產(chǎn)品耐氣候性和耐光性試驗(yàn)方式
2012-06-03
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涂料耐氣候性和耐光性試驗(yàn)方式
涂料、塑料和其他有機(jī)材料暴露在自然氣候條件和光照輻射下經(jīng)一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)失光、褪色、泛黃、剝落、開裂、喪失拉伸強(qiáng)度和整層脫落等現(xiàn)象。即使是室內(nèi)光線或者透過窗玻璃的陽光也會(huì)對諸如顏料或染料之類的物質(zhì)造成損害。因而對于戶外使用的涂料,如建筑外用涂料和汽車涂料 ,耐候性和耐光性是zui重要的檢測項(xiàng)目。
雖然大家都認(rèn)同涂料的耐候性和耐光性很重要,但對什么是它們的測試方法卻各執(zhí)己見。國內(nèi)外現(xiàn)在評價(jià)涂料耐候性和耐光性的方法也很多。而普遍采用的有自然氣候老化試驗(yàn)、氙弧燈照射、或碳弧燈照射、紫外光燈照射等人工加速氣候老化試驗(yàn)的方法。
自然氣候老化試驗(yàn)方法是國內(nèi)外廣泛采用的方法。其主要原因是自然氣候老化實(shí)驗(yàn)結(jié)果更符合實(shí)際,所需的費(fèi)用較低而且操作簡單方便。
但自然氣候老化試驗(yàn)的不足之處是試驗(yàn)需要的時(shí)間長,試驗(yàn)人員可能沒有這么多年的時(shí)間等待一個(gè)產(chǎn)品的測試結(jié)果。
氙弧輻射試驗(yàn)被認(rèn)為是zui能模擬全太陽光譜的試驗(yàn),因?yàn)樗墚a(chǎn)生紫外光、可見光和紅外光。
典型的氙弧輻射都配備一個(gè)輻照度控制系統(tǒng)。輻照度控制系統(tǒng)在氙弧輻射試驗(yàn)中很重要,因?yàn)殡艄庠吹墓庾V自身內(nèi)在穩(wěn)定性就比熒光紫外燈光的光譜差。
大多數(shù)氙弧輻射試驗(yàn)在模擬潤濕條件時(shí)采用水噴淋和/或溫度自動(dòng)控制系統(tǒng) 。水噴淋方法的局限 是當(dāng)溫度相對較低的水噴到溫度相對較高的試板上時(shí) ,試板會(huì)冷卻下來 ,這會(huì)使材料遭破壞的過程減緩。
在氙弧輻射試驗(yàn)中,要求使用高純度的水以防止試板表面形成沉積物。因此運(yùn)行費(fèi)用較高。
紫外光燈照射老化試驗(yàn)利用熒光紫外光燈模擬太陽光對耐久性材料的破壞性作用。這與前提到的氙弧燈有區(qū)別 ,熒光紫外燈在電學(xué)原理上與普通的照明用冷光日光燈相似 ,但能生成更多的紫外光而非可見光或紅外光線。
對于不同的曝曬應(yīng)用,有不同類型的具有不同光譜的燈供選擇。 UVA -340型的燈在主要的短波長紫外光光譜范圍能很好地模擬太陽光。 UVA -340燈的光譜能量分布 （SPD）與從太陽光譜中 360 nm處分出的光譜圖很近似。 UV-B型燈也是通常使用的加速人工氣候老化試驗(yàn)用燈。它比 UV -A型燈對材料的破壞速度更快 ,但其比 360 nm更短的波長能量輸出對很多材料會(huì)造成偏離實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果。
輻照度（光強(qiáng)度 ）控制對于獲得準(zhǔn)確而有重現(xiàn)性的結(jié)果是很有必要的。大多數(shù)紫外光老化試驗(yàn)裝置都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些的輻照度控制系統(tǒng)使用戶做試驗(yàn)時(shí)能擇輻照度量。通過反饋控制系統(tǒng) ,輻照度能被連續(xù)和自動(dòng)地監(jiān)控并地得到控制。控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)燈管的功率而自動(dòng)地對因燈管老化或其他原因造成的照度不足進(jìn)行補(bǔ)償。
熒光紫外光燈因自身內(nèi)在的光譜穩(wěn)定性使輻照度控制簡單化。所有的燈源隨時(shí)間老化都會(huì)變?nèi)酢５珶晒鉄襞c其他類型的燈不同,它的光譜能量分布不會(huì)隨時(shí)間變化。這一特點(diǎn)提高了試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性 ,因而也是一大優(yōu)勢。
使用紫燈老化試驗(yàn)的一個(gè)主要優(yōu)勢在于它能夠模擬較為符合實(shí)際的室外潮濕環(huán)境對材料的破壞作用。材料置于室外時(shí),據(jù)統(tǒng)計(jì)每天至少有 12 h頻繁地遭受潮濕作用。因?yàn)檫@種潮濕作用大多表現(xiàn)為凝露的形式 ,因而在加速人工氣候老化試驗(yàn)中采用一個(gè)特殊的冷凝原理來模仿室外潮濕。
在這樣的冷凝循環(huán)過程中,要加熱試驗(yàn)箱底部的水槽以產(chǎn)生蒸汽。熱蒸汽保持試驗(yàn)箱的環(huán)境在高溫下有 100 %相對濕度。試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)時(shí) ,要使試板實(shí)際上構(gòu)成試驗(yàn)箱的側(cè)壁。這樣試板的背面暴露在室溫的室內(nèi)空氣下。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測的試板表面的溫度比蒸汽溫度降低幾度。這幾度的溫差可使水在冷凝循環(huán)過程中連續(xù)不斷地降到被測試表面。
如此產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的、純凈蒸餾水。這種水能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性,排除水沉積物污染問題并且簡化試驗(yàn)設(shè)備安裝和操作。
因?yàn)椴牧显谑彝馐艹钡臅r(shí)間一般很長,所以典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)zui少要有 4h的試驗(yàn)時(shí)間。冷凝過程在加溫條件下進(jìn)行 （ 50℃ ）,就會(huì)大大地加快潮濕對材料的破壞速度。長時(shí)間的、加熱條件下進(jìn)行的冷凝循環(huán)比其他諸如水噴淋、浸漬和其他高濕度環(huán)境的方法更能有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。
雖然國標(biāo)規(guī)定且國內(nèi)目前通行的耐老化試驗(yàn)方法是氙弧輻射,但在國外氙弧輻射和紫外光老化試驗(yàn)都是應(yīng)用廣泛的試驗(yàn)方法。這兩種方法是基于*不同的原理。氙燈照射試驗(yàn)箱仿制全部的太陽光譜 ,包括紫外光、可見光和紅外光 ,其目的是模擬太陽光。而紫外光老化試驗(yàn)并不企圖仿制太陽光線 ,而只是模仿太陽光的破壞效果。它是基于這樣的原理 ,長期在室外暴露的耐久性材料 ,受短波紫外光照射引起的老化損害zui大。
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