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QUV 利用熒光紫外線燈來(lái)模擬太陽(yáng)光對(duì)耐久性材料造成的損害
QUV 利用熒光紫外線燈來(lái)模擬太陽(yáng)光對(duì)耐久性材料造成的損害
QUV 利用熒光紫外線燈來(lái)模擬太陽(yáng)光對(duì)耐久性材料造成的損害 。 紫外燈在電學(xué)原理上與普通照明用的燈管很相似，但它主要發(fā)射紫外光而非可見(jiàn)光 。 對(duì)于不同的應(yīng)用條件，需要不同類型的燈管產(chǎn)生不同的光譜 。 UVA-340 燈管對(duì)太陽(yáng)光的紫外短波段光線模擬效果好 。 UVA-340 的光譜能量分布（ SPD ）在太陽(yáng)光的截止點(diǎn)到大約 360 nm 范圍內(nèi)與太陽(yáng)光譜能夠很好地吻合（見(jiàn)圖 2 ） 。
圖 2 UVA 一 340 光譜與夏天正午太陽(yáng)光譜比較
圖 3 UVB 一 313 及 Fs 一 40 光譜與太陽(yáng)光譜比較
UVB-313 燈管（見(jiàn)圖 3 ）在 QUV 中也被廣泛應(yīng)用 。 它們對(duì)材料產(chǎn)生的老化影響比 UVA-340 燈管更快，但它比太陽(yáng)光截止點(diǎn)更短的波長(zhǎng)可能會(huì)對(duì)許多材料產(chǎn)生不切實(shí)際的結(jié)果 。 UVA-340 燈管對(duì)太陽(yáng)光紫外短波段的模擬效果是*的 。 UVB-313 燈管利用紫外線的短波段達(dá)到zui快加速老化的目的，對(duì)特別經(jīng)久耐用的材料的檢定或質(zhì)量控制非常有用 。 加熱 QUV 測(cè)試室底部的水盤來(lái)產(chǎn)生蒸汽 。 在較高的溫度下，熱蒸汽在測(cè)試室內(nèi)保持 100 ％ 的相對(duì)濕度 。 QUV 中，測(cè)試樣品實(shí)際上形成測(cè)試室的側(cè)壁 。 樣品的另一面暴露在室內(nèi)周圍的空氣中 。 室內(nèi)相對(duì)較冷的空氣就使得測(cè)試樣品的表面比測(cè)試室內(nèi)的熱蒸汽的溫度低好幾度 。 這一溫度差產(chǎn)生冷凝，在樣品表面液態(tài)形式的水慢慢地凝結(jié) 。 除了標(biāo)準(zhǔn)的冷凝功能， QUV 還可用水噴淋來(lái)模擬雨水影響，產(chǎn)生熱沖擊或機(jī)械侵蝕 。
4 3 種加速測(cè)試試驗(yàn)條件
利用 QUV 和 Q-Sun 2 種測(cè)試設(shè)備對(duì)一系列粉末噴涂鋁板進(jìn)行了測(cè)試 。 具體地進(jìn)行了 3 種實(shí)驗(yàn)室加速老化測(cè)試，分別是 QUV （ UVA 燈管） 、 QUV （ UVB 燈管）和 Q-Sun ， 3 種測(cè)試的具體標(biāo)準(zhǔn)和程序見(jiàn)表 1 ~ 3 。
表 1 QUV （ UVA 燈管）測(cè)試程序
表 2 QUV （ UVB 燈管）測(cè)試程序
表 3 Q-Sun 測(cè)試程序
按照以上的試驗(yàn)條件，分別對(duì)樣板進(jìn)行曝曬，并在不同時(shí)間段將樣品取出，測(cè)試它們的光澤變化，同時(shí)與在佛羅里達(dá)戶外自然曝曬的結(jié)果進(jìn)行比較 。
5 3 種加速測(cè)試方法與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的比較
利用 QUV （ UVA 燈管） 、 QUV （ UVB 燈管） 、 Q-Sun ，并在佛羅里達(dá)測(cè)試了一系列粉末噴涂鋁板樣品的光澤 、 顏色變化及起泡 、 粉化 、 開裂 、 裂紋等指標(biāo)，本文主要討論樣品的光澤變化 。 根據(jù)所得測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算了加速測(cè)試方法與佛羅里達(dá)測(cè)試方法之間的相關(guān)系數(shù) r s （ spearman 相關(guān)系數(shù)），該相關(guān)系數(shù)指的是利用 2 種不同的測(cè)試方法對(duì)一組樣品進(jìn)行測(cè)試，所得試驗(yàn)結(jié)果之間的相關(guān)性 。 相關(guān)系數(shù) r s 的計(jì)算公式為：
，其中 n 指的是樣品的個(gè)數(shù)， d i 指的是兩列排序中每一組排位數(shù)之間的差值 。
為了得到加速老化測(cè)試與佛羅里達(dá)戶外曝曬試驗(yàn)結(jié)果之間的關(guān)系，也就是通常大家比較關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題 ——— 對(duì)于材料的某種變化，如果加速測(cè)試與戶外結(jié)果的相關(guān)性足夠好，那么在 QUV 或 Q-Sun 中測(cè)試多長(zhǎng)時(shí)間相當(dāng)于在佛羅里達(dá)戶外曝曬 1 a 的效果，還做了相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算 。 假設(shè)在 3 種加速測(cè)試方法中測(cè)試 t 小時(shí)zui接近在佛羅里達(dá)戶外曝曬 1 a 的效果，通過(guò)求二次函數(shù)zui小值的方法得到 t 值，也就是所要求的對(duì)應(yīng)加速測(cè)試時(shí)間 。
需要特別指出的是，文中利用求二次函數(shù)的zui小值來(lái)求*時(shí)間的方法只是尋求在加速試驗(yàn)中測(cè)試多長(zhǎng)時(shí)間zui接近在佛羅里達(dá)戶外曝曬的效果，而并不能保證所有樣品都達(dá)到在佛羅里達(dá)曝曬的程度 。 為了確保所有樣品都達(dá)到或超過(guò)在佛羅里達(dá)測(cè)試的結(jié)果，建議對(duì)*時(shí)間作一修正，即在所得時(shí)間的基礎(chǔ)上再乘以一個(gè)系數(shù)，這個(gè)系數(shù)可以是 1.1 ，可以是 1.5 ，也可以是其它的數(shù)值，視具體情況具體分析 。
5.1 QUV （ UVA 燈管）與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的比較
對(duì)每個(gè)樣品， QUV （ UVA 燈管）按表 1 試驗(yàn)條件運(yùn)行 1 000 h ，在不同時(shí)間段對(duì)光澤進(jìn)行一次測(cè)量，而在佛羅里達(dá)是對(duì)樣品曝曬了 1 a ，也是在不同時(shí)間段對(duì)光澤進(jìn)行一次測(cè)量 。 無(wú)論是在佛羅里達(dá)戶外曝曬，還是利用 QUV （ UVA 燈管）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室加速老化測(cè)試，樣品的光澤均發(fā)生退化 。 通過(guò)數(shù)據(jù)分析及數(shù)學(xué)計(jì)算，得出 QUV （ UVA 燈管）與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的相關(guān)系數(shù) 。 同時(shí)，求出二次函數(shù)取得zui小值時(shí)所對(duì)應(yīng)的 t 值 。 當(dāng) t 為 400 h 時(shí)二次函數(shù)取得zui小值，而且此時(shí)的相關(guān)系數(shù)為 0.9 。 這就說(shuō)明在 QUV （ UVA 燈管）中測(cè)試 400 h 樣品的光澤變化zui接近在佛羅里達(dá)戶外曝曬 1 a 的效果（為了直觀比較樣品在兩種測(cè)試條件下性能的變化，圖 4 中顯示的是其中 3 個(gè)樣品在 QUV （ UVA 燈管）和佛羅里達(dá)試驗(yàn)中的光澤變化 。
圖 4 QUV(UVA 燈管 )400h 與佛羅里達(dá)曝曬 1 a 樣品保光率之間的比較
從圖 4 可以看出，無(wú)論是使用 QUV （ UVA 燈管）對(duì)樣板進(jìn)行測(cè)試還是佛羅里達(dá)戶外曝曬，樣板的光澤均發(fā)生退化 。 其中 A 樣板光澤保持的較好， B 樣板的光澤下降z(mì)ui低 。 而且還可以看出， QUV （ UVA 燈管）測(cè)試與佛羅里達(dá)戶外曝曬之間的相關(guān)性較好 。
5.2 QUV （ UVB 燈管）與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的比較
對(duì)每個(gè)樣品 QUV （ UVB 燈管）按表 2 試驗(yàn)條件運(yùn)行 400 h ，在不同時(shí)間段對(duì)光澤進(jìn)行一次測(cè)量 。
通過(guò)數(shù)據(jù)分析及數(shù)學(xué)計(jì)算，得出 QUV （ UVB 燈管）與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的相關(guān)系數(shù) 。 同時(shí)，求出二次函數(shù)取得zui小值時(shí)所對(duì)應(yīng)的 t 值 。 當(dāng) t 為 350 h 時(shí)二次函數(shù)取得zui小值，而且此時(shí)的相關(guān)系數(shù)為 0.9 。 這就說(shuō)明在 QUV （ UVB 燈管）中測(cè)試 350 h 樣品的光澤變化 __ zui接近在佛羅里達(dá)戶外曝曬 1 a 的效果（見(jiàn)圖 5 ） 。
圖 5 QUV(UVB 燈管 )350h 與佛羅里達(dá)曝曬 1 a 樣品保光率之間的比較
從圖 5 可以看出，無(wú)論是使用 QUV （ UVB 燈管）對(duì)樣板進(jìn)行測(cè)試還是佛羅里達(dá)戶外曝曬，樣板的光澤均發(fā)生退化 。 與圖 4 中得出的結(jié)論相同， A 樣板光澤保持的較好， B 樣板的光澤下降z(mì)ui低 。 而且 QUV （ UVB 燈管）測(cè)試與佛羅里達(dá)戶外曝曬之間的相關(guān)性也很好 。
5.3 Q-Sun 與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的比較
對(duì)每個(gè)樣品 Q-Sun 按表 3 試驗(yàn)條件運(yùn)行 800 h ，在不同時(shí)間段對(duì)光澤進(jìn)行一次測(cè)量 。
通過(guò)數(shù)據(jù)分析及數(shù)學(xué)計(jì)算，得出 Q-Sun 與佛羅里達(dá)測(cè)試結(jié)果之間的相關(guān)系數(shù) 。 同時(shí)，求出二次函數(shù)取得zui小值時(shí)所對(duì)應(yīng)的 t 值 。 當(dāng) t 為 600 h 時(shí)二次函數(shù)取得zui小值，而且此時(shí)的相關(guān)系數(shù)為 0.9 。 這就說(shuō)明在 QSun 中測(cè)試 600 h 樣品的光澤變化zui接近在佛羅里達(dá)戶外曝曬 1 a 的效果（見(jiàn)圖 6 ） 。