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2019-11-29 閱讀(766)
討論實(shí)驗(yàn)室選用合適的老化試驗(yàn)箱
雖然應(yīng)用由于像熱，濕度和機(jī)械改變會(huì)加速老化并影響材料終性能的改變，但對(duì)暴露在戶(hù)外的材料使用壽命的限制主要是太陽(yáng)光的紫外輻射，所以我從實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)中使用的各種除光源以外的許多其他因素的影響。這些因素在我們選擇儀器時(shí)也應(yīng)當(dāng)考慮，從而產(chǎn)生很高的試驗(yàn)相關(guān)水平。
水份
無(wú)論是直接噴水（雨），潮濕，還是凝結(jié)水（露水）都是實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中要模擬的影響因素。但是不像溫度或輻射可以增加水份來(lái)加速光化學(xué)反應(yīng)。樣品的濕度是不能增加的。但是我們能做的是增加干變濕，濕變干，以及熱沖擊周期的頻率。Papenroth博士在一篇有機(jī)涂料的論文中報(bào)告說(shuō)："在老化試驗(yàn)中不僅水的存在是主要的適當(dāng)增加濕潤(rùn)和干燥周期的頻率，并駁斥所有其他條件恒定的情況下，能加速老化過(guò)程。"雖然在樣品表面的有效相對(duì)濕度和樣品室的相對(duì)濕度之間的關(guān)系上還存在某些不同意見(jiàn)，但濕度是一個(gè)重要影響因素，這一點(diǎn)大家是一致的。
溫度控制
簡(jiǎn)單的加速老化反應(yīng)的方法是加熱，但必須小心調(diào)整溫度不超過(guò)導(dǎo)致不同試驗(yàn)結(jié)果的溫度點(diǎn)。原油精練是一個(gè)例子，在蒸餾過(guò)程中要加熱，當(dāng)小心地調(diào)整控制加熱時(shí)，原油可分解為它的各種成份，但加太多熱就將發(fā)生大災(zāi)難。
相類(lèi)似，加速老化程序中，在錯(cuò)誤的溫度上試驗(yàn)將引起不規(guī)則的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以重要的是要知道終產(chǎn)品使用溫度是多少，以便將他們編入加速試驗(yàn)周期程序。
傳統(tǒng)上，用一個(gè)黑板溫度計(jì)測(cè)量試驗(yàn)溫度。在理論上，黑板溫度代表大的樣品溫度。雖然在傳感器的結(jié)構(gòu)上有某些不同意見(jiàn)，溫度控制的重要性是一致*的。
在美國(guó)，實(shí)際上所有老化試驗(yàn)規(guī)范都按ASTM建議實(shí)行的G26和G23所說(shuō)明的要求使用黑板溫度。一個(gè)例外是ASTMG53，這里使用熒光裝置，使用一不同幾何結(jié)構(gòu)的溫度計(jì)。
在德國(guó)，通過(guò)他們的標(biāo)準(zhǔn)組織DIN發(fā)展了一種用于塑料工業(yè)的不同溫度計(jì)，他們認(rèn)為裝在金屬板上的傳感器不能準(zhǔn)確代表塑料暴露的溫度，所以建議要用一個(gè)裝在塑料物體上的傳感器。這種溫度計(jì)也能用在AtlasC系列儀器中。
傳感器裝在與樣品相連的曝露架上，并通過(guò)一采集系統(tǒng)達(dá)到電子系統(tǒng)，連續(xù)控制和監(jiān)視溫度。
亮/暗周期
交替亮/暗周期是多數(shù)老化試驗(yàn)循環(huán)的一個(gè)重要部份，已被證明對(duì)汽車(chē)內(nèi)部的裝備，飾物產(chǎn)品試驗(yàn)很有意義。在暗周期，儀器可以編程設(shè)置到類(lèi)似在晚上一個(gè)汽車(chē)中的高濕度情況或與對(duì)產(chǎn)品背面噴水結(jié)合在油漆板？？？？撒謊能夠產(chǎn)生結(jié)露。
某些儀器旋轉(zhuǎn)樣品，使樣品對(duì)光源旋轉(zhuǎn)，交替地面向光或背向光，這雖然使樣品的暴露類(lèi)似亮/暗的狀態(tài)，它并沒(méi)有使樣品暴露于不同的濕度和溫度條件，樣品基本上仍保留在與樣品面對(duì)光時(shí)的相同環(huán)境條件，不同的只是樣品沒(méi)有被輻射。為了有一個(gè)真實(shí)的亮/暗條件，光源以某個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔，周期的開(kāi)和關(guān)。在亮/暗時(shí)期儀器必須有獨(dú)立的溫度和濕度控制。
大氣污染
建立材料在工地污染空氣中暴露老化的標(biāo)準(zhǔn)方法的工作還做得很少。對(duì)二氧化氮和二氧化硫?qū)τ推岚宓挠绊懽隽艘恍┗A(chǔ)的研究。同時(shí)也將材料暴露于溫度，水份和用氙燈模擬的日光下。AATCC也做了在工業(yè)污染與氙弧燈曝曬相結(jié)合來(lái)評(píng)價(jià)對(duì)紡織品的組合作用。很明顯隨著時(shí)間的繼續(xù)，評(píng)價(jià)工業(yè)污染和陽(yáng)光的結(jié)合作用將更為重視。所以老化儀也應(yīng)當(dāng)有使用污染氣體，諸如二氧化氮，二氧化硫和臭氧的能力。
輻射的檢測(cè)和控制
在我們前面討論光源時(shí)，已知光源的質(zhì)量在設(shè)計(jì)一加速老化試驗(yàn)程序中是極為重要的，必須記住大多數(shù)試驗(yàn)是要模擬戶(hù)外自然條件，所以光源應(yīng)當(dāng)盡可能緊密近似自然日光。記住，將材料暴露在一個(gè)不是終使用所經(jīng)受的環(huán)境中，可能產(chǎn)生反常的結(jié)果。
我們對(duì)四種光源的簡(jiǎn)短選擇已清楚說(shuō)明配有硼硅玻璃內(nèi)，外濾光套的氙燈是自然光的模擬裝置。所以ATLAS選擇集中它的技術(shù)在氙燈系統(tǒng)上。
改變達(dá)到樣品的輻射能量的質(zhì)量，可以通過(guò)改變內(nèi)，外濾光套。例如，將外濾光套的硼硅玻璃該為鈉鈣玻璃，將使輻射類(lèi)似無(wú)過(guò)濾的日光改變成過(guò)濾過(guò)的日光。用石英代替內(nèi)玻璃套，保留硼硅玻璃作為外玻璃套，將稍增加短波（UVB）能量而不犧牲光譜的分布。內(nèi)，外玻璃套都該為石英，產(chǎn)生的UV輻射可低到180nm，所以氙燈系統(tǒng)非常靈活。
我們已討論了光的質(zhì)量，數(shù)量的重要，自然會(huì)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題：如何能控制這兩個(gè)重要因素？我們已說(shuō)過(guò)改變用在氙燈的濾光套可以改變光的質(zhì)量，也即SPD可以改??光玻璃在陽(yáng)光下老化的作用，如何能保證在整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間樣品暴露到相同的能量水平。
實(shí)驗(yàn)證明，在一固定電壓瓦數(shù)下，工作過(guò)120小時(shí)的氙燈的輻射比工作過(guò)1500小時(shí)后的氙燈的輻射能量多得多。也就是，如果一個(gè)樣品總暴露時(shí)間為1500小時(shí)，那么在前數(shù)百小時(shí)，氙燈新的時(shí)候樣品就接受日光能比用舊后多。但如果我們引入輻射自動(dòng)控制系統(tǒng)，樣品無(wú)論在新燈和舊燈情況下都接收到相同的能量。控制光源的輸出不僅是需要，對(duì)研究發(fā)展老化試驗(yàn)也是必要的。
為了達(dá)到恒定的輻射，ATLAS的CI（ConstantIrradiance）系列儀器中裝有窄帶光監(jiān)視器。這系統(tǒng)接收氙燈的輻射能量通過(guò)一石英光棒傳到測(cè)試室外的一個(gè)檢測(cè)盒。在檢測(cè)盒中首先通過(guò)一窄帶濾光片（340nm或420nm）后照射到光電檢測(cè)器上，變換為電信號(hào)，該信號(hào)送到檢測(cè)電路與設(shè)定值比較，如果測(cè)量值小于設(shè)定值，也即輻射低于要求的水平，功率調(diào)整器接受控制信號(hào)增加燈管的功率，使輻射達(dá)到設(shè)定點(diǎn)。如果輻射高于要求的水平，系統(tǒng)將自動(dòng)減小功率，直到輻射到達(dá)設(shè)定點(diǎn)。
除了自動(dòng)控制輻射能量恒定外，光監(jiān)測(cè)器，將輻射功率對(duì)時(shí)間積分得出樣品已接收到多少輻射能量。通過(guò)使用一可復(fù)位的倒數(shù)計(jì)數(shù)器，可以對(duì)預(yù)定的輻射總能量編程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，積分電路將驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器，以0.1千焦耳的增量累積，使計(jì)數(shù)器從設(shè)置點(diǎn)逐漸減為零，當(dāng)?shù)竭_(dá)零點(diǎn)時(shí)，儀器自動(dòng)關(guān)閉。這樣曝光的結(jié)束是由樣品接收到的累計(jì)總能量決定，而不是由時(shí)鐘。
水冷氙燈的靈活性結(jié)合恒定輻射控制系統(tǒng)使ATLASCI系列老化儀成為一的加速老化試驗(yàn)工具。
正象我們?cè)陂_(kāi)始就提到的，自然氣候現(xiàn)象是很復(fù)雜的過(guò)程，所以必須小心選擇選擇在實(shí)驗(yàn)室中能模擬該過(guò)程的系統(tǒng)。它應(yīng)當(dāng)有能力控制像水份，溫度，亮/暗周期這樣的條件。并且重要的是它應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)光源，這光源能模擬樣品在終使用條件下曝露所獲得的輻射能量。儀器能更進(jìn)一步重復(fù)暴露的條件，使去年做的老化評(píng)價(jià)能與今天做的老化評(píng)價(jià)相比較。
在這里我們主要集中在加速氣候老化試驗(yàn)儀器的要求和功能，但請(qǐng)記住，在氣候老化或褪色老化試驗(yàn)儀中的試驗(yàn)，可能不是，或許應(yīng)當(dāng)不是評(píng)價(jià)一個(gè)材料性能的方法。這評(píng)價(jià)當(dāng)然是很重要的部份，但其他因素像冷凍和鹽霧也需要考慮。例如評(píng)價(jià)用于油井平臺(tái)上的油漆的老化試驗(yàn)可以輪流在老化儀，冷凍室和鹽水噴霧試驗(yàn)中進(jìn)行。ATLAS也已選出氣候老化試驗(yàn)儀，在這里試驗(yàn)溫度可低到零下40?C。
后請(qǐng)記住，在選擇一個(gè)加速老化儀中重要的因素是您所要評(píng)價(jià)的產(chǎn)品的知識(shí)。這是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)程序使實(shí)現(xiàn)和終實(shí)際使用條件下將發(fā)生的結(jié)果有相關(guān)的總依據(jù)。
