifică producerea unei serii de posibile evenimente, după cum urmează:

- în cazul unei căderi de curent de alimentare, softul implementat în microcontrolerul automatului programabil 14 care rămâne activ datorită alimentării prin sursa neîntreruptibilă 13, salvează data și ora opririi, parametri de lucru și valoarea actuală a contorului de timp din momentul căderii de curent și intră în ciclul de așteptare a revenirii alimentării cu energie electrică. Când acest lucru s-a produs, softul citește din memorie valorile salvate ale parametrilor de funcționare și valoarea contorului de timp atinsă înainte de căderea de curent, după care salvează data și ora repornirii și intră automat în ciclul normal de control al procesului de îmbătrânire, prin comanda automată a blocurilor 10, 11 și 12;

- în cazul în care se detectează arderea (nefuncționarea) unei lămpi UV, depășirea valorii maxime admise (critice, setate la faza de inițializare) a temperaturii apei sau a temperaturii aerului, softul comandă afișarea unui mesaj de eroare corespunzător pe ecran, salvează data și ora opririi și codul mesajului, după care comandă oprirea funcționării sistemului prin intermediul blocurilor 10, 11 și 12;

- în cazul în care operatorul acționează butonul de oprire de urgență, softul salvează data și ora opririi de urgență și codul evenimentului, după care comandă oprirea sistemului prin intermediul blocurilor 10, 11 și 12.

Claims (2)

RO 131897 Β1 Revendicări 1

1. Metodă de îmbătrânire artificială accelerată a materialelor termoplastice sau 3 compozite caracterizată prin aceea că constă în:

- reglarea distanței relative dintre niște lămpi (17) cu ultraviolete și a înălțimii unui 5 suport (4) imersat;

- expunerea la radiații ultraviolete a probelor (5) supuse evaluării prin intermediul unui 7 bloc (12) de comandă a lămpilor (17) cu ultraviolete;

- eliminarea supraîncălzirilor probelor (5) prin imersarea acestora într-o cuvă (20) cu 9 apă;

- reglarea automatizată a temperaturii apei cu ajutorul unui bloc (10) de comandă a 11 alimentării cu apă a cuvei (20);

- menținerea temperaturii stabilite a aerului din incintă prin intermediul unui bloc (11) 13 de comandă a sistemului de răcire cu aer;

- compararea caracteristicilor fizico-mecanice ale probelor studiate înainte respectiv 15 după procesul implementat în vederea estimării acestora în timp.

2. Sistem de îmbătrânire artificială accelerată a materialelor termoplastice sau 17 compozite pentru aplicarea metodei de la revendicarea 1, caracterizat prin aceea că este alcătuit dintr-o structură portantă, formată din niște coloane (1) de fixare, care susțin o placă 19 (3) inferioară, manipulată cu ajutorul unor motoare (2) pas cu pas, pe care este prevăzută o cuvă (20) cu apă, în care sunt imersate, prin intermediul unui suport (4) cu înălțime 21 reglabilă, probele (5) de testat, și o placă (16) superioară, prevăzută cu niște lămpi (17) cu ultraviolete, și dispusă deasupra probelor (5), sistemul mai fiind prevăzut și cu un automat 23 (14) programabil, cu ecran sensibil la atingere, și niște blocuri (9, 10, 11, 12) de comandă, care permit reglarea distanței între lămpile (17) cu ultraviolete și probe (5), a temperaturii 25 apei din cuva (20) în care sunt imersate probele (5), și a aerului din incintă prin intermediul unor ventilatoare (15, 21), precum și a numărului lămpilor (17) cu ultraviolete utilizate în 27 procesul de îmbătrânire artificială a probelor.