做出的產品質量是過關的,但總會因為其它的原因導致后期質量不過關,而天氣和陽光照射是涂料、塑料、油墨等高分子材料損壞的主要原因,包括失光、褪色、發黃、開裂、脫皮、脆化、強度降、分層等。甚至房間里的光線和透過玻璃窗的陽光都會使一些材料老化,比如顏料、染料等等。由于太陽輻射具有熱輻射和光化學效應的雙重作用,高溫試驗不能代替太陽輻射試驗,單純的紫外線和紅外線輻射也不能代替太陽輻射試驗。
紫外線是電磁波譜中波長從0.01到0.40微米的輻射的總稱,不會引起人的視覺。紫外線分為A射線、B射線和C射線(簡稱UVA、UVB和UVC),波長范圍分別為400-315nm、315-280nm和280-190nm。
太陽輻射主要集中在可見光(0.4 ~ 0.76μm)、紅外線(> 0.76微米)和紫外線(
簡單來說,太陽光輻射的覆蓋面更多方面。
輻射一般分為室外暴露試驗和人工加速老化試驗。戶外暴露,顧名思義,就是將待測樣品暴露在自然條件下,能享受天堂的陽光雨露,以驗證材料的性能。這種方法的優點是測試結果更接近真實情況,而且成本低廉,易于操作。西部地區有大型戶外暴露試驗場。
亞熱帶老化暴露不僅是真實的,而且還在加速。有些地方一年的陽光可以在其他地方產生數年的衰老。比如新疆試驗場日照強度大,每年紫外線強,常年高溫,雨量充沛,濕度大。正是這種紫外線、濕度和高溫的協同作用,使得西邊成為測試材料在戶外環境下耐久性的理想場所。這種陽光充足、潮濕溫暖的極端氣候已被證明對某些類型的測試特別有用,包括:
顏色變化、褪色和失去光澤
開裂、脫皮、粉化和起泡
機械強度損失和物理退化
對濕度有感的產品,如涂料、建筑材料和一些塑料。
生物降解,包括霉菌、霉、菌和藻類
加速腐蝕試驗
不同的曝光技術
在西部地區,各種樣品安裝和暴露技術可用于自然和室外加速暴露試驗:
直接暴露用于測試許多戶外材料,如工業涂料。牢固安裝樣品,正面朝向太陽。不同的曝光角度和安裝方法適用于不同的應用。
這種曝光方法用于測試室內材料,如紡織品和印刷油墨。樣品放在3毫米厚的玻璃下,玻璃會過濾掉短波紫外線。曝光通常以45度角進行。
這些測試可以再現車輛水平表面的條件,包括高溫和高濕度。黑匣子下曝光適合檢測汽車內飾材料。
這種在玻璃下的暴露可以模擬汽車內部環境,適合安裝大型部件(如儀表板)。瞄準盒具有太陽跟蹤功能。
直接暴露在鹽霧中會產生快速而真實的腐蝕,尤其是涂層金屬。
在西部地區進行的暴露測試中,面板通常以90度角面向北方,垂直放置,以減少陽光,降表面溫度,增加濕度。此外,可以將樣品放在植被附近或植被下,以促進霉菌生長。
連傳統醬油行業都在用。好的醬油是烤180天的。(注:我們這里不是做醬油廣告,我們都是搞醬油的)
但是大部分廠商都不愿意等上幾年才看到一個新改進的產品設計是否真的改進了,所以室內人工老化更容易被大家接受。畢竟時間就是生命,加班熬夜都是為了項目趕進度。人工加速老化基本分為紫外線輻射老化試驗和模擬太陽光譜輻射老化試驗。
紫外線輻射和日光輻射試驗的區別
在實踐中,上述所有測試都是參照相關標準進行的。常見的標準,如ASTM G154(采用熒光紫外設備的非金屬材料暴露試驗方法)、ASTM G155(采用氙弧燈設備的非金屬材料暴露試驗方法)、GB2423.24(地面模擬太陽輻射):相當于IEC60068-2-5。
人工光老化試驗
氙燈老化試驗(ASTMG155、ASTMD4459、ASTMD2565、ASTMD6695、ISO4892-2、ISO11341、ISO105-B02、ISO105-B04、ISO105-B06、ISO4665、ISO3917、GB/T1865
氙燈測試(高輻照度測試(1A ASTMG155,NESM0135,1-2,2-2-1,NESM0141等。)
紫外線燈老化試驗(ASTMG154、ASTMD4329、ASTMD499、ASTM D5208、ASTMD4587、ISO 4892-3、ISO11507、SAEJ2020、GB/T16422.3、GB/T14522等。)
金屬鹵素燈老化試驗(DIN75220、IEC60068-2-5、ISO9022-9、ISO12097-2、MILSTD810F等。)
紅外燈老化試驗(NES M0131、PV2005等。)
碳弧燈老化試驗箱(GB/T16422.4,JIS B7753,JIS D0205等。)
紫外線碳弧燈老化試驗箱(JIS L0842 2004,AATCC16方法1,JISA1415 1999,TSL0601G等。
紫外輻射
根據ASTM G154的說法,紫外線不能模擬全光譜的陽光。它的原理是,對于暴露在室外的耐用材料,紫外線的短波長為300~400nm,是造成老化損傷的主要原因。從下圖可以看出,紫外熒光燈在紫外線的短波區域,也就是365nm到太陽光的低波段可以很好的模擬太陽光,但是對于更長的波長卻無能為力。
紫外線測試主要使用熒光紫外燈來模擬紫外線測試。根據光譜能量分布,紫外線燈分為UVA-340、UVA-351和UVB-313。
UVA-340:主要用于模擬太陽光紫外線部分的中短波長長范圍,一般用于戶外產品的光老化試驗。
UVA-351:主要用于模擬窗戶玻璃過濾掉的太陽光紫外線部分中的中短波長范圍,一般用于室內產品。
B-313:它們發出相當多的300納米以下的輻射,300納米是太陽輻射的名義截止波長。這會導致一些室外不會發生的老化現象。不建議用這種燈來模擬太陽光。該試驗主要用于加速材料的耐久性試驗,作為兩種或兩種以上材料的定性比較。
UVA-340的輻照度:
0.68 W/m 2 @ 340 nm相當于夏天中午的陽光,作用快。
1.38 w/m 2 @ 340 nm是太陽大值的2倍,作用快。
0.35 W/m 2 @ 340 nm相當于3/9月的太陽光,適用于普通測試或較低紫外光強度測試。
還詳細介紹了其他常用的紫外線測試標準,如ISO 4892.3和GB 16422.3。但是,哪種標準合適取決于產品要求和客戶要求。
太陽輻射
由于紫外線測試沒有考慮太陽光譜的可見光和紅外部分,許多標準都建議太陽輻射測試,如ASTM G155、GB 2423.24、IEC 60068-2-5等。氙弧燈(Xenon Arc)是一種用于模擬太陽光譜的常見光源。它能好地模擬太陽光的所有光譜,能產生紫外線、可見光和紅外線。
IEC60068-2-5和GB2423.24中有明確的測試要求,但與ASTM不同。
G155的區別是沒有說明光源的濾鏡裝置。
總輻射能量為1.12 kW/m 2+/-10%,有三個測試程序:
答:其測試條件接近嚴酷的自然條件,主要用于評估太陽輻射對產品的熱效應。
b:每個周期的光照時間比A長,適用于評價太陽輻射對產品的綜合影響(熱效應和光化學效應均可)。
c:一個簡化的試驗忽略了周期性熱應力對產品的影響,所以一般只適用于評價太陽輻射對產品的光化學效應,而不適用于評價太陽輻射對產品的熱效應。
據ASTM G155介紹,雖然氙弧燈發出的光譜與太陽光較接近,但它也發出低至270nm的短波紫外光,因此無法模擬地球表面的自然暴露。因此,氙弧燈產生的光譜必須經過濾光以減少不需要的光譜成分,使用不同類型的玻璃濾光器可以獲得不同的光譜。濾光片的使用取決于被測材料和材料的終使用條件,不同濾光片過濾的光譜中短波長紫外線的量是不同的,這將極大地影響老化的速度和類型。常用的濾光器有三種:日光、窗玻璃和紫外線擴展濾光器。
陽光過濾器通常用于模擬戶外暴露。窗戶玻璃旨在測試室內光線的穩定性,這種過濾器產生的光譜與穿過玻璃的陽光光譜較相似。一些測試標準要求一個光譜包含波長比太陽短波截止點(295nm)更短的短波紫外線,擴展的紫外線濾光器提供了這個光譜。雖然這種濾光器提供不切實際的短波段紫外線,但它們往往能提供更快的測試結果。