武汉国内外涂料耐气候试验方式

国内外涂料耐气候试验方式

虽然国标规定且国内目前通行的耐老化试验方法是氙弧辐射,但在国外氙弧辐射和紫外光老化试验都是应用广泛的试验方法。这两种方法是基于完全不同的原理。氙灯照射试验箱仿制全部的太阳光谱,包括紫外光、可见光和红外光,其目的是模拟太阳光。而紫外光老化试验并不企图仿制太阳光线,而只是模仿太阳光的破坏效果。它是基于这样的原理,长期在室外暴露的耐久性材料,受短波紫外光照射引起的老化损害更大。

紫外光灯照射试验

紫外光灯照射老化试验利用荧光紫外光灯模拟太阳光对耐久性材料的破坏性作用。这与氙弧灯有区别,荧光紫外灯在电学原理上与普通的照明用冷光日光灯相似,但能生成更多的紫外光而非可见光或红外光线。

对于不同的曝晒应用,有不同类型的具有不同光谱的灯供选择。UVA-340型的灯在主要的短波长紫外光光谱范围能很好地模拟太阳光。UVA-340灯的光谱能量分布(SPD)与从太阳光谱中360nm处分出的光谱图很近似。UV-B型灯也是通常使用的加速人工气候老化试验用灯。它比UV-A型灯对材料的破坏速度更快,但其比360nm更短的波长能量输出对很多材料会造成偏离实际的试验结果。

辐照度(光强度)控制对于获得准确而有重现性的结果是很有必要的。大多数紫外光老化试验装置都配备了辐照度控制系统。这些的辐照度控制系统使用户做试验时能选择辐照度量。通过反馈控制系统,辐照度能被连续和自动地监控并地得到控制。控制系统通过调节灯管的功率而自动地对因灯管老化或其他原因造成的照度不足进行补偿。

荧光紫外光灯因自身内在的光谱稳定性使辐照度控制简单化。所有的灯源随时间老化都会变弱。但荧光灯与其他类型的灯不同,它的光谱能量分布不会随时间变化。这一特点提高了试验结果的重现性,因而也是一大优势。

有试验表明,一盏使用了2h的灯和一盏使用了5600h的灯在配备了辐照度控制的老化试验系统中的输出功率无明显区别,辐照度控制装置能够维持光强度的恒定。此外,它们的光谱能量的分布也无变化,这同氙弧灯有很大区别。

使用紫光灯老化试验的一个主要优势在于它能够模拟较为符合实际的室外潮湿环境对材料的破坏作用。材料置于室外时,据统计每天至少有12h频繁地遭受潮湿作用。因为这种潮湿作用大多表现为凝露的形式,因而在加速人工气候老化试验中采用一个特殊的冷凝原理来模仿室外潮湿。

在这样的冷凝循环过程中,要加热试验箱底部的水槽以产生蒸汽。热蒸汽保持试验箱的环境在高温下有相对湿度。试验箱设计时,要使试板实际上构成试验箱的侧壁。这样试板的背面暴露在室温的室内空气下。室内空气的冷却作用使被测的试板表面的温度比蒸汽温度降低几度。这几度的温差可使水在冷凝循环过程中连续不断地降到被测试表面。

如此产生的冷凝水是性质稳定的、纯净蒸馏水。这种水能提高实验结果的重现性,排除水沉积物污染问题并且简化试验设备安装和操作。

因为材料在室外受潮的时间一般很长,所以典型的循环冷凝系统最少要有4h的试验时间。冷凝过程在加温条件下进行(50℃),就会大大地加快潮湿对材料的破坏速度。长时间的、加热条件下进行的冷凝循环比其他诸如水喷淋、浸渍和其他高湿度环境的方法更能有效地再现潮湿环境破坏材料的现象。