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為什么要做老化試驗(yàn)？

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(jīng)濟(jì)損失。這種損害包括失光，褪色，黃變，開裂，脫皮，脆化，強(qiáng)度降低及分層。即使室內(nèi)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。

很顯然，對許多產(chǎn)品來說，抗老化和光穩(wěn)定性是很重要的。幾年來，各種各樣的方法都被用過?，F(xiàn)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(yōu)點(diǎn)：實(shí)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(chǎn)品設(shè)計(jì)是否真的得到改進(jìn)。

近年來，低價位且使用方便的實(shí)驗(yàn)室檢測設(shè)備已經(jīng)開發(fā)出來，包括紫外加速老化設(shè)備(符合ASTM G154)和氙燈試驗(yàn)箱(符合ASTM G155)。(紫外老化測試箱是世界上應(yīng)用zui廣的老化檢測設(shè)備。它基于的原理是：對于經(jīng)久耐用的材料，紫外線的短波長引起zui主要的老化損傷。尚測氙燈試驗(yàn)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(chǎn)品老化的自然因素

zui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(fā)生作用，造成的危害將大于其中任一因素單獨(dú)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(jīng)久耐用的材料，如大多數(shù)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(jīng)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(yán)重的老化。

 

高溫

當(dāng)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(yīng)，它卻影響次要的化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室老化測試必須提供的溫度控制，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(tài)(平均每天8~12 h)。研究也已發(fā)現(xiàn)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?yàn)樗街诓牧仙系臅r間更長，引起更為嚴(yán)重的潮濕吸收。

當(dāng)然，雨水對材料的危害也很大。雨水將引起熱沖擊，比如當(dāng)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(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。雨水沖刷引起的機(jī)械侵蝕也會加速材料發(fā)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(chǎn)生進(jìn)一步老化。

對于室內(nèi)的材料，濕氣的主要作用往往是機(jī)械應(yīng)力。它因材料試圖與周圍保持潮濕平衡而引起。材料所經(jīng)受的濕氣越大，需要克服的應(yīng)力也越大。盡管室內(nèi)物品，比如紡織品，油墨只暴露于濕氣環(huán)境中，但它仍是室外材料發(fā)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(jīng)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zui低波段是引起老化損害的zui主要的原因。通過紫外線老化試驗(yàn)箱可在短時間內(nèi)獲得產(chǎn)品耐老化性能的真實(shí)數(shù)據(jù)。

尚測紫外線老化試驗(yàn)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(xué)原理上與普通照明用的燈很相似，但它主要發(fā)射紫外光而非可見光或紅外線。

對于不同的應(yīng)用條件，需要不同光譜進(jìn)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(diǎn)到大約360 nm范圍內(nèi)與太陽光譜吻合的非常好。

為了達(dá)到且可重復(fù)的測試結(jié)果，有必要控制輻照度(光強(qiáng))很有必要。大多數(shù)紫外線老化試驗(yàn)箱都裝備有光強(qiáng)控制器。這種的光控系統(tǒng)為使用者提供了選擇輻照度度的方便。利用其反饋循環(huán)系統(tǒng)，可以連續(xù)地、自動地控制且地保持輻照度。輻照度調(diào)節(jié)系統(tǒng)靠調(diào)整燈的功率來自動地補(bǔ)償燈管老化和其他因素造成的光強(qiáng)變化。在僅僅幾天或幾周內(nèi)，紫外線老化試驗(yàn)箱能模擬在室外經(jīng)幾個月甚至幾年所造成的損害。

 

尚測紫外線老化試驗(yàn)箱照度控制裝備有照度控制器比手動照度控制的檢測設(shè)備測試重復(fù)性更好的測試，因?yàn)檫@些燈不必旋轉(zhuǎn)，維護(hù)措施也簡化了。

在紫外線老化試驗(yàn)箱內(nèi)部，因熒光紫外線燈固有的光譜穩(wěn)定性，發(fā)光控制系統(tǒng)相對簡單。隨著燈管的老化，所有光源的輸出都會發(fā)生衰減。然而，不像大多數(shù)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(jié)果的重復(fù)性，也是使用SC/UVA-PQ紫外線老化試驗(yàn)箱進(jìn)行測試的一個主要的優(yōu)點(diǎn)。

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紫外光老化測試燈管的選擇

你的材料zui終使用條件決定了您應(yīng)該使用哪種類型的UV燈管。所有的燈管主要發(fā)出紫外光，而不是可見光或紅外光。UV燈管的功率相當(dāng)于一個普通40瓦的熒光性燈。然而，每種不同類型的燈所發(fā)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?？煞譃閁VA和UVB，主要取決于大部分輸出光譜所在的區(qū)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?yàn)閁VA燈不包含任何低于陽光295nm截止點(diǎn)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(jié)果的相關(guān)性更好。

UVA-340

UVA-340*地模擬太陽光從365nm到截止點(diǎn)295nm關(guān)鍵紫外短波區(qū)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*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(nèi)產(chǎn)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(fā)出可在地球表面能得到的太陽光zui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，的測試。由于所有的UVB燈發(fā)出非自然存在的，低于太陽光中載止點(diǎn)295nm的紫外短波，所以會有與實(shí)際條件的結(jié)果不同出現(xiàn)。我們可提供兩種類型的UVB燈，它們的輻照量不同，但產(chǎn)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(yīng)用和耐久材料的測試。UVB-313EL發(fā)出較高的UV輸出，得到更快的測試結(jié)果，而且也是非常穩(wěn)定的。

UVB-313EL是UVB-313的替代產(chǎn)品，他能提供更多的輸出穩(wěn)定性。太陽眼光強(qiáng)控制系統(tǒng)可以通過降低UVB-313EL的輻照光強(qiáng)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。

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全光譜氙燈老化測試

氙燈試驗(yàn)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(tǒng)和光源穩(wěn)定性。

氙弧光燈產(chǎn)生的光譜必須經(jīng)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zui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(jīng)常使用的濾光器日光，窗玻璃，紫外延伸過濾器。

SC氙燈試驗(yàn)箱的氙弧燈可以zui真實(shí)地再現(xiàn)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(zhǔn)確的模擬，特別是在色牢度測試和耐光性測試中。

氙燈試驗(yàn)箱是用于材料測試的重要研發(fā)和質(zhì)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(nèi)照明環(huán)境下的產(chǎn)品。試驗(yàn)箱型號和配置多樣，您可以根據(jù)自己的測試要求，選擇您所需要的型號。

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鹽霧腐蝕測試

 腐蝕是材料或其性能在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。大多數(shù)的腐蝕發(fā)生在大氣環(huán)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zui有破壞性的大氣腐蝕。也是金屬制品老化的一種表現(xiàn)形式。

與老化測試領(lǐng)域一樣，很多腐蝕測試創(chuàng)新都發(fā)生在汽車行業(yè)。20世紀(jì)80年代和20世紀(jì)90年代的汽車循環(huán)腐蝕試驗(yàn)在之前倡導(dǎo)的干濕循環(huán)中增加了冷凝高濕。腐蝕溶液重現(xiàn)了使用鹽融化雪和冰的惡劣路況。這些試驗(yàn)一般從利用傳統(tǒng)壓縮空氣霧化噴嘴噴灑腐蝕溶液，然后烘干的方式進(jìn)行。測試樣板上的鹽殘?jiān)鼤诶淠邼癍h(huán)境中溶解，重新在試樣表面和涂料劃痕上產(chǎn)生反應(yīng)。在很多環(huán)境中，尤其是在冬季鹽處理道路上行駛的汽車，這些試驗(yàn)往往與戶外腐蝕有很好的相關(guān)性，并很大程度上提高了防腐性，對行業(yè)有很大的幫助。

現(xiàn)代腐蝕試驗(yàn)箱，如新型鹽霧試驗(yàn)箱，對環(huán)境條件的控制更加嚴(yán)格，且不再需要人工操作就可以滿足試驗(yàn)需求，如GMW 14872。*項(xiàng)改善是增加相對濕度控制功能。這對需要“干燥”或“實(shí)驗(yàn)室環(huán)境”條件的試驗(yàn)階段來說很重要。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件隨地理氣候條件變化，往往達(dá)不到控制各階段之間過渡時間的度。因?yàn)閺?fù)合鹽霧試驗(yàn)箱的相對濕度控制系統(tǒng)和供空氣預(yù)處理裝置提供熱或冷的干燥空氣進(jìn)入箱體，幾乎可以達(dá)到所有汽車腐蝕工程師規(guī)定的試驗(yàn)條件。

復(fù)合鹽霧試驗(yàn)箱的另一個進(jìn)步是控制腐蝕噴霧。用戶能夠?qū)婌F打開/關(guān)閉的時間進(jìn)行編程，以便他們能夠控制噴到試樣上的沉降量。這是GMW 14872測試標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)樣品和樣片*潤濕/溶液滴落。”傳統(tǒng)鹽霧應(yīng)用強(qiáng)調(diào)噴霧的均勻性和避免“直接沖擊”，然而新方法強(qiáng)調(diào)噴霧快速潤濕試樣并沖洗掉鹽殘?jiān)?，以留下長時間過渡到其他試驗(yàn)階段。

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部分老化測試行業(yè)參照標(biāo)準(zhǔn)

了解材料或者產(chǎn)品耐老化的能力如何，就需要做一些人工加速老化試驗(yàn)，以下是一些常見的老化測試項(xiàng)目以及標(biāo)準(zhǔn)：

常規(guī)產(chǎn)品

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

涂層老化測試標(biāo)準(zhǔn)

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

印刷油墨/藝術(shù)家所用材料

ASTM D3424、ASTM D4303、ASTM D5010、ISO 12040

塑料制品老化測試標(biāo)準(zhǔn)

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

粘合劑材料測試標(biāo)準(zhǔn)

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

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老化測試結(jié)果的評價

你可以通過加速老化試驗(yàn)箱得到很好的耐久性數(shù)據(jù)。但是你必須認(rèn)識到你所得到的數(shù)據(jù)是比較的數(shù)據(jù)，并不是的數(shù)據(jù)。你能從實(shí)驗(yàn)室老化測試中得到的結(jié)果是，關(guān)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(shí)際上，同樣的說法可應(yīng)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?yán)锢匣荒甑谋容^結(jié)果。即使是室外測試也只能給出實(shí)際工作期限的相對顯示。

然而，比較的數(shù)據(jù)也可以是很有效的。例如，你會發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)的輕微變化可能會使標(biāo)準(zhǔn)材料的耐久性延長2倍?；蛘吣銜l(fā)現(xiàn)由多家供應(yīng)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(jīng)過更長時間的曝曬才老化?；蛘吣銜l(fā)現(xiàn)價格較低的設(shè)計(jì)對標(biāo)準(zhǔn)材料有相同的耐久性，這種標(biāo)準(zhǔn)材料在實(shí)際服務(wù)年限中，如5年，有令人滿意的性能。

老化問題專家——武漢尚測試驗(yàn)設(shè)備有限公司。