日曬老化試驗箱
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為什么要做老化測試?

氣候和陽光輻照是損害涂料、塑料、油墨及其他高分子材料的主要原因,由于光照和潮濕對材料的破壞,每年造成億萬美元的經濟損失。這種損害包括失光,褪色,黃變,開裂,脫皮,脆化,強度降低及分層。即使室內的光及玻璃窗透射的太陽光都會使一些材料老化,比如引起顏料、染料等褪色或變色。

老測試

很顯然,對許多產品來說,抗老化和光穩定性是很重要的。幾年來,各種各樣的方法都被用過。現在大部分研究者使用自然暴露方法測試,自然暴露方法測試有很多優點:實際,便宜,易于操作。然而,大部分制造商不愿意等上幾年的時間來觀察一種新的改良的產品設計是否真的得到改進。

近年來,低價位且使用方便的實驗室檢測設備已經開發出來,包括QUV加速老化設備(符合ASTM G154)和Q-Sun氙燈試驗箱(符合ASTM G155)。(QUV是世界上應用最廣的老化檢測設備。它基于的原理是:對于經久耐用的材料,紫外線的短波長引起最主要的老化損傷。Q-Sun氙燈試驗箱模擬太陽光的所有光譜,包括紫外線,可見光和紅外線。)


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造成產品老化的自然因素

最大的老化損害由三個因素引起:光照,高溫和潮濕。這三個因素中的任一個都會引起材料老化。它們往往同時發生作用,造成的危害將大于其中任一因素單獨作用所造成的。

光照

不同的材料對光的敏感性也不同。對于經久耐用的材料,如大多數涂料、塑料,紫外線的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而,對于不是那么經久耐用的材料,比如一些顏料和染料,紫外線的長波段甚至可見光也會對其造成嚴重的老化。

光照

高溫

當溫度升高時,光的破壞作用也將隨之增大。盡管溫度不影響主要的光致反應,它卻影響次要的化學反應。實驗室老化測試必須提供精確的溫度控制,通常還通過升溫的方法來加速老化過程。

潮濕

露水,雨水及高的濕度是引起潮濕危害的主要原因。我們的研究表明,放在室外的物品每天都將長時間處于潮濕狀態(平均每天8~12 h)。研究也已發現由潮氣形成的露水是室外潮濕的主要因素。露水造成的危害比雨水更大,因為它附著在材料上的時間更長,引起更為嚴重的潮濕吸收。

潮濕引起的老化

當然,雨水對材料的危害也很大。雨水將引起熱沖擊,比如當一輛汽車在一個炎熱夏日溫度升高突然因陣雨而急劇降溫,從而產生沖擊現象。雨水沖刷引起的機械侵蝕也會加速材料發生老化,如木材涂層,雨水沖洗去除表面老化層,將未老化的里層暴露于太陽光下產生進一步老化。

對于室內的材料,濕氣的主要作用往往是機械應力。它因材料試圖與周圍保持潮濕平衡而引起。材料所經受的濕氣越大,需要克服的應力也越大。盡管室內物品,比如紡織品,油墨只暴露于濕氣環境中,但它仍是室外材料發生老化的一個重要的因素。在室外,周圍相對濕度(RH)將影響一種潮濕材料干燥速度。

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紫外光老化測試

對暴露在室外的經久耐用的材料,紫外線的短波段300-400 nm即從365 nm到太陽光的最低波段是引起老化損害的最主要的原因。通過紫外線老化試驗箱可在短時間內獲得產品耐老化性能的真實數據。

紫外線

QUV紫外線老化試驗箱利用熒光紫外線燈來模擬太陽光對耐久性材料造成損害。紫外燈在電學原理上與普通照明用的燈很相似,但它主要發射紫外光而非可見光或紅外線。

對于不同的應用條件,需要不同光譜進而需要不同類型的燈管。UVA-340燈管對太陽光的紫外短波段模擬效果好。UVA-340的光譜能量分布(SPD)在太陽光的截止點到大約360 nm范圍內與太陽光譜吻合的非常好。

為了達到精確且可重復的測試結果,有必要控制輻照度(光強)很有必要。大多數型號QUV紫外線老化試驗箱都裝備有日光眼光強控制器。這種精確的光控系統為使用者提供了選擇輻照度度的方便。利用日光眼的反饋循環系統,可以連續地、自動地控制且精確地保持輻照度。日光眼靠調整燈的功率來自動地補償燈管老化和其他因素造成的光強變化。在僅僅幾天或幾周內,QUV紫外線老化試驗箱能模擬在室外經幾個月甚至幾年所造成的損害。

紫外光老化測試波段

QUV紫外線老化試驗箱照度控制裝備有日光眼的QUV照度控制器比手動照度控制的檢測設備測試重復性更好的測試,因為這些燈不必旋轉,維護措施也簡化了。

在QUV紫外線老化試驗箱內部,因熒光紫外線燈固有的光譜穩定性,發光控制系統相對簡單。隨著燈管的老化,所有光源的輸出都會發生衰減。然而,不像大多數其它類型的燈管紫外燈的光譜不會隨時間變化。這也提高了測試結果的重復性,也是使用QUV紫外線老化試驗箱進行測試的一個主要的優點。

紫外線老化試驗箱

紫外線老化試驗箱

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紫外光老化測試燈管的選擇

你的材料最終使用條件決定了您應該使用哪種類型的UV燈管。所有的QUV燈管主要發出紫外光,而不是可見光或紅外光。UV燈管的功率相當于一個普通40瓦的熒光性燈。然而,每種不同類型的燈所發出的總紫外能量是不同的,并且光譜分布也是不一樣的。紫外燈通常可分為UVA和UVB,主要取決于大部分輸出光譜所在的區域。

UVA燈管

UVA燈管特別適用于不同類型的聚合物的比較測試,因為UVA燈不包含任何低于陽光295nm截止點的超短紫外光。他對材料的破壞作用較UVB燈慢。然而,他于戶外曝曬結果的相關性更好。

UVA-340

UVA-340最佳地模擬太陽光從365nm到截止點295nm關鍵紫外短波區域。它的峰值為340nm.UVA-340對于不同組成的比較測試特別有用。

UVA-340燈管可以最佳的模擬短波 紫外光光譜

UVA-340燈管可以最佳的模擬短波 紫外光光譜

UVA-351

UVA-351模擬透過窗玻璃的太陽光中的紫外部分。適用于室內產品如:某些油墨以及鄰近窗口放置的聚合物材料的老化測試。

UVB燈管

UVB燈管發出可在地球表面能得到的太陽光最短波長。因此,熒光紫外UVB燈,廣泛地用于QC和R&D部門更快速,高效的測試。由于所有的UVB燈發出非自然存在的,低于太陽光中載止點295nm的紫外短波,所以會有與實際條件的結果不同出現。我們可提供兩種類型的UVB燈,它們的輻照量不同,但產生相同波形的紫外波長。

UVB-313EL

UVB-313EL相對于QFS-40燈來說,更適合QC和R&D應用和耐久材料的測試。UVB-313EL發出較高的UV輸出,得到更快的測試結果,而且也是非常穩定的。

UVB-313EL是UVB-313的替代產品,他能提供更多的輸出穩定性。太陽眼光強控制系統可以通過降低UVB-313EL的輻照光強來模擬QFS-40燈管。這樣可以延長燈管的壽命并減少燈管替換的成本。

UVA-340

特別適用于不同配方的對比測試。推薦用于大多數的塑料、紡織品、涂料、顏料和紫外穩定劑的相關性測試。適用于于戶外曝曬的結果進行對比  

UVB-313EL

最適合QC和R&D應用,建議用于一些耐用材料,如:屋頂材料以及一些戶外涂料等。  

QFS-40(F40UVB)

車用外飾油漆  

UVA-351

用于透過玻璃的太陽光紫外模擬。建議用于一些汽車內飾件,紡織品和油墨。  

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全光譜氙燈老化測試

氙燈試驗箱模擬太陽光的所有光譜,包括紫外線(UV),可見光和紅外線(IR)。可被用于測試對紫外線的長波段,可見光及紅外線較敏感的材料測試。氙弧光燈光譜有兩個影響因素:濾光系統和光源穩定性。

氙弧光燈產生的光譜必須經過濾來減少不需要的光譜成分。使用不同類型的玻璃濾光器可得到不同的光譜。濾光器的使用取決于被測材料和材料的最終使用條件。不同的過濾器過濾的光譜是紫外線的短波段的量不同,這將在很大程度上影響老化的速度和類型。有三種類型的經常使用的濾光器日光,窗玻璃,紫外延伸過濾器。

氙燈老化試驗箱的光譜

氙燈老化試驗箱的光譜

Q-SUN氙燈試驗箱的氙弧燈可以最真實地再現全光譜太陽光,包括紫外線、可見光和紅外線。對于許多材料的測試需要將其曝露在全光譜下,以提供準確的模擬,特別是在色牢度測試和耐光性測試中。

Q-SUN氙燈試驗箱是用于材料測試的重要研發和質量控制工具,可以測試那些暴露于戶外直射陽光、窗玻璃透射陽光或室內照明環境下的產品。Q-SUN試驗箱型號和配置多樣,您可以根據自己的測試要求,選擇您所需要的型號。

Q-sun氙燈老化試驗箱

Q-SUN 氙燈老化試驗箱

氙燈試驗箱的三種基本型號適用于任何實驗室:Q-SUN Xe-1臺式平板試驗箱、Q-SUN Xe-2轉鼓式試驗箱和Q-SUN Xe-3大容量平板式試驗箱。所有全功能的耐老化、色牢度和耐光性試驗箱,符合所有主要測試標準。

Q-SUN氙燈試驗箱已經在全球范圍內普遍應用于各個行業。可用于新材料篩選,現有材料改進,或者配方改變對產品耐久性影響的評估。

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鹽霧腐蝕測試

腐蝕是材料或其性能在環境的作用下引起的破壞或變質。大多數的腐蝕發生在大氣環境中,大氣中含有氧氣、濕度、溫度變化和污染物等腐蝕成分和腐蝕因素。鹽霧腐蝕就是一種常見和最有破壞性的大氣腐蝕。也是金屬制品老化的一種表現形式。

與老化測試領域一樣,很多腐蝕測試創新都發生在汽車行業。20世紀80年代和20世紀90年代的汽車循環腐蝕試驗在之前倡導的干濕循環中增加了冷凝高濕。腐蝕溶液重現了使用鹽融化雪和冰的惡劣路況。這些試驗一般從利用傳統壓縮空氣霧化噴嘴噴灑腐蝕溶液,然后烘干的方式進行。測試樣板上的鹽殘渣會在冷凝高濕環境中溶解,重新在試樣表面和涂料劃痕上產生反應。在很多環境中,尤其是在冬季鹽處理道路上行駛的汽車,這些試驗往往與戶外腐蝕有很好的相關性,并很大程度上提高了防腐性,對行業有很大的幫助。

鹽霧測試測試

現代腐蝕試驗箱,如新型Q-FOG  CRH鹽霧試驗箱,對環境條件的控制更加嚴格,且不再需要人工操作就可以滿足試驗需求,如GMW 14872。第一項改善是增加相對濕度控制功能。這對需要“干燥”或“實驗室環境”條件的試驗階段來說很重要。實驗室環境條件隨地理氣候條件變化,往往達不到控制各階段之間過渡時間的精確度。因為 Q-FOG CRH的相對濕度控制系統和供空氣預處理裝置提供熱或冷的干燥空氣進入箱體,Q-FOG CRH幾乎可以達到所有汽車腐蝕工程師規定的試驗條件。

Q-FOG CRH鹽霧試驗箱

Q-FOG CRH鹽霧試驗箱

Q-FOG CRH的另一個進步是控制腐蝕噴霧。用戶能夠對噴霧打開/關閉的時間進行編程,以便他們能夠精確控制噴到試樣上的沉降量。這是GMW 14872測試標準中另一種有效的控制腐蝕樣品速率的方法,其中僅說明了“試驗樣品和樣片徹底潤濕/溶液滴落。”傳統鹽霧應用強調噴霧的均勻性和避免“直接沖擊”,然而新方法強調噴霧快速潤濕試樣并沖洗掉鹽殘渣,以留下長時間過渡到其他試驗階段。

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部分老化測試行業參照標準

了解材料或者產品耐老化的能力如何,就需要做一些人工加速老化試驗,以下是一些常見的老化測試項目以及標準:

常規產品

ASTM G151、ASTM G154、ASTM G155、JIS D 0205、SAE J2020

涂層老化測試標準

ASTM D3794、ASTM D3451、ASTM D4587、ASTM D3794、Israeli Standard No. 330,385,935,1086、ASTM D6695、Korean Standards M598-1990、ISO 11341、NACE Standard TM-01-84、NISSAN M0007

塑料制品老化測試標準

ASTM D2565、ASTM D4459、ASTM D4329、ASTM D4101、ASTM D4674、ASTM D5071、ASTM D5208、ASTM D1248、DIN 53 384、ISO 4892

印刷油墨/藝術家所用材料

ASTM D3424、ASTM D5010、ASTM D4303、ISO 12040

粘合劑材料測試標準

ASTM C24.35.31、ASTM C1442、ASTM D904、ASTM D5215

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老化測試結果的評價

你可以通過加速老化試驗箱得到很好的耐久性數據。但是你必須認識到你所得到的數據是比較的數據,并不是絕對的數據。你能從實驗室老化測試中得到的最好結果是,關于一種材料比較另一種材料耐久性相對等級的可靠的顯示。實際上,同樣的說法可應用在Florida曝曬測試上。沒有人知道在朝南5°室外“黑箱”中曝曬一年與在房間里或車里老化一年的比較結果。即使是室外測試也只能給出實際工作期限的相對顯示。

然而,比較的數據也可以是很有效的。例如,你會發現設計的輕微變化可能會使標準材料的耐久性延長2倍。或者你會發現由多家供應商提供的外觀相同的材料,其中一部分老化很快,大部分需中等的時間才會老化,還有較少的一部分經過更長時間的曝曬才老化。或者你會發現價格較低的設計對標準材料有相同的耐久性,這種標準材料在實際服務年限中,如5年,有令人滿意的性能。


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