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國內(nèi)外涂料耐氣候試驗方式

雖然國標(biāo)規(guī)定且國內(nèi)目前通行的耐老化試驗方法是氙弧輻射,但在國外氙弧輻射和紫外光老化試驗都是應(yīng)用廣泛的試驗方法。這兩種方法是基于完全不同的原理。氙燈照射試驗箱仿制全部的太陽光譜,包括紫外光、可見光和紅外光,其目的是模擬太陽光。而紫外光老化試驗并不企圖仿制太陽光線,而只是模仿太陽光的破壞效果。它是基于這樣的原理,長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損害更大。

紫外光燈照射試驗

紫外光燈照射老化試驗利用熒光紫外光燈模擬太陽光對耐久性材料的破壞性作用。這與氙弧燈有區(qū)別,熒光紫外燈在電學(xué)原理上與普通的照明用冷光日光燈相似,但能生成更多的紫外光而非可見光或紅外光線。

對于不同的曝曬應(yīng)用,有不同類型的具有不同光譜的燈供選擇。UVA-340型的燈在主要的短波長紫外光光譜范圍能很好地模擬太陽光。UVA-340燈的光譜能量分布(SPD)與從太陽光譜中360nm處分出的光譜圖很近似。UV-B型燈也是通常使用的加速人工氣候老化試驗用燈。它比UV-A型燈對材料的破壞速度更快,但其比360nm更短的波長能量輸出對很多材料會造成偏離實際的試驗結(jié)果。

輻照度(光強度)控制對于獲得準(zhǔn)確而有重現(xiàn)性的結(jié)果是很有必要的。大多數(shù)紫外光老化試驗裝置都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些的輻照度控制系統(tǒng)使用戶做試驗時能選擇輻照度量。通過反饋控制系統(tǒng),輻照度能被連續(xù)和自動地監(jiān)控并地得到控制?？刂葡到y(tǒng)通過調(diào)節(jié)燈管的功率而自動地對因燈管老化或其他原因造成的照度不足進(jìn)行補償。

熒光紫外光燈因自身內(nèi)在的光譜穩(wěn)定性使輻照度控制簡單化。所有的燈源隨時間老化都會變?nèi)?。但熒光燈與其他類型的燈不同,它的光譜能量分布不會隨時間變化。這一特點提高了試驗結(jié)果的重現(xiàn)性,因而也是一大優(yōu)勢。

有試驗表明,一盞使用了2h的燈和一盞使用了5600h的燈在配備了輻照度控制的老化試驗系統(tǒng)中的輸出功率無明顯區(qū)別,輻照度控制裝置能夠維持光強度的恒定。此外,它們的光譜能量的分布也無變化,這同氙弧燈有很大區(qū)別。

使用紫光燈老化試驗的一個主要優(yōu)勢在于它能夠模擬較為符合實際的室外潮濕環(huán)境對材料的破壞作用。材料置于室外時,據(jù)統(tǒng)計每天至少有12h頻繁地遭受潮濕作用。因為這種潮濕作用大多表現(xiàn)為凝露的形式,因而在加速人工氣候老化試驗中采用一個特殊的冷凝原理來模仿室外潮濕。

在這樣的冷凝循環(huán)過程中,要加熱試驗箱底部的水槽以產(chǎn)生蒸汽。熱蒸汽保持試驗箱的環(huán)境在高溫下有相對濕度。試驗箱設(shè)計時,要使試板實際上構(gòu)成試驗箱的側(cè)壁。這樣試板的背面暴露在室溫的室內(nèi)空氣下。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測的試板表面的溫度比蒸汽溫度降低幾度。這幾度的溫差可使水在冷凝循環(huán)過程中連續(xù)不斷地降到被測試表面。

如此產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的、純凈蒸餾水。這種水能提高實驗結(jié)果的重現(xiàn)性,排除水沉積物污染問題并且簡化試驗設(shè)備安裝和操作。

因為材料在室外受潮的時間一般很長,所以典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)最少要有4h的試驗時間。冷凝過程在加溫條件下進(jìn)行(50℃),就會大大地加快潮濕對材料的破壞速度。長時間的、加熱條件下進(jìn)行的冷凝循環(huán)比其他諸如水噴淋、浸漬和其他高濕度環(huán)境的方法更能有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。