本標準規定了人工氣候(氙燈)曝曬試驗方法參照采用國際標準化組織ISO 4892-82《塑料實驗室光源試驗方法》中氙燈光源部分的內容。
1主題內容與適用範圍
本標準規定了模擬室外濕熱自然氣氛中主要因素的兩種人工氣候加速試驗方法;
熒光紫外/冷凝試驗方法(以下簡稱熒光紫外法);
人工氣候(氙燈)曝曬試驗方法(以下簡稱氙燈法)。
本標準適用於機械工業產品用塑料、塗料、橡膠材料等不同類型材料或同類型不同配方材料的濕熱室外耐候性(以下簡稱耐候性)比較;也可用於已知耐候性材料的質量等級評定試驗。
壹般測試可采用熒光紫外光/冷凝測試法;必要時,也可采用人工氣候(氙燈)照射測試法對產品進行驗證測試。
本標準的測試結果,不能簡單直接地推斷材料的使用壽命。
註:本方法參考GB9344塑料氙燈照射試驗方法的技術內容。
2術語
2.1紫外-冷凝試驗 紫外-冷凝型熒光試驗
以熒光紫外燈為光源,模擬和強化對高分子材料降解影響最顯著的紫外光譜,並適當控制溫度、濕度,使其在試樣上周期性地產生冷凝。測試。
2.2人工氣候(氙燈)試驗 暴露於人工氣候(以氙弧燈為光源)下的試驗,以氙燈為光源,模擬和加強日光光譜到達地面,並適當控制溫度、濕度和噴水條件的試驗。
2.3 紫外線區域 紫外線區域
紫外線區分UV-A波長範圍為315~400nm;UV-B波長範圍為280~315nm;UV-C波長<280nm照射。
2.4熒光紫外燈熒光紫外燈
是波長為254nm的低壓汞燈,由於加入磷**** 沈積物使其轉換成更長的波長,熒光紫外燈的能量分布取決於磷**** 沈積物產生的發射光譜和玻璃管的膨脹。
2.5 輻照度 irradiance
所有波長的入射輻照總量,用 W/m2 表示。由於輻照是按不同波長分布的,不同光譜引起的光化學效應差異很大,因此不宜用不同的燈進行比較。
2.6分光譜輻照度 分光譜輻照度
表示輻照度與波長的函數關系,以W/㎡的波段表示,通常日光的輻照度為每10nm波段W/㎡,而紫外熒光燈為每1或2nm,分光譜輻照度是比較不同能量分布光源的合適方法。
2.7光譜能量分布光譜能量分布
它是每壹波長輻照度的特性曲線,可以用功率表示,單位是W/㎡,也可以用能量表示,單位是J。該特性曲線應包括入射光的所有波長範圍,熒光紫外燈通常用相對光譜能量分布表示,即用每壹波長的輻照度與該波長的能量分布表示。每個波長的輻照度與峰值相比用百分比表示(見圖 3)。
3 試驗設備
3.1 熒光紫外試驗
3.1.1 試驗箱的結構由耐腐蝕的金屬材料制成,內有八盞熒光紫外燈、壹個盛水盤、壹個試樣架、壹個溫度和時間控制系統及指示燈(見圖 1)。
圖 1 熒光紫外/冷凝試驗箱結構剖面圖
3.1.2 熒光紫外燈應快速啟動,燈管功率為 40W,燈管長度為 1220㎜,試驗箱均勻工作區範圍為 900×210㎜(見圖 2)。
圖 2 試驗箱均勻輻照區範圍
3.1.3 除另有規定外,熒光紫外燈的波長為 280 ~ 315nm,即 UV-B 波長範圍,其相對光譜輻照度特性(見圖 3)。
圖 3 UV-B 型熒光紫外燈的相對光譜輻照度
3.1.4 燈管四盞壹排,分兩排安裝,每排燈管平行安裝,燈管中心相距 70 ㎜(見圖 1)。
3.1.5 試樣應固定安裝在距離燈管最近的平行表面 50 ㎜的位置(見圖 1)。試樣及其支架構成箱體的內壁,其背面應暴露在室溫的冷卻空氣中,由於試樣與箱內空氣的溫差,使試樣表面的冷凝階段產生穩定的暴露條件,試驗箱應從箱體外壁的底部通過箱體與試樣的通道產生自然的空氣對流。
3.1.6加熱箱底水盤產生的水蒸氣,水深不大於25mm,並有自動控制器供水,水盤應定期清洗,防止形成水垢。
3.1.7試驗箱的溫度固定在寬 75 mm、高 100 mm、厚 2.5 mm 的黑色鋁板(以下簡稱黑板)上,連接傳感器測量,黑板應置於曝曬試驗區的中心,溫度計的測量範圍為 30~80 ℃,允差 ±1℃,光照和凝露相位控制應單獨獎勵,凝露相位由加熱水溫控制。
3.1.8 試驗箱應放置在溫度為 15~35℃ 的試驗室內,距墻 300 ㎜,並應防止其它熱源的影響,試驗室內空氣應保持強循環,以免影響光照和結露條件。
3.2 氙燈人工氣候試驗
3.2.1 氙燈發出的光源波長範圍是從小於 270nm 直至紅外區域,氙燈應通過適當的過濾和有效的冷卻,濾除波長較短的射線和較多的紅外射線,直達試樣表面的光譜達到與到達地面的太陽光光譜相近的光譜。
3.2.2試驗箱具有帶動試樣旋轉的旋轉支架,溫度、濕度、噴水時間和氙燈功率均應可調,並具有幹、濕球溫度自動記錄裝置。幹、濕球溫度傳感器應置於燈下。根據需要,箱外可備有電源調節器,箱內裝有加熱器。
為了減少氙燈冷卻水對燈具和過濾器的汙染,冷卻水用蒸餾水或去離子水,冷卻水用耐水腐蝕的材料制成,如不銹鋼、塑料等,應避免使用鋁、銅、鐵和青銅。
3.2.3 樣品架應由隋材料制成,如鋁合金、不銹鋼或木材等,鄰近樣品避免使用青銅、銅、鐵等成分。
4試驗條件
4.1熒光紫外線試驗
4.1.1將試樣夾具放在試樣架上,正對熒光燈。當試樣不能完全填滿試樣夾具時,必須用黑板將試樣夾具填滿,以保持試驗箱內壁的密閉。
4.1.2試驗溫度、光照溫度可采用50、60、70℃三種,優先推薦使用60℃;凝結階段的溫度為50℃,溫度公差均為±3℃。
4.1.3 光照和冷凝周期可選擇 4h 光照、4h 冷凝或 8h 光照、4h 冷凝兩個周期。
4.1.4每排燈管點亮400~450h後,需更換壹支熒光燈管,其他燈管按圖4所示位置換算,燈管有效壽命為1600~1800h。
4.1.5更換燈管時,應將盛水盤擦幹並清洗幹凈,以免形成水垢。
圖4 熒光燈轉換圖
4.2 氙燈人工氣候試驗
4.2.1 輻射強度在波長300~890nm範圍內為1000±200W/㎡;小於300nm時應不大於1W/㎡;在懸掛試樣的區域內,偏差應小於10﹪。
4.2.2 試驗箱的溫度用黑板測量,溫度為 63±3℃。也可根據需要為 55±3℃ 或高於 63℃,但溫度過高會產生熱老化效應,影響測試結果。
應在黑板溫度穩定後不噴水的情況下進行讀數。
4.2.3 相對濕度可從 65 % ± 5 %、50 % ± 5 % 或 90 % ± 5 % 中選擇。
相對濕度讀數應在穩定而不噴水時讀取。
4.2.4 噴水周期可選擇每 102min 噴水 18min 或每 48min 噴水 12min。
4.2.5 氙燈和濾光片在使用過程中會逐漸老化、沈積水垢或其他原因導致照射強度下降,因此有必要進行光能監測。在測定光能量時,應將感光器固定在與被測樣品相同的位置接收光能量,當測得的光能量有所減弱或下降時,應調整氙燈功率,必要時清洗氙燈和濾光片,氙燈和濾光片有壹定的使用壽命,應按照規定的時間使用到壹定期限後予以更換。
5試驗周期
兩種試驗方法推薦的試驗周期如下:
4、7、14、21、28、42、63、84 d。
根據被試樣品性能的變化率,可適當改變試驗周期;最終根據被試樣品性能達到規定值的時間來確定被試樣品的性能,壹般不超過105 d。p>
6個試驗樣品應進行調整。
6個試驗樣品
壹般應根據待測定的性能,按有關規定制備標準樣品,塗料試驗樣品應造成75㎜×150㎜×1.0~1.5㎜。如要進行力學性能試驗,試驗樣品應有足夠的數量,以確保能達到預期的試驗結果。
兩種試驗方法仍有如下要求:
6.1 熒光紫外試驗
6.1.1 試驗樣品的最大厚度應不大於 20㎜,以保證有足夠的熱交換在試驗樣品上產生冷凝水。
6.1.2對於塑料、橡膠等條形試樣,應固定在鋁合金或其它耐腐蝕、透光性能好的板材上。
6.1.3 塗料試樣固定在鋼制底板上時,應使邊緣的銹跡不致弄臟試樣表面。
6.1.4 試樣上大於 1mm 的孔必須密封,以防水蒸氣逸出。
6.2 氙燈試驗
試樣在試樣架上不應外加壓力,為避免因位置不同造成試樣表面照射的光照強度不同,在安裝試樣時,應根據試樣的大小和形狀,合理布置並固定在旋轉支架上,並可進行位置切換,如上下行切換、原地180°翻轉、上下行對調、原地180°翻轉,經過四個步驟構成--交換周期。在交換周期中,每壹步的交換時間相等。
7試驗樣品的性能評定
7.1外觀評定
外觀評定主要是對塗料的外觀進行評定,必要時也可對塑料和橡膠的外觀進行評定,檢查項目主要是光澤度、變色(色差)、粉化、斑點、起泡、龜裂和尺寸穩定性等,並應盡量用儀器對項目進行量化檢測,如光澤度、色差等。
7.2力學性能及其他性能評價
壹般橡膠材料為拉伸強度、伸長率、硬度測量,塑料為沖擊強度、斷裂伸長率、拉伸強度、彎曲強度測量。如有必要,可指定其他性能測試項目。
8 檢驗報告
a.測試方法:熒光紫外線燈測試或氙燈測試;
b.測試條件:光照時間、結露或噴水時間及相應的溫度、濕度、熒光紫外線光譜或氙燈測試的輻射照度;
c.測試時間;
d.測試材料名稱和型號;
d.測試材料名稱和型號;
d.測試材料名稱和型號;
d.測試材料名稱和型號;
e.
e.試樣尺寸和制備方法;
f.測試設備:設備型號、規格、氙燈類型和氙燈測試用濾光片;
g.測試結果;
h.測試日期和測試人員。
附加說明:
本標準由中國人民***和國家機械電子工業局提出。
本標準由機械電子工業部廣州電器科學研究所歸口。
本標準由機械電子工業部廣州電器科學研究所負責起草。
本標準主要起草人梁興才、高仁義
本標準規定了熒光紫外/冷凝試驗方法,參照使用美國材料試驗協會ASTMG53-84《非金屬材料暴露熒光紫外/冷凝型試驗方法》。