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UV紫外老化
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UV光老化(紫外燈老化/氙燈老化)測試常見問題
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1、光老化測試的目的是什么?
每年由于老化所造成的經(jīng)濟損失數(shù)以億計。老化常常造成紡織品、涂料、塑料以及其他一些有機物的物理性能發(fā)生變化,主要表現(xiàn)在變色、失光、強度下降、龜裂、剝落、粉化及氧化等。我們知道日光,特別是短波長的紫外光、高溫、雨水、露水和以高濕度形式出現(xiàn)的濕氣是造成上述損壞的主要因素。
進行老化測試的目的有下幾點:
(1)降低退貨風(fēng)險
?。?)為了符合相關(guān)質(zhì)量技術(shù)標準。
?。?)避免由老化所造成的損失。
?。?)提高產(chǎn)品的聲譽。
?。?)提高產(chǎn)品的竟爭力。
?。?)進入高端市場。
?。?)節(jié)省資源。
?。?)生命周期預(yù)估。
2、實驗室加速老化有什么意義?較自然爆曬有什么優(yōu)點?
由于自然的老化測試需要幾年的時間才能決定老化結(jié)果,對一般的企業(yè)來說時間成本太高,特別在這個竟爭比較激烈的時代,產(chǎn)品開發(fā)的周期都很短,如果一個新品的測試周期需要幾年,那這個產(chǎn)品根本沒有什么競爭力可言。同時,由于各地的氣候條件千變?nèi)f化,同樣的被測材料有可能得到相差很大的老化結(jié)果,實驗結(jié)果的重復(fù)性和可再現(xiàn)性不是很好。因而,人們傾向于使用實驗室設(shè)備人工加速老化,這樣不僅可以縮短試驗周期、重復(fù)性好、可用于質(zhì)量控制、材料穩(wěn)定性測試以及材料的快速對比篩選測試。還有,該種方法的應(yīng)用范圍較廣,因僅在室內(nèi)使用,可以不受自然條件限制,僅考慮人為因素的影響即可,使用簡便,可控性較高。
3、實驗室加速老化是多長時間相當于自然環(huán)境中的一年?
這個問題是最常問的一個問題,也是最難回答的一個問題,即使在老化方面知識淵博、經(jīng)驗豐富的研究人員們也會感到為難,目前沒有一份標準或論文有明確指出,實驗室加速老化是多長時間相當于自然環(huán)境中的一年或者給出明確的公式。主要原因是,自然條件變化的因素太多了,引起產(chǎn)品老化的因素很多如光照強度、光照時間、溫度、濕度、降雨和污染物等等,實驗室沒辦法全部都模擬出來。所以,目前大部分標準沒有給測試時間,時間都是多方協(xié)商的結(jié)果。有的標準有給定時間,一種是實驗室數(shù)據(jù)與長期使用得出來的數(shù)據(jù)比較得出來的的結(jié)果,比如大部份的汽車標準。另外一種是只考慮單一因素,比如:只考慮一個地區(qū)的光照總量,用輻照度反推出來的,最典型的標準是:
EN 12608-2003門窗制造用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材.分類、要求和試驗方法,計算公式如下:
老化時間=年太陽輻照總量×年數(shù)×60%×67%&pide;550&pide;3600
----年太陽輻照總量:波長范圍在300~2450nm內(nèi)的各地區(qū)地面吸收的陽光年輻照總量,J/m2;
----60%:波長范圍在300~800nm的輻照量占總輻照量的百分數(shù),材料正因
為吸收此范圍的光照而引起老化降解;
----67%:溫度修正系數(shù)。因在自然老化中,除了夏天,其他季節(jié)的平均氣溫
相對較低;
----550:氙燈日曬老化機使用Boro/Boro濾鏡組合時,其發(fā)射的光譜波長范
圍在300~800nm的輻照量,W/m2;
----3600:1小時=3600秒
A.溫帶氣候M類門窗(5年戶外暴曬要求)
年輻照總量:4×109J/m2
老化時間=4×109×5×60%×67%&pide;550&pide;3600=4061h
標準要求:4000h
B.熱帶氣候S類門窗(5年戶外暴曬要求)
年輻照總量:6×109J/m2
老化時間=6×109×5×60%×67%&pide;550&pide;3600=6091h
標準要求:6000h
4、輻照量提高一倍測試時間是否可以減少一半?(焦耳是否等效?)
經(jīng)常有人問如果只考慮輻照量因素,原本輻照度0.55w/m2需做2000小時,如果輻照度提高1.1 w/m2,是不是只需要做1000小時,其實這種的想法是不對的,光老化一個緩慢的光老化過程,其中可能包含光反應(yīng)、氧化反應(yīng)、機械作用、溫濕作用等等,雖然提高輻照度可一定程度上提高反應(yīng)活性,但不這個反應(yīng)并不按比列疊加了,一味的追求速度,可能會偏離了測試本身的意義,造成測試結(jié)果與實際的偏離。以下這個對比數(shù)據(jù)很好的說明這一點。
5、光老化測試分為哪幾種?該怎么選擇?
目前光老化測試主要有三種:紫外老化、氙燈老化、碳弧燈老化
?。?)快速紫外老化(QUV),紫外的波長一般在290~400nm之間,在短波紫外的波段可以較好模擬太陽光,短波紫外線通常引起聚合物的老化,如失光、強度下降、黃變、開裂、脆化,而且其燈管光譜穩(wěn)定,隨時間變化的它的光譜功率分布發(fā)生變化很小可提高測試的現(xiàn)現(xiàn)性和重復(fù)性,此外在模擬戶外潮濕方面做的比較好,其冷凝系統(tǒng)(100%RH)比氙燈的水噴淋更強烈、真實。其深層滲透會引起破壞做用,如涂層的表面起泡、開裂、腐蝕等
(2)氙燈主要模擬的是太陽光,它波長一般在400~800nm之間,在長波紫外波段和可見光波段模擬效果較好,長波紫外波和可見光會會使顏料和染料發(fā)生褪色和顏色變化,因此產(chǎn)品關(guān)注顏色變化時,我們一般推薦用氙燈,此外,由于氙燈的濾鏡是可以模擬透過玻璃窗等特殊條件,因而室內(nèi)的條件一般也選用氙燈。
?。?)碳弧燈老化,碳弧燈模擬加速老化試驗箱是最早出現(xiàn)的,因為維修費用高、不能校正、模擬光譜范圍狹窄等缺點,現(xiàn)在除了一些日本企業(yè)由于前期的大量數(shù)據(jù)都碳弧累積的,還在還在延續(xù)使用外,使用的人越來越少。但是,近年來一些日本企業(yè)也在嘗試改用氙燈做測試。
6、光老化測試前需要確認的哪些參數(shù)?
分為以下兩種情況:
A.如果有標準請?zhí)峁藴侍柡蜏y試時間
B.如果沒標準請?zhí)峁┮韵滦畔ⅲ?/p>
(1)確認使用哪種光源做測試?一般由測試目的決定或由所依據(jù)標準推薦的。
?。?)輻照度。
?。?)使用哪種濾鏡?紫外老化考慮選擇濾鏡的問題,氙燈必須按照產(chǎn)品使用的條件選擇濾鏡或者根據(jù)標準推薦。
?。?)溫度,黑板溫度或黑標溫度。
?。?)是否噴淋?依產(chǎn)品使用的條件選擇。
(6)測試時間,由協(xié)商決定,可參考本文第3點。
?。?)其它信息,如濕度、箱體溫度、循環(huán)控制等。
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