目前认为,已知人工光源中氙弧灯的光谱能量分布与阳光中紫外、可见光部分相似,通过选择合适的滤光片,可以滤去大部分到达地面阳光中存在的短波辐射。
氙灯在1000nm~1200nm近红外区存在很强的辐射峰,会产生大量的热。因此,必须选择合适的冷却装置带走这部分能量;目前,市面上氙灯老化试验装置有两种冷却方式:水冷式和风冷式。
一般来说,水冷式氙灯装置冷却效果要优于风冷式,但是水冷式氙灯老化试验箱结构也更为复杂,价格也比较昂贵。
由于氙灯紫外线部分能量较另两种光源增加较少,在加速倍率方面是低的,阳光型碳弧灯目前在我国应用得较少。
一、人工加速老化试验条件如何选择?
即模拟哪些老化因素;高分子材料在使用过程中,气候环境里许多因素都有可能对高分子材料的老化产生作用。
如果事先知道产生老化的主要因素,就可以有针对性的选择试验方法。我们可以从该材料的运输、储存、使用环境以及其老化机理等方面考虑,确定试验方法。
比如:我国在国际市场上有竞争力的一个产品:外贸出口鞋,在使用过程中,阳光中的紫外线是引起鞋子变色、褪色的主要原因,因此,有必要用紫外灯箱对其进行耐黄变测试,常用的鞋类耐黄变试验箱采用30w的UV灯,样品离光源20cm,照射3h后观察颜色变化。
同时,在运输过程中,集装箱内闷热、潮湿的恶劣环境会引起鞋面、鞋底、胶水的 变色、斑点,甚至是变质。
因此,在装船运输之前,有必要考虑进行耐湿热老化试验,模拟集装箱内高热、高湿环境,在70℃、95%相对湿度的条件下,进行48h试验后观察外观、颜色变化。比如:硬聚氯乙烯型材,使用聚氯乙烯为原料,添加稳定剂、颜料等助剂加工而成,主要用于室外。
从聚氯乙烯的老化机理考虑,聚氯乙烯受热易分解;从使用环境考虑;空气中的氧、紫外光、热、水分都是引起型材老化的原因。
因此,国标GB/T8814-2004《门、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》中,既规定了光氧老化试验方法,采用GB/T 16422.2《塑料实验室光源曝露试验方法第二部分:氙弧灯》老化4000h或6000h,模拟了室外紫外光及可见光、湿度、降雨、温度等因素,同时又规定了热氧老化项目:加热后状态,150℃放置30min,目测观察是否出现裂纹、气泡、麻点或分离现象,以考察型材的耐热性能。
二、试验时间如何确定?
参照相关产品标准规定:相关产品标准里已经对老化试验的时间作出了规定,我们只需查找到相关标准,按里面规定的时间执行就行了。许多国家标准、行业标准中都对此作出了规定。
根据已知的相关性推算:研究表明:通过颜色和变黄指数变化来评价ABS的颜色稳定性,人工加速老化与自然大气暴露有较好的相关性,加速倍率约为7。
如果想了解某一ABS材料户外使用一年后的颜色变化,采用相同的试验条件,可以参考该加速倍率,确定加速老化时间365x24/7=1251h。
就相关性间题大量的研究,得出了许许多多的换算关系式。然而,由于高分子材料的多样性,加速老化试验设备及方法的不同,不同时间、地区气候的差异性导致了换算关系的复杂化。
因此,在选择换算关系时,一定要注意得出该相关性的具体材料、老化设备、试验条件、性能评价指标等因素。
控制人工加速老化辐射总量与自然暴露辐射总量相当;对于某些既无相应标准规定,又无处参考相关性的产品,可以考虑其实际使用环境的辐射强度,控制人工加速老化试验的辐射总量与自然暴露试验辐射总量相当。
三、性能评价指标如何选择?
选择性能评价指标主要从材料本身特性及材料的用途两方面来考虑。
根据材料用途确定评价指标:对于同样的材料,根据其用途的不同,选择的评价指标可能也不同。
例如,对于某些功能性涂料,如防腐涂料,一定程度的颜色、外观变化是可以接受的,这时,选择评价指标时,主要考虑其粉化程度、耐开裂性等方面。
同样是涂料,如果是用于装饰,就必须重点考虑其外观的变化。在GB/T 1766-1995《色漆和清漆涂层老化的评级》中,详细规定了光泽度、颜色变化、粉化、泛金等各种外观变化的评级方法。
同样是PVC(聚氯乙烯),如果如果是用于雨落水管,对于外观变化要求就不高,而材料的物理机械性能变化,如拉伸强度变化是主要考核指标;而如果用于制作鞋面,就必须考虑其耐黄变性。
根据材料本身特性确定评价指标:就同一材料来说,在老化过程中不同性能的下降是不等速的,某些性能可能对环境条件敏感,老化、性能下降得快,则是引起材料破坏的主要因素,在选择评价指标时,应该选择这些敏感性能。
例如:对于大部分工程塑料来说,冲击强度是自然老化试验检测中变化大、下降明显的。
因此,在进行工程塑料的老化测试时,应优先考虑选择冲击强度下降作为评价指标,冲击强度对聚丙烯的老化同样相当敏感,是考核老化性能的主要指标;对于聚氯乙烯,拉伸强度和冲击强度都下降得比较快,应根据实际情况,选择其中一种来评价。
比如在轻工行业标准QB/T2480-2000建筑用硬聚氯乙烯(PVC -U)雨落水管材及管件中,选择老化后拉伸强度保留率≥80%作为合格判定指标;但在国标GB/T8814-2004 《门、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》中,选择老化后冲击强度保留率≥60%作为合格判定指标。
对于聚乙烯材料来说,断裂伸长率的下降为明显,是优先考虑的评价指标。
所以,人工加速老化试验因能快速评价材料老化性能、耐候性的需求而得到快速成长,已经从作为自然老化的重要补充到逐渐在许多行业替代自然老化试验作为产成品的检验手段,如何选择试验条件、光源、试验时间、性能评价指标等是人工加速老化试验中经常遇到和需要统一的问题。
一、选用水冷氙灯作为光源 1、目前,试验室使用的辐照试验光源有氙弧光、荧光紫外光和碳弧光。其中荧光紫外光所设计的光波范围为:290nm~400nm,是破坏力较强的光波波段,但与射到地球表面的太阳光波范围不对应,模拟性不够强。碳弧光源是一种应用较早的人工光源,主要是通过一对碳棒电极形成碳弧光,碳弧光经滤光器过滤后能模拟太阳光辐射,其模拟性较好。但由于碳棒电极的燃烧,需要经常更换安装新碳棒,通常每48h~72h更换一组(4对)碳棒,操作麻烦,且运转成本高。而氙弧光源的波长范围为290nm~800nm,与太阳照射到地球表面的光波范围相近,对太阳光的模拟性强,被认为是目前模拟性可以的一种人工光源,被普遍采用。 2、虽然氙灯光源的能谱分布与太阳能谱分布极相似,但在近红外区800~1000nm却特别强,发热比较利害,容易使试样过热,所以必须使用冷却装置将热量带走。实践表明,水冷方式效果可以,除了起冷却作用外,可以吸收波长1200nm以上的红外能量,减少了氙灯中过多的红外线能量,这样可以保证试样与试验箱温度的稳定性。 3、本设备选用水冷氙灯作为光源,模拟和强化太阳辐射到地球表面的光辐射。 二、曝晒面积较大 总曝晒面积达到6500cm2,可挂65个145mm×70mm的标准试样架,最大限度地利用氙灯光辐射能量。 三、试样区的光照、温湿度及淋雨均匀性较高 本试验箱采用三层结构的AH旋转鼓型样品架,灯管垂直安置在工作室的中央,试样面向光源安装,整个样品架围绕中心光源匀速旋转,提高了试样区光照、温度、湿度及淋雨的均匀性。样品可进行正面及背面的淋雨试验。 四、可模拟不同的气候试验条件 通过选择不同材质的氙灯内外过滤罩,五、人性化的全中文操作系统 采用人机界面触摸屏,全中文显示,菜单简洁直观,操作便捷,设备运行状态及各种故障或报警信息均有显示。可以模拟不同的气候试验条件。
要问人生最舒服惬意是什么时候,小编第一个回答当然是冬日晒太阳的时候了;
午后的阳光总是特别的温暖,阳光是人类和任何生物都不可或缺的;
但阳光也在不知不觉中给人类的造成大量损失,加速物品老化。
如何降低阳光对物品损害是现代企业生产必须解决的问题;
氙灯老化试验箱就是做光加速老化试验的环境试验设备。
氙灯老化试验箱是可以模拟全阳光光谱里面的氙弧灯来展现在不同环境下它存在的破坏性光波;
可以为科研、产品的研发和质量控制提供对于的环境模拟实验和加速试验。
有三种常规试验方法,水冷氙灯、风冷氙灯、台式氙灯、它们的区别就在于试验时候的温度、湿度、精度、时间等等。
综合气候试验装置,除进行气候老化试验外,还可进行对于色彩之影响及变化所作之退色加速试验。
其测试范围包括:
染整、印刷、皮革、塑胶、胶和玻璃、造漆、纺织、油墨、橡胶及有关色彩稳定性之工业等皆可适用;
并可于短时间内得知其结构以判断耐光监牢及退色等级。
以上材料暴露于模拟透过玻璃的日光光谱的人造光源下来评价材料耐光性能。
从光能、温度、降雨或凝露、湿度这几种主要气候因素进行模拟和强化的试验;
采用模拟全阳光光谱的氙弧灯来再现不同环境下存在的破坏性光波;
可用于新材料的选择、改进现有材料或评估材料组成变化后耐用性的变化等试验。