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之前的测试程序和相关领域
任何加速实验室试验必须能够正确地复制和预测的类型、程度和严重程度的缺陷在实际现场条件。许多测试已经发展在过去,可以用来生成一个特定的缺陷和涂层系统的性能预测领域。例如,Gravelometer已被成功地用于客户多年使用多种类型的媒体预测可能发生的各种类型的凿汽车涂料。此外,新开发的腐蚀测试(ASTM D 7356(图5))有很好的相关性,实际户外酸腐蚀损坏汽车涂料。(1)
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虽然有很多的测试可以预测缺陷有良好的相关领域,还有其他相关的领域一直是困难的。有许多类型的划痕试验方法和设备用于涂料行业;188BET竞彩然而很难指向单个测试那些实际户外损害密切相关。许多测试用于确定涂层开裂的潜力不准确预测户外性能。
似乎没有一个好的测试来确定整体涂层电阻材料,如错误残留,树液从各种来源和花粉。188金宝搏bet官网对于这种类型的测试,挑战似乎是压倒性的。它似乎不可能测试所有潜在的有机和无机材料接触汽车涂料。188金宝搏bet官网
今天使用的加速老化测试开发使用single-coat丙烯酸和高固体含量的瓷釉。失去光泽和颜色变化/褪色失效的主要模式,在许多情况下,失败发生在不到两年的户外测试。加速方法似乎关联以及户外测试基于这些标准。今天涂料更复杂,失败的模式超越失去光泽和颜色变化/褪色。汽车涂料使用寿命期望现在10年或更长时间。分析技术用于评估失效模式拥有先进的能力来预测涂层失败。
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电流之间的关系加速老化试验结果和实际服务/户外测试汽车涂料在使用中今天是可怜的。测试程序并没有跟上变化的技术。如上所述,许多以前的作者,(2)存在问题与整个加速老化的方法,包括过滤器,光使用,温度,湿度,水接触,每个周期的时间指定步骤。这些问题导致无法正常生产和预测几乎每一个潜在的缺陷在户外暴露,包括分层/剥落、开裂、侵蚀、光泽损失/氧化、变色褪色(图6 - 7)。
新测试的发展
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滤光器
的第一个变化是显而易见的开始加速风化的滤光器的开发,成功匹配的光谱功率分布(SPD)的阳光。鉴于社民党数据存在了阳光,挑战是确定后产生相同的滤波器组成的SPD氙光通过它。福特和3 m都成功在他们与玻璃制造商合作,制定一个合适的滤波器组合。(3,4)众所周知,不自然的涂层失败可以使用光源生成不重复的阳光,以及测试发现在光辐照度和强度高于室外(图8),最初的想法是,这可能会加速真正的失败,事实是,这些自然的失败导致成本较高的涂料产品,实际上是不真实的暴露条件制定。
温度控制
有一些限制与温度有关的加速老化设备。是可能的方法和维护小组/部分平均温度附近的温度预计在全球许多地区(约。70°C),但设备很难控制在较低的温度下(约。20 - 25°C)不使用冷却单元。这是说,它可能达到一个合理的温度曲线出现加速风化在控制范围内可用的风化设备。到目前为止没有发现支持技术资料要求的环境(房间)或更低的温度循环的加速老化试验汽车涂料。
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水和湿度的要求
在加速风化,轻易被认为是多年水和湿度要求。虽然知道水接触户外风化周期的一部分,没有合理的业内努力理解和优化加速风化的湿度和用水量。在过去的几年里,许多收集背景资料定义水暴露在户外,这与当前的加速测试(图9)。(5、6)收集真实的水数据后所面临的挑战是在加速试验复制同样的效果。这远远超出控制测试室的湿度百分比。水涂料的实际作为时间的函数和水的位置在一个多层涂层电影必须确定。不同层的涂层可能有不同程度的渗透。
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加速老化试验的条件更接近现实世界的情况,尤其是在水接触的情况下,失败是目前在实验室看到没有看到与当前加速老化测试(图10 - 12)。的原因之一是,水暴露在当前加速风化较低,最有可能的水量低的曝光时间,唯一真正暴露在水的表层内多层涂层。例如,在一个系统由electrocoat、底漆,最下面的一层和实验,水只实验确定层中的渗透。
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随着水接触的增加,电影里的水量增加,和水的分布在一个多层涂层也变化。现在汽车涂料系统,水可以通过所有的涂料层,达到达到磷酸盐表面。
当水渗透完全通过多种涂料层,化学和机械的变化都可以结果。水可以参与许多反应,包括酸或base-induced水解。水也可以与湿敏材料在涂料配方,引起生理缺陷的形成。188金宝搏bet官网水变成各种涂料的吸收层作为时间的函数也不同,为机械扩张/收缩的情况下创建各种场景在一个多层涂层。这些机械变化引起的水肯定会引起和导致涂层系统缺陷的形成,包括开裂和涂料层分层等缺陷。
有很多失败的例子造成或辅助汽车涂料的曝光系统。第一个简单的缺陷是美白的涂料由于涂料在水溶性成分,使其亲水在自然界中。有可能这个缺陷被认为只有轻微渗水实验电影的一个汽车涂料系统。在当前加速老化方法,这种缺陷有时注意因为水暴露在这些方法确实导致一些水渗透到实验确定层。
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| 图13点击放大 |
另一种类型的故障发现与湿度敏感性和水相互作用最下面的一层薄膜。在这种情况下,水渗透最下面的一层一层在最下面的一层膜和与水溶性成分。由于这种交互,缺陷形成的最下面的一层一层,最终创建上实验确定层中的应力。实验最终缓解自己的内部应力开裂(图13)。这个缺陷是不能检测到的电流加速老化方法,因为巴特渗水或与最下面的一层交互层。原因是低水接触试样以及水的短时间接触防止水进入最下面的一层一层。
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涂层分层也有失灵的时候,水起着至关重要的作用。这里讨论的例子是一个分层的失败在该地区electrocoat /底漆的接口。这个失败出现在现实世界的情况下,而不是正确地检测到电流加速老化的方法。
业内众所周知,大多数electrocoat配方对紫外线和可见光。是非常重要的设计覆盖涂料层保护electrocoat层从任何紫外线或可见光照射。electrocoat层氧化是最暴露于紫外线(图14)。Rayonet 1997年的实验显示,360 - 370 nm波长产生氧化在electrocoat超过350纳米(图15)。
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| 图15点击放大 |
正如electrocoat层烤,通常有amine-functional释放涂层材料。188金宝搏bet官网这些材料挥发到大气中,但有些188金宝搏bet官网化合物可在electrocoat电影。这些amine-functional材料大多是188金宝搏bet官网芳香,也受到光照降解。
这些材料的水平可以用XPS (x射线光电188金宝搏bet官网子能谱仪)检测分析,基于胺水平的总氮含量发现electrocoat表面。分析数据显示,随着electrocoats烧损,更高浓度的胺预计将在electrocoat表面(图16)。评估实际electrocoat烘烤条件一个OEM组装厂可以决定使用这种技术。许多这些胺化合物也可能参与水解反应在水的存在。
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| 图16点击放大 |
氧化型反应通常发生在光暴露于这些化合物。巴斯夫的一位十多年前进行的研究表明,水的存在在electrocoat表面能大大加速了氧化反应。水也会改变机械涂料层之间的交互。水吸收巴斯夫所做的研究表明,不同的涂料层吸收并持有不同量的水。一般来说,水性涂料有3至5次水吸收大于solventborne涂料。因此,在涂层系统的组合solventborne和水性层,机械应力可能大于那些所有水性或所有solventborne层。
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| 图17点击放大 |
涂层电影中最下面的一层和底漆层薄,有可能为低能紫外线和可见光达到electrocoat表面。这将是更普遍较轻的最下面的一层和底漆的颜色,比深色遮光的特点在哪里穷(图17)。在这种情况下,创建相同的效果,在引物存在于日常使用在汽车组装厂。当光到达水面,electrocoat可以氧化,但它可能不是氧化涂层附着力损失的程度。
从本质上讲,这是当前加速风化作用,水的影响并没有意识到在electrocoat /底漆接口或深入electrocoat层。改进的氙测试实际上繁殖一些特定字段分层情况下由于内涂层的正确交互水矩阵(图18)。水相互作用最有可能产生化学和力学效应,恰当地再现了分层失效模式中发现实际户外曝晒。
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结论
水一直是一个重要因素在涂层缺陷的产生与任何涂层系统,体验户外曝晒。是否影响化学或机械,这些影响正常需要复制在任何测试,用来复制室外涂层缺陷。水的理解和适当的使用水的加速老化周期将大大提高的信心水平在未来防止涂层缺陷。
作者还想承认布莱恩·奎因,理发师不,迈克加纳和汤姆Savino从巴斯夫为他们的贡献和数据。
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