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讨论实验室选用合适的老化试验箱
点击次数:257 发布时间:2019-11-29


讨论实验室选用合适的老化试验箱

  虽然应用由于像热,湿度和机械改变会加速老化并影响材料终性能的改变,但对暴露在户外的材料使用寿命的限制主要是太阳光的紫外辐射,所以我从实验室老化试验中使用的各种除光源以外的许多其他因素的影响。这些因素在我们选择仪器时也应当考虑,从而产生很高的试验相关水平。
水份
无论是直接喷水(雨),潮湿,还是凝结水(露水)都是实验室试验中要模拟的影响因素。但是不像温度或辐射可以增加水份来加速光化学反应。样品的湿度是不能增加的。但是我们能做的是增加干变湿,湿变干,以及热冲击周期的频率。Papenroth博士在一篇有机涂料的论文中报告说:"在老化试验中不仅水的存在是主要的适当增加湿润和干燥周期的频率,并驳斥所有其他条件恒定的情况下,能加速老化过程。"虽然在样品表面的有效相对湿度和样品室的相对湿度之间的关系上还存在某些不同意见,但湿度是一个重要影响因素,这一点大家是一致的。
温度控制
简单的加速老化反应的方法是加热,但必须小心调整温度不超过导致不同试验结果的温度点。原油精练是一个例子,在蒸馏过程中要加热,当小心地调整控制加热时,原油可分解为它的各种成份,但加太多热就将发生大灾难。
相类似,加速老化程序中,在错误的温度上试验将引起不规则的实验结果。所以重要的是要知道终产品使用温度是多少,以便将他们编入加速试验周期程序。
传统上,用一个黑板温度计测量试验温度。在理论上,黑板温度代表大的样品温度。虽然在传感器的结构上有某些不同意见,温度控制的极端重要性是一致公认的。
在美国,实际上所有老化试验规范都按ASTM建议实行的G26和G23所说明的要求使用黑板温度。一个例外是ASTMG53,这里使用荧光装置,使用一不同几何结构的温度计。
在德国,通过他们的标准组织DIN发展了一种用于塑料工业的不同温度计,他们认为装在金属板上的传感器不能准确代表塑料暴露的温度,所以建议要用一个装在塑料物体上的传感器。这种温度计也能用在AtlasC系列仪器中。
传感器装在与样品相连的曝露架上,并通过一采集系统达到电子系统,连续控制和监视温度。
亮/暗周期
交替亮/暗周期是多数老化试验循环的一个重要部份,已被证明对汽车内部的装备,饰物产品试验很有意义。在暗周期,仪器可以编程设置到类似在晚上一个汽车中的高湿度情况或与对产品背面喷水结合在油漆板????撒谎能够产生结露。
某些仪器旋转样品,使样品对光源旋转,交替地面向光或背向光,这虽然使样品的暴露类似亮/暗的状态,它并没有使样品暴露于不同的湿度和温度条件,样品基本上仍保留在与样品面对光时的相同环境条件,不同的只是样品没有被辐射。为了有一个真实的亮/暗条件,光源以某个预定的时间间隔,周期的开和关。在亮/暗时期仪器必须有独立的温度和湿度控制。
大气污染
建立材料在工地污染空气中暴露老化的标准方法的工作还做得很少。对二氧化氮和二氧化硫对油漆板的影响做了一些基础的研究。同时也将材料暴露于温度,水份和用氙灯模拟的日光下。AATCC也做了在工业污染与氙弧灯曝晒相结合来评价对纺织品的组合作用。很明显随着时间的继续,评价工业污染和阳光的结合作用将更为重视。所以老化仪也应当有使用污染气体,诸如二氧化氮,二氧化硫和臭氧的能力。
辐射的检测和控制
在我们前面讨论光源时,已知光源的质量在设计一加速老化试验程序中是极为重要的,必须记住大多数试验是要模拟户外自然条件,所以光源应当尽可能紧密近似自然日光。记住,将材料暴露在一个不是终使用所经受的环境中,可能产生反常的结果。
我们对四种光源的简短选择已清楚说明配有硼硅玻璃内,外滤光套的氙灯是自然光的模拟装置。所以ATLAS选择集中它的技术在氙灯系统上。
改变达到样品的辐射能量的质量,可以通过改变内,外滤光套。例如,将外滤光套的硼硅玻璃该为钠钙玻璃,将使辐射类似无过滤的日光改变成过滤过的日光。用石英代替内玻璃套,保留硼硅玻璃作为外玻璃套,将稍增加短波(UVB)能量而不牺牲光谱的分布。内,外玻璃套都该为石英,产生的UV辐射可低到180nm,所以氙灯系统非常灵活。
我们已讨论了光的质量,数量的重要,自然会产生这样的问题:如何能控制这两个重要因素?我们已说过改变用在氙灯的滤光套可以改变光的质量,也即SPD可以改??光玻璃在阳光下老化的作用,如何能保证在整个试验时间样品暴露到相同的能量水平。
实验证明,在一固定电压瓦数下,工作过120小时的氙灯的辐射比工作过1500小时后的氙灯的辐射能量多得多。也就是,如果一个样品总暴露时间为1500小时,那么在前数百小时,氙灯新的时候样品就接受日光能比用旧后多。但如果我们引入辐射自动控制系统,样品无论在新灯和旧灯情况下都接收到相同的能量。控制光源的输出不仅是需要,对研究发展老化试验也是必要的。
为了达到恒定的辐射,ATLAS的CI(ConstantIrradiance)系列仪器中装有窄带光监视器。这系统接收氙灯的辐射能量通过一石英光棒传到测试室外的一个检测盒。在检测盒中首先通过一窄带滤光片(340nm或420nm)后照射到光电检测器上,变换为电信号,该信号送到检测电路与设定值比较,如果测量值小于设定值,也即辐射低于要求的水平,功率调整器接受控制信号增加灯管的功率,使辐射达到设定点。如果辐射高于要求的水平,系统将自动减小功率,直到辐射到达设定点。
除了自动控制辐射能量恒定外,光监测器,将辐射功率对时间积分得出样品已接收到多少辐射能量。通过使用一可复位的倒数计数器,可以对预定的辐射总能量编程。实验过程中,积分电路将驱动计数器,以0.1千焦耳的增量累积,使计数器从设置点逐渐减为零,当到达零点时,仪器自动关闭。这样曝光的结束是由样品接收到的累计总能量决定,而不是由时钟。
水冷氙灯的灵活性结合恒定辐射控制系统使ATLASCI系列老化仪成为一的加速老化试验工具。
正象我们在开始就提到的,自然气候现象是很复杂的过程,所以必须小心选择选择在实验室中能模拟该过程的系统。它应当有能力控制像水份,温度,亮/暗周期这样的条件。并且重要的是它应当提供一个光源,这光源能模拟样品在终使用条件下曝露所获得的辐射能量。仪器能更进一步重复暴露的条件,使去年做的老化评价能与今天做的老化评价相比较。
在这里我们主要集中在加速气候老化试验仪器的要求和功能,但请记住,在气候老化或褪色老化试验仪中的试验,可能不是,或许应当不是评价一个材料性能的方法。这评价当然是很重要的部份,但其他因素像冷冻和盐雾也需要考虑。例如评价用于油井平台上的油漆的老化试验可以轮流在老化仪,冷冻室和盐水喷雾试验中进行。ATLAS也已选出极端气候老化试验仪,在这里试验温度可低到零下40?C。
后请记住,在选择一个加速老化仪中重要的因素是您所要评价的产品的知识。这是设计实验室加速老化试验程序使实现和终实际使用条件下将发生的结果有相关的总依据。

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