目前認(rèn)為,已知人工光源中氙弧燈的光譜能量分布與陽光中紫外、可見光部分相似,通過選擇合適的濾光片,可以濾去大部分到達(dá)地面陽光中存在的短波輻射。
氙燈在1000nm~1200nm近紅外區(qū)存在很強(qiáng)的輻射峰,會產(chǎn)生大量的熱。因此,必須選擇合適的冷卻裝置帶走這部分能量;目前,市面上氙燈老化試驗(yàn)裝置有兩種冷卻方式:水冷式和風(fēng)冷式。
一般來說,水冷式氙燈裝置冷卻效果要優(yōu)于風(fēng)冷式,但是水冷式氙燈老化試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜,價格也比較昂貴。
由于氙燈紫外線部分能量較另兩種光源增加較少,在加速倍率方面是低的,陽光型碳弧燈目前在我國應(yīng)用得較少。
一、人工加速老化試驗(yàn)條件如何選擇?
即模擬哪些老化因素;高分子材料在使用過程中,氣候環(huán)境里許多因素都有可能對高分子材料的老化產(chǎn)生作用。
如果事先知道產(chǎn)生老化的主要因素,就可以有針對性的選擇試驗(yàn)方法。我們可以從該材料的運(yùn)輸、儲存、使用環(huán)境以及其老化機(jī)理等方面考慮,確定試驗(yàn)方法。
比如:我國在國際市場上有競爭力的一個產(chǎn)品:外貿(mào)出口鞋,在使用過程中,陽光中的紫外線是引起鞋子變色、褪色的主要原因,因此,有必要用紫外燈箱對其進(jìn)行耐黃變測試,常用的鞋類耐黃變試驗(yàn)箱采用30w的UV燈,樣品離光源20cm,照射3h后觀察顏色變化。
同時,在運(yùn)輸過程中,集裝箱內(nèi)悶熱、潮濕的惡劣環(huán)境會引起鞋面、鞋底、膠水的 變色、斑點(diǎn),甚至是變質(zhì)。
因此,在裝船運(yùn)輸之前,有必要考慮進(jìn)行耐濕熱老化試驗(yàn),模擬集裝箱內(nèi)高熱、高濕環(huán)境,在70℃、95%相對濕度的條件下,進(jìn)行48h試驗(yàn)后觀察外觀、顏色變化。比如:硬聚氯乙烯型材,使用聚氯乙烯為原料,添加穩(wěn)定劑、顏料等助劑加工而成,主要用于室外。
從聚氯乙烯的老化機(jī)理考慮,聚氯乙烯受熱易分解;從使用環(huán)境考慮;空氣中的氧、紫外光、熱、水分都是引起型材老化的原因。
因此,國標(biāo)GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》中,既規(guī)定了光氧老化試驗(yàn)方法,采用GB/T 16422.2《塑料實(shí)驗(yàn)室光源曝露試驗(yàn)方法第二部分:氙弧燈》老化4000h或6000h,模擬了室外紫外光及可見光、濕度、降雨、溫度等因素,同時又規(guī)定了熱氧老化項(xiàng)目:加熱后狀態(tài),150℃放置30min,目測觀察是否出現(xiàn)裂紋、氣泡、麻點(diǎn)或分離現(xiàn)象,以考察型材的耐熱性能。
二、試驗(yàn)時間如何確定?
參照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里已經(jīng)對老化試驗(yàn)的時間作出了規(guī)定,我們只需查找到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),按里面規(guī)定的時間執(zhí)行就行了。許多國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都對此作出了規(guī)定。
根據(jù)已知的相關(guān)性推算:研究表明:通過顏色和變黃指數(shù)變化來評價ABS的顏色穩(wěn)定性,人工加速老化與自然大氣暴露有較好的相關(guān)性,加速倍率約為7。
如果想了解某一ABS材料戶外使用一年后的顏色變化,采用相同的試驗(yàn)條件,可以參考該加速倍率,確定加速老化時間365x24/7=1251h。
就相關(guān)性間題大量的研究,得出了許許多多的換算關(guān)系式。然而,由于高分子材料的多樣性,加速老化試驗(yàn)設(shè)備及方法的不同,不同時間、地區(qū)氣候的差異性導(dǎo)致了換算關(guān)系的復(fù)雜化。
因此,在選擇換算關(guān)系時,一定要注意得出該相關(guān)性的具體材料、老化設(shè)備、試驗(yàn)條件、性能評價指標(biāo)等因素。
控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當(dāng);對于某些既無相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,又無處參考相關(guān)性的產(chǎn)品,可以考慮其實(shí)際使用環(huán)境的輻射強(qiáng)度,控制人工加速老化試驗(yàn)的輻射總量與自然暴露試驗(yàn)輻射總量相當(dāng)。
三、性能評價指標(biāo)如何選擇?
選擇性能評價指標(biāo)主要從材料本身特性及材料的用途兩方面來考慮。
根據(jù)材料用途確定評價指標(biāo):對于同樣的材料,根據(jù)其用途的不同,選擇的評價指標(biāo)可能也不同。
例如,對于某些功能性涂料,如防腐涂料,一定程度的顏色、外觀變化是可以接受的,這時,選擇評價指標(biāo)時,主要考慮其粉化程度、耐開裂性等方面。
同樣是涂料,如果是用于裝飾,就必須重點(diǎn)考慮其外觀的變化。在GB/T 1766-1995《色漆和清漆涂層老化的評級》中,詳細(xì)規(guī)定了光澤度、顏色變化、粉化、泛金等各種外觀變化的評級方法。
同樣是PVC(聚氯乙烯),如果如果是用于雨落水管,對于外觀變化要求就不高,而材料的物理機(jī)械性能變化,如拉伸強(qiáng)度變化是主要考核指標(biāo);而如果用于制作鞋面,就必須考慮其耐黃變性。
根據(jù)材料本身特性確定評價指標(biāo):就同一材料來說,在老化過程中不同性能的下降是不等速的,某些性能可能對環(huán)境條件敏感,老化、性能下降得快,則是引起材料破壞的主要因素,在選擇評價指標(biāo)時,應(yīng)該選擇這些敏感性能。
例如:對于大部分工程塑料來說,沖擊強(qiáng)度是自然老化試驗(yàn)檢測中變化大、下降明顯的。
因此,在進(jìn)行工程塑料的老化測試時,應(yīng)優(yōu)先考慮選擇沖擊強(qiáng)度下降作為評價指標(biāo),沖擊強(qiáng)度對聚丙烯的老化同樣相當(dāng)敏感,是考核老化性能的主要指標(biāo);對于聚氯乙烯,拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都下降得比較快,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況,選擇其中一種來評價。
比如在輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T2480-2000建筑用硬聚氯乙烯(PVC -U)雨落水管材及管件中,選擇老化后拉伸強(qiáng)度保留率≥80%作為合格判定指標(biāo);但在國標(biāo)GB/T8814-2004 《門、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》中,選擇老化后沖擊強(qiáng)度保留率≥60%作為合格判定指標(biāo)。
對于聚乙烯材料來說,斷裂伸長率的下降為明顯,是優(yōu)先考慮的評價指標(biāo)。
所以,人工加速老化試驗(yàn)因能快速評價材料老化性能、耐候性的需求而得到快速成長,已經(jīng)從作為自然老化的重要補(bǔ)充到逐漸在許多行業(yè)替代自然老化試驗(yàn)作為產(chǎn)成品的檢驗(yàn)手段,如何選擇試驗(yàn)條件、光源、試驗(yàn)時間、性能評價指標(biāo)等是人工加速老化試驗(yàn)中經(jīng)常遇到和需要統(tǒng)一的問題。
一、選用水冷氙燈作為光源 1、目前,試驗(yàn)室使用的輻照試驗(yàn)光源有氙弧光、熒光紫外光和碳弧光。其中熒光紫外光所設(shè)計(jì)的光波范圍為:290nm~400nm,是破壞力較強(qiáng)的光波波段,但與射到地球表面的太陽光波范圍不對應(yīng),模擬性不夠強(qiáng)。碳弧光源是一種應(yīng)用較早的人工光源,主要是通過一對碳棒電極形成碳弧光,碳弧光經(jīng)濾光器過濾后能模擬太陽光輻射,其模擬性較好。但由于碳棒電極的燃燒,需要經(jīng)常更換安裝新碳棒,通常每48h~72h更換一組(4對)碳棒,操作麻煩,且運(yùn)轉(zhuǎn)成本高。而氙弧光源的波長范圍為290nm~800nm,與太陽照射到地球表面的光波范圍相近,對太陽光的模擬性強(qiáng),被認(rèn)為是目前模擬性可以的一種人工光源,被普遍采用?! ?、雖然氙燈光源的能譜分布與太陽能譜分布極相似,但在近紅外區(qū)800~1000nm卻特別強(qiáng),發(fā)熱比較利害,容易使試樣過熱,所以必須使用冷卻裝置將熱量帶走。實(shí)踐表明,水冷方式效果可以,除了起冷卻作用外,可以吸收波長1200nm以上的紅外能量,減少了氙燈中過多的紅外線能量,這樣可以保證試樣與試驗(yàn)箱溫度的穩(wěn)定性。 3、本設(shè)備選用水冷氙燈作為光源,模擬和強(qiáng)化太陽輻射到地球表面的光輻射?!?i> 二、曝曬面積較大 總曝曬面積達(dá)到6500cm2,可掛65個145mm×70mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣架,最大限度地利用氙燈光輻射能量?! ?i>三、試樣區(qū)的光照、溫濕度及淋雨均勻性較高 本試驗(yàn)箱采用三層結(jié)構(gòu)的AH旋轉(zhuǎn)鼓型樣品架,燈管垂直安置在工作室的中央,試樣面向光源安裝,整個樣品架圍繞中心光源勻速旋轉(zhuǎn),提高了試樣區(qū)光照、溫度、濕度及淋雨的均勻性。樣品可進(jìn)行正面及背面的淋雨試驗(yàn)?! ?i>四、可模擬不同的氣候試驗(yàn)條件 通過選擇不同材質(zhì)的氙燈內(nèi)外過濾罩,五、人性化的全中文操作系統(tǒng) 采用人機(jī)界面觸摸屏,全中文顯示,菜單簡潔直觀,操作便捷,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及各種故障或報(bào)警信息均有顯示??梢阅M不同的氣候試驗(yàn)條件?! ?/p>
要問人生最舒服愜意是什么時候,小編第一個回答當(dāng)然是冬日曬太陽的時候了;
午后的陽光總是特別的溫暖,陽光是人類和任何生物都不可或缺的;
但陽光也在不知不覺中給人類的造成大量損失,加速物品老化。
如何降低陽光對物品損害是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)必須解決的問題;
氙燈老化試驗(yàn)箱就是做光加速老化試驗(yàn)的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。
氙燈老化試驗(yàn)箱是可以模擬全陽光光譜里面的氙弧燈來展現(xiàn)在不同環(huán)境下它存在的破壞性光波;
可以為科研、產(chǎn)品的研發(fā)和質(zhì)量控制提供對于的環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)和加速試驗(yàn)。
有三種常規(guī)試驗(yàn)方法,水冷氙燈、風(fēng)冷氙燈、臺式氙燈、它們的區(qū)別就在于試驗(yàn)時候的溫度、濕度、精度、時間等等。
綜合氣候試驗(yàn)裝置,除進(jìn)行氣候老化試驗(yàn)外,還可進(jìn)行對于色彩之影響及變化所作之退色加速試驗(yàn)。
其測試范圍包括:
染整、印刷、皮革、塑膠、膠和玻璃、造漆、紡織、油墨、橡膠及有關(guān)色彩穩(wěn)定性之工業(yè)等皆可適用;
并可于短時間內(nèi)得知其結(jié)構(gòu)以判斷耐光監(jiān)牢及退色等級。
以上材料暴露于模擬透過玻璃的日光光譜的人造光源下來評價材料耐光性能。
從光能、溫度、降雨或凝露、濕度這幾種主要?dú)夂蛞蛩剡M(jìn)行模擬和強(qiáng)化的試驗(yàn);
采用模擬全陽光光譜的氙弧燈來再現(xiàn)不同環(huán)境下存在的破壞性光波;
可用于新材料的選擇、改進(jìn)現(xiàn)有材料或評估材料組成變化后耐用性的變化等試驗(yàn)。