风化和曝光是损坏的重要原因涂料、塑料、油墨和其他有机材料。188金宝搏bet官网这损害包括失光、褪色、泛黄、开裂、剥落,脆,抗拉强度和分层的损失。对许多制造商来说,这是至关重要的制定产品能够承受风化和曝光。加速老化和光稳定性测试人员广泛用于研发、质量控制和材料认证。这些测试人员提供快速、可重复的结果。
风化和曝光是损坏的重要原因涂料、塑料、油墨和其他有机材料。188金宝搏bet官网这损害包括失光、褪色、泛黄、开裂、剥落,脆,抗拉强度和分层的损失。对许多制造商来说,这是至关重要的制定产品能够承受风化和曝光。加速老化和光稳定性测试人员广泛用于研发、质量控制和材料认证。这些测试人员提供快速、可重复的结果。
涂料市场越来越全球化的加剧需要测试来提高产品的耐用性,符合质量标准的出口市场,或减少材料成本与进口产品竞争的新兴国家。
最常用的加速老化测试人员荧光紫外加速老化试验机(ASTM G 154)和氙弧测试室(ASTM G 155)。近年来低成本和易于使用的测试人员开发。本文将探讨两种不同类型的测试人员的方式不同,包括水分模拟发射光谱方法,专业测试方法、均匀性和实际考虑测试人员使用。固有的优点和缺点,每个测试人员将讨论,包括购买价格和运营成本。指南将给定的测试通常是适合一个特定的材料或应用程序。
此外,本文将简要比较静态数组氙弧测试人员和转筒氙弧测试人员。品牌名称QUV将用于表明荧光检测器。品牌名称Q-Sun有时会被用来表明氙测试仪。
历史的角度
虽然很明显,耐候性和耐光性是重要的许多产品,测试的最佳方法有时是有争议的。各种方法已经被使用多年。现在大多数研究者使用自然暴露试验,氙弧或QUV风化测试人员。自然暴露试验有很多优点:它是现实的,不贵,而且烹饪简单。然而,许多制造商没有几年的等待,看看“新产品和改进产品配方是一种进步。氙弧和QUV最常用的加速测试人员。这两个测试都是基于完全不同的方法。氙测试室繁殖全方位的阳光,包括紫外线(UV)、可见光和红外(IR)。氙弧本质上是试图重现阳光本身,从295 nm - 800 nm)(图1)。QUV,另一方面,不试图重现阳光,阳光的破坏性影响,发生从300 nm - 400 nm。它是基于这一概念,耐用的材料暴露在户外,短波紫外线导致大部分风化破坏(图1)。188金宝搏bet官网
这是更好的方法来测试?这个问题没有简单的答案。取决于您的应用程序,方法是很有效的。你所选择的测试人员应该取决于您测试的产品或材料,最终用途的应用程序,你担心的退化模式和你的预算限制。
理解氙和QUV之间的差异,有必要先看看材料降解的原因。188金宝搏bet官网
三重威胁:光、温度和水分
大部分风化破坏是由三个因素引起:光、高温和水分。这些因素中的任何一个都可能导致恶化。他们经常一起协同工作造成更大的伤害比任何单独一个因素。光
光谱灵敏度不同物质材料。耐用的材料,像大多数涂料188金宝搏bet官网和塑料、短波紫外线是大多数聚合物降解的原因。等less-durable材料,然而,一些颜料和染料188金宝搏bet官网,longer-wave紫外可见光甚至能造成大的破坏。
高温
曝光的破坏性的影响通常是加速,当温度增加。虽然温度不影响主光化学反应,它影响二次反应涉及的主要副产品的光子/电子碰撞。实验室老化试验必须提供精确的温度控制,它通常应该提供一种手段提升温度产生加速度。
水分
露,雨水和高湿度是水分损失的主要原因。研究表明,物体保持湿户外意外每天长时间(每天8 - 12小时,平均)。研究表明冷凝,在露珠的形式,负责大部分的户外潮湿。露比雨更有害,因为它仍然是材料很长一段时间,让重要的水分吸收。
当然,雨也可以是非常有害的一些材料。188金宝搏bet官网雨会导致热冲击,产生的一种现象,例如,当热量积聚在一个汽车在炎热的夏天突然淋浴正在迅速消散。机械侵蚀造成的雨水的洗涤作用可以降低材料如木材涂料,因为它磨损表面,不断暴露出新鲜材料阳光的破坏性影响。188金宝搏bet官网
QUV和氙弧测试人员每个再现光,温度和湿度以不同的方式。
QUV老化试验机
QUV阳光模拟QUV旨在重现阳光的破坏性影响耐用的材料,利用荧光紫外灯。188金宝搏bet官网这些灯是电类似于常见的酷白灯用于普通照明,但他们生产的频谱比普通荧光灯是不同的。涂料的玻璃管是精心设计的生产主要是紫外线而不是可见光或红外能量。
有不同类型的灯有不同的光谱各种接触应用。uva - 340灯提供最好的模拟阳光的短波紫外线地区至关重要。光谱功率分布(SPD)的uva - 340阳光密切匹配太阳截止到360纳米(图2)。紫外线灯(图3)QUV也常用。他们通常比a灯导致速度下降,但它们的短波长输出低于太阳能截止许多材料可以导致不切实际的结果。188金宝搏bet官网
辐照度的控制(光强)实现准确和可重复的测试结果是必要的。Q-Lab公司在1992年推出的眼睛太阳辐照度控制器。这种光精密控制系统允许用户选择的辐照度水平。太阳能眼睛反馈回路系统,辐照度不断并自动监测和精确维护。监测传感器分别由操作员定期校准。校准是可追溯到国家标准与技术研究所(NIST) ISO 9000合规。
太阳眼睛自动补偿灯老化或任何其他变化通过调整电源灯。图4显示了照度控制系统是如何工作的。在过去,它建议在荧光灯具测试人员是旋转每400小时。与辐照度控制,灯具通常持续超过5000小时。太阳眼睛控制系统在很大程度上消除紫外线强度的变化,因而大大减少了测试结果的差异。
QUV,控制固有的光谱辐照度是简化的稳定的荧光紫外灯。所有光源输出随着年龄下降。然而,与大多数其他类型的灯,荧光灯的经验没有光谱功率分布随时间的变化。这提高了测试结果的再现性和与QUV测试的主要优势。
可编程,自动照度控制系统允许操作员选择在紫外线照射的辐照度级别测试。对于许多材料,这导188金宝搏bet官网致更快的退化,因此较短的测试时间。1
使用QUV的一个主要好处是,它允许户外水分的最现实的模拟攻击。户外、材料经常湿每天188金宝搏bet官网12小时。因为大部分的水分是露水的结果,QUV使用一个独特的繁殖户外水分凝结机制。
QUV冷凝循环期间,一个蓄水池的底部试验箱加热产生蒸汽。热蒸汽保持室内环境相对湿度100%,温度升高。QUV设计实际上测试标本形成室的侧壁。因此,标本的反面是暴露于环境室内空气。房间空气冷却导致测试表面下降几度低于蒸汽温度。这种温差导致测试表面液态水不断压缩整个冷凝循环(图7)。
由此产生的冷凝水是非常稳定的,纯蒸馏水。这种纯水增加测试结果的再现性,排除了水点问题和简化QUV安装和操作。
除了标准的冷凝机制、QUV也可以配备一个水喷淋系统来模拟其他损害最终使用条件,如热冲击和机械侵蚀。用户程序可以湿润的紫外线产生周期交替与紫外线、自然风化的情况是相同的。
QUV荧光风化试验机模拟阳光的破坏性影响,露水和雨。它是世界上使用最广泛的风化测试仪。
氙试验箱
氙阳光模拟氙弧测试人员被认为是最好的全光谱模拟阳光因为他们产生能量的紫外线,可见光和红外线区域。模拟自然光照的氙弧光谱必须过滤。过滤器减少不必要的辐射和/或热量。几种类型的玻璃过滤器可用于实现各种光谱。取决于使用的过滤材料测试和最终用途的应用程序。不同滤波器类型允许不同数量的短波紫外线,可以显著影响速度和类型的退化。常用的有三种类型的过滤器:白天,窗户玻璃和扩展的紫外线。8 - 10的数据显示这些过滤器产生的光谱。还包括是一个特写镜头看这些光谱在关键的短波紫外线地区从295到400纳米。
控制辐照度氙测试尤其重要,因为氙气灯本身是可怕地稳定比荧光紫外灯。氙弧测试人员通常配有一个辐照度控制系统。Q-Sun氙的控制系统如图11所示。
大多数氙弧测试人员通过喷水模拟水分的影响和/或湿度控制系统。水喷雾的局限性是,当相对冷水喷洒到相对热试样,试样冷却了下来。这可能减缓退化。然而;水喷雾模拟热冲击和侵蚀是非常有用的。氙弧,对防止水发现高度纯净水是必要的。因为湿度会影响退化类型和某些室内产品,如许多纺织品和油墨,相对湿度控制在许多测试规范建议。现代氙测试室与相对湿度控制。
第一个转筒光稳定性测试人员开发约1918,用碳弧作为光源。这个设备有一个中央光源或灯(s),垂直放置,过滤系统。面临的试样安装灯。最受欢迎的氙弧的版本测试人员使用水冷系统的灯。这是通常被称为一个旋转的滚筒试验机。
最近的技术功能室与一个或多个气冷式灯安装在天花板上。在此系统中,下面的过滤器是平坦和安装灯。反射镜系统内置的顶部和两侧商会提高照度均匀性。下面的测试标本安装灯盘。
无论所使用的硬件配置,现代氙测试人员通常有系统来控制灯光的亮度(照度),温度和相对湿度(图14)。
滤光片系统
静态数组氙测试室使用一个或多个块平坦滤波器为每个风冷氙气灯的玻璃。水冷式转筒测试人员使用不同的系统组成的圆柱内部和外部过滤器适合氙灯。每种类型的氙弧测试仪能够重现阳光的全谱。研究表明,静态数组测试人员使用的过滤器匹配阳光和阳光通过窗户玻璃一样,或者比,在旋转鼓轮测试人员使用的过滤器。2
过滤器日晒氙弧测试人员是一个潜在的弱点。随着年龄转筒过滤器由于暴露于紫外线,他们失去他们的能力将较短的波长的光。这种现象叫做日晒。频谱的变化会影响测试结果的再现性。因此,转筒过滤器必须更换频繁。一些静态数组的过滤器设计不会曝光过度扩展使用。
水分
静态数组氙试验箱和转筒氙室模拟室外湿度的影响通过喷水到测试标本。这种方法尤其适合模拟热冲击或机械侵蚀的影响。静态数组,试样安装在平坦的标本托盘,倾斜5º的水平。静态数组的喷水涵盖标本均匀,因为身体滑向接近水平的位置后的标本,水不迅速跑开了。在静态数组,标本在整个水分周期保持潮湿。
转筒测试人员有一个喷杆和喷嘴喷雾标本与水在旋转过程中过去。标本是湿大约三秒钟的每一分钟的革命。由于标本的垂直位置,水很快就从土壤表面。标本之间的润湿,可能当他们远离旋转喷雾干燥。
样品安装
一个静态数组托盘容纳不同大小的平板或三维标本像部分,组件,瓶子和试管。转筒测试人员只能安装平板电视在一个垂直的位置。
灯冷却
氙弧灯产生大量的热量,必须消失。静态数组删除多余的热量通过移动大量的空气通过灯住房。旋转鼓使用水冷灯系统。由于水是一个很好的传热代理,这是高效的。因此,转筒灯可以在一个非常高的功率产生高辐照度。水冷却需要一个有些复杂灯/过滤装置与内部和外部过滤器。冷却水必须很纯减轻任何建立灯上的杂质和过滤器。
辐照度校准
静态数组辐照度校准系统使用一个辐射计,可以由机器操作员执行的。一个旋转的滚筒试验机校准是一个多步骤的过程使用一个特殊标定灯。一般来说,转筒测试仪的校准是通过外部服务技术员。
均匀性
研究做了比较的一致性测试标本退化在个体室的类型。325个不同的一致性测试完成。在旋转鼓和静态标本安装系统,退化的一致性与单个室之间不同的±3%±13%,这取决于材料。静态数组的均匀性试验机是一样好,或者比,转筒材料/曝光条件。
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