图1所示。两个变量模型函数的氙弧试验。
研究员阿特拉斯材料测试技术有限责任公司最近进行了一项研究来帮助识别差距的理解应用阿伦尼乌斯模型开发的人工风化设备室外参考环境暴露,最终预测材料使用寿命在全世界的位置。泛黄的研究使用寿命不受保护的聚碳酸酯作为评估的衡量变量根据ASTM E 313 - 96 2°C。1黄色指数(Y.I.)改变6单位任意确定为本研究有用的服务结束的生活。
这项研究涉及两个主要部分:开发一个阿伦尼乌斯风化模型人工氙弧曝光,并验证模型暴露在户外的引用。三个输入变量被阿伦尼乌斯模型包括紫外(UV)光强度、标准的黑色面板温度(双极性晶体管),相对湿度(相对湿度%)百分比。获得了一个大型的供应商用无保护的聚碳酸酯,切成2 x 6。标本和随机的。样品的标本被暴露在氙弧天气检测仪器曝光和户外参考实验室暴露在迈阿密,FL和凤凰城,阿兹。户外暴露开始氙弧前几年天气检测仪器曝光。
实验室人工风化
实验室人工风化试验的目的是了解考虑开发阿伦尼乌斯类型使用氙弧接触设备使用寿命预测模型。人工实验室进行了暴露在阿特拉斯模型Ci5000和Ci4000 Weather-Ometers®没有喷,没有黑暗周期。曝光使用石英内/硼硅外过滤器的组合。辐照度水平,双极性晶体管和相对湿度%的水平调整各种水平的七个试验在本研究中。氙暴露与10 7个试验使用聚碳酸酯标本为每个审判和输入变量如表1中指定。在方便的时间间隔,技术人员暂停曝光,把标本测量Y.I.,其次是持续曝光。试验使用较短的曝光和少测量材料的退化函数出现以来的研究进展与紫外线辐射暴露在所有线性试验。为每个样本在每个接触,确定了最佳线方程有关的变化Y.I.紫外线照射的KJ / m ^ 2·340 nm。这些方程被用来预测的紫外线照射产生的6δY.I.每个标本每个敞口条件下。每个阶段的平均预测氙弧接触试验条件如表1所示。
一旦氙弧接触为每个输入变量组合得到数据,下一步输入变量转换成一个适当的形式的阿列纽斯关系:Ln(生活估计KJ / m ^ 2·340 nm),紫外线辐射强度在W / m ^ 2·340 nm, 1 /°K双极性晶体管,r.h %。暴露的输入变量和因变量(Ln[生活估计])都进入到一个标准的统计分析软件包(StatSoft Statistica 6, Inc .)。简单的多元线性回归分析在73数据点。2这个分析的结果如表2所示。从这个分析,技术人员获得一个预测模型描述了聚碳酸酯发黄风化行为氙弧接触紫外线辐射水平的函数,双极性晶体管和右%。图1显示了模型两三个变量的函数,以及观测数据。观察到的数据显示与数据回归模型预测合理的协议。
户外参考风化
户外参考环境风化的目的是暴露相同的聚碳酸酯材料真实,变量户外天气而仔细测量变量控制的氙弧暴露试验。目的是看看阿伦尼乌斯模型可以用测量水平的紫外线强度,双极性晶体管和相对湿度%获得在户外的使用寿命预测的寿命与合理的协议。通过执行户外曝晒的聚碳酸酯材料参考接触实验室,技术人员获得频繁的测量紫外线强度,双极性晶体管和相对湿度%在同一位置材料的户外暴露。五个独立的聚碳酸酯材料进行曝光在迈阿密和凤凰Atlas风化服务接触的设施。所有暴露在5°的角度朝南的无靠背的配置。五曝光开始在不同的年,在不同的季节里,在不同的位置。Y.I.的变化的函数总紫外线照射不同测试如图2所示(42页)。技术人员观察到聚碳酸酯的使用寿命大约380和450 MJ / m ^ 2总紫外辐射(TUVR)在迈阿密和凤凰城,分别对这些风险。
188金宝搏bet官网材料暴露在0.5公里的辐射,双极性晶体管和相对湿度%的测量设备。TUVR,双极性晶体管和相对湿度%数据获得了2000年到2003年每隔30分钟每天在这些地点。技术人员构造平均每年从这些数据点。这30分钟的平均数据的一个例子在迈阿密的一个夏日如图3所示。
图2。的例子一天黑色面板温度和辐照度值在佛罗里达曝光。
连接实验室和户外数据
使用阿仑尼乌斯模型开发的氙弧接触试验预测户外风化概念涉及到一个简单的输入变量的测量过程中观察到的室外环境,把这些值到模型和计算这些室外的变量水平的函数。在这项研究中,技术人员进行接触和变量测量在同一接触位置,以便仔细对比从模型预测结果与观测结果的户外暴露。目前,这个过程似乎是最大的应用开发模型误差的来源,因为非常可观的差异之间存在的变量测量天气氙弧检测仪器与户外的变量测量参考曝光。的任务输入30分钟的户外紫外线强度,双极性晶体管和相对湿度%数据到阿伦尼乌斯模型被证明是高度问题。氙弧曝光,光强度变量以W / m ^ 2·340 nm。在户外曝晒,光强度以W / m ^ 2·从295年到385年nm。最优,model-measured变量和outdoor-measured变量应该以相同的方式,与设备相同的反应。然而,这种复制变量测量在这项研究中并不存在。
获得可比数据,技术人员使用紫外线强度的近似成比例。来源报道,在迈阿密的一个合理的平均最大中午光强度值约为0.65 W / m ^ 2·340 nm。观察TUVR数据(295 - 385 nm)光强度水平大约是0.065中午夏天在迈阿密,技术人员仅仅观察TUVR数据乘以10获得比例近似340海里W / m ^ 2·纳米光强度。虽然很粗糙,粗糙的近似,聚碳酸酯的预测参考环境暴露数据和观察到的曝光数据。在合理的协议
黑色面板温度测量设备用于户外参考环境差别很大的黑色面板中使用氙弧仪器室。不同的黑色涂料、金属基板和测温传感器可能会导致不同的温度测量。技术人员还没有数据关联氙弧双极性晶体管户外双极性晶体管,因此不能应用合适的转换因子。相反,他们使用户外双极性晶体管的数据作为输入到阿伦尼乌斯模型开发与测试仪器双极性晶体管的输入。尽管这是一个明显的抵消双极性晶体管模型中的变量和来源的错误估计寿命计算,预测参考环境暴露数据出现在合理的协议与观察到的曝光数据。
图3。观察参考暴露结果相比,预测模型的结果。
观察与预测结果
使用阿仑尼乌斯和氙弧接触模型,技术人员花了30分钟的户外可变数据(计算如上所述),进入紫外线强度近似,双极性晶体管和相对湿度%值为每30分钟间隔到阿伦尼乌斯的计算,和获得价值预期退化30分钟的时间。所有数据点的光强为零(夜间)被忽视,和所有的个人价值观总结了暴露的持续时间。该模型预测估计使用寿命与实际观测值进行比较,如图3所示。在暴露环境,预计使用寿命估计不同于观察到的使用寿命由不到15%。给定的变量测量的差异和近似进行计算,这种级别的协议是意想不到的第一次近似。确保准确的预测
加速实验室检测采用人工风化设备不是一个完全代替天然户外测试。然而,进步不断在这种仪器的准确性通过研究本文中描述的。因此,今天的人工风化装置可以用来准确预测寿命与一个小误差。进一步的可靠性是通过加速实验室检测结合自然的户外测试,以便更详细的调查发生在分子水平上的各种流程。作者注:本文中提供的信息并不意味着解决聚碳酸酯的寿命预测但只有调查注意事项使用寿命预测方法应用到曝光数据。进一步,本研究只是提出强调一些注意事项来执行这些类型的使用寿命预测方法,并使用这些信息不推荐用于任何其他目的。
*阿特拉斯材料测试技术不建议使用这种近似这个项目以外的任何东西。使用寿命预测的努力应该使用实际测量值用于确定预测模型。
栏:
人工参考暴露比较考虑
未来寿命预测(SLP)调查可能受益于一些特定因素指出在这研究:
- SLP努力应该提供相同的氙弧敞口暴露变量的测量,在户外参考接触位置和世界接触的位置。
- 紫外线强度测量的氙弧室应重复在户外暴露。
- 氙弧的双极性晶体管的测量室应重复在户外暴露。
- 进一步的研究应考虑实际材料表面温度的测量,而不是双极性晶体管的数据用于预测模型。
- 方法和频率测量环境变量应该标准化暴露在户外参考实验室和世界接触的位置。
- 未来得到调查应该考虑使用虚拟环境变量数据(如来自天气建模软件),以及实际测量环境变量数据比较差异和观察暴露服务生活和生命估计建模天气变量。
- 模型由氙弧接触使用阿仑尼乌斯方法取得了首次与合理的协议,户外观测值近似,而回归模型没有阿伦尼乌斯的概念似乎对于户外预测在这个研究非常有限。
- 它可能会执行获得转换因素相关性研究W / m ^ 2 _nm在340 nm TUVR MJ / m ^ 2,以提高第一近似。
- 两变量(紫外线强度和双极性晶体管)和有三模型(紫外线强度、双极性晶体管和r.h %)解释大部分的变异中观察到的氙弧试验研究。
- 氙弧气室温度变量没有显著贡献在本研究开发的预测模型。
- 频繁的环境数据日志从参考接触位置(30分钟间隔)出现足够频繁的第一本研究近似。
- 似乎非常希望获得全球曝光时间表示为紫外线照射而不是几个月时间。
- 平均和近似技术用于将环境变量数据预测模型,虽然不良,出现有效的第一本研究近似
- 无视夜间出现重要数据的预测计算。
报告的评论