粉末涂料和液体涂料、油墨等产品在实际使用过程中由于受气候因素影响, 会造成组分物质( 如树脂、颜料等) 的老化, 出现变色、失光、粉化、开裂、起泡、剥落及氧化等问题, 造成巨大的损失。导致上述损害的主要原因是阳光、高温、雨水、露水及高湿度形式出现的湿气等因素对这些材料的作用, 而材料的老化不仅破坏了被涂装产品外观的美化装饰效果, 还会持续损害产品基材, 降低产品的使用寿命。气候试验则会迅速准确地测判粉末涂料涂装的耐老化性能, 为其研究、开发与应用提供积极帮助。
一、自然气候试验
自然气候试验是将试样置于自然环境中, 南向面对太阳( 北半球) , 与地平面成一定夹角( 0b-90b) , 让其经受各种气候因素综合作用, 观测其性能随时间发生的变化, 最终判定其耐老化性能。气候试验一般在专门的户外曝晒场进行, GB/T9276 对曝晒试验场、曝晒试验架及其安放都进行了规范, 曝晒场选择地的典型气候环境有工业大气、海洋大气、湿热大气、沙漠气候及高原气候等。为缩短自然气候试验周期, 目前又开发出一种加速自然气候试验) 自然阳光聚集器, 从早到晚自动追踪太阳轨迹, 采用镜面反射装置, 将高强度、全光谱的自然阳光反射集中到试板上 , 测试1年相当于普通自然气候试验5年。对长期处在明亮的室内照明下或靠近阳台、门窗处的产品, 自然气候试验时加装玻璃滤光装置, 对试样进行耐光性测试, 评定产品在室内应用时的抗老化性能。自然气候试验是较重要也是较可靠的老化试验方法, 但时间相对较长, 不同年份、季节、地区气候条件的差异, 导致了试验结果的不可比性。
二、人工加速气候试验
人工加速气候试验模拟强化了自然气候中的某些重要因素, 如阳光、温度、湿度、降雨等, 缩短了老化试验的周期, 由于试验条件的可控性, 试验结果再现性强。人工加速试验主要有两种模式: 氙灯老化试验和荧光紫外灯老化试验。
氙灯试验箱可以再现全光谱阳光, 包括UV、红外线和可见光。通过选择合适的滤光片,可以滤去大部分到达地面阳光中存在的短波辐射,整个光谱能量分布与阳光中紫外、可见光部分相似。当湿度影响成为重要因素时, 氙灯试验箱还可利用附加的雨水喷淋功能协同进行模拟测试。目前氙灯试验方法已被广泛采用。荧光紫外灯(UV) 的光谱分布主要集中在紫外光部分( 300nm- 400nm, 见图5) , 它模拟了太阳光的紫外部分, 理论认为该部分短波能量是引起材料老化的主要因素。由于荧光紫外灯没有高于375nm的能量, 特别适合不同类型聚合体和稳定剂的性能比较, 成为粉末涂料产品耐侯性测判的理想方式。碳弧灯是较早用作模拟太阳光的辐射器, 目前是日本广泛使用的光源, 大部分JIS 标准都采用阳光型碳弧灯。阳光型碳弧灯光谱能量分布也较接近于太阳光, 但在370nm- 390nm 紫外线集中加强, 模拟性不及氙灯, 加速倍率介于氙灯及紫外灯之间。GB/ T11190 规定了色漆、清漆、喷漆及有关产品的光- 水曝露设备( 碳弧型) 及实施方法。阳光型碳弧灯在我国的应用较少。还有一种气体放电灯- 金属卤素灯, 其光谱分布与太阳光近似, 但由于规模比较大, 一般仅用于汽车整车类的大型机电产品的人工加速老化试验。http://www.zhsysb.cn
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