Wie werden die Testbedingungen und die Testzeit für den Alterungstest bestimmt? - Tägliche Artikel

DerUV-Alterungstestkammerist ein experimentelles Gerät zur Simulation von Sonnenlicht, ultravioletter Strahlung und feuchter Hitze, um den Alterungsprozess von Materialien zu beschleunigen. Es wird häufig in der Materialwissenschaft, Beschichtungs-, Kunststoff-, Gummi-, Textil-, Autoteile- und anderen Industriezweigen eingesetzt, um die Wetterbeständigkeit und Alterungsschutzleistung von Materialien in Außenumgebungen zu bewerten. Mittlerweile ist es zu einem der unverzichtbaren Geräte in der industriellen Produktion geworden. Wir sind ein professioneller Hersteller von UV-Alterungskammern mit mehr als 20 Jahren Erfahrung. Gerne anfragen!

UV aging test chamber

1. Auswahl der Testbedingungen für die künstliche beschleunigte Alterung
Diese Frage kann tatsächlich so verstanden werden, welche Alterungsfaktoren simuliert werden sollen. Bei der Verwendung von Polymermaterialien können viele Faktoren in der klimatischen Umgebung einen Einfluss auf die Alterung von Polymermaterialien haben. Wenn die Hauptursachen für die Alterung im Vorfeld bekannt sind, kann die Testmethode gezielt ausgewählt werden.

Wir können die Testmethode bestimmen, indem wir den Transport, die Lagerung, die Nutzungsumgebung und den Alterungsmechanismus des Materials berücksichtigen. Beispielsweise werden starre Polyvinylchloridprofile aus Polyvinylchlorid als Rohstoff hergestellt und mit Zusatzstoffen wie Stabilisatoren und Pigmenten versetzt. Sie werden hauptsächlich im Außenbereich eingesetzt. In Anbetracht des Alterungsmechanismus von PVC zersetzt sich PVC beim Erhitzen leicht; In Anbetracht der Einsatzumgebung sind Sauerstoff, ultraviolettes Licht, Hitze und Feuchtigkeit in der Luft allesamt Ursachen für die Profilalterung.

Daher schreibt die nationale Norm GB/T8814-2004 „Profile aus weichmacherfreiem Polyvinylchlorid (PVC-U) für Türen und Fenster“ nicht nur die Photosauerstoff-Alterungstestmethode vor, sondern übernimmt auch GB/T16422.2 „Plastic Laboratory Light Source“. Belichtungstest“ Teil 2 der Methode: Alterung der Xenon-Bogenlampe für 4000 Stunden oder 6000 Stunden, Simulation von Faktoren wie ultraviolettem und sichtbarem Licht im Freien, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Niederschlag usw. und Festlegung der thermischen Sauerstoffalterungselemente: Zustand nach dem Erhitzen 30 Minuten bei 150 Grad platziert, visuelle Beobachtung. Überprüfen Sie, ob Blasen, Risse, Lochfraß oder Ablösungen vorhanden sind, um die Hitzebeständigkeit des Profils zu prüfen. Ein weiteres Beispiel ist ein Produkt, bei dem mein Land auf dem internationalen Markt konkurrenzfähig ist: Schuhe für den Außenhandel. Während des Gebrauchs sind ultraviolette Strahlen im Sonnenlicht die Hauptursache für Verfärbungen und Ausbleichen von Schuhen. Daher ist es notwendig, die Vergilbungsbeständigkeit mit einer UV-Lichtbox zu testen.

Die häufig verwendete Prüfkammer für die Vergilbungsbeständigkeit von Schuhen verwendet eine 30-W-UV-Lampe. Die Probe ist 20 cm von der Lichtquelle entfernt. Die Farbveränderung wird nach 3 Stunden Einwirkzeit beobachtet. Gleichzeitig führt die heiße, feuchte und raue Umgebung im Container während des Transports zu Verfärbungen, Flecken und sogar zur Beschädigung von Schuhoberteilen, Sohlen und Kleber. Daher muss vor dem Versand die Durchführung eines Alterungstests zur Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit in Betracht gezogen werden, um die Umgebung mit hoher Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit im Container zu simulieren. Beobachten Sie unter den Bedingungen von 70 Grad und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit das Aussehen und die Farbveränderungen nach 48 Stunden Testzeit.

2. Auswahl der Lichtquelle für den künstlichen beschleunigten Alterungstest
Labor-Lichtquellen-Expositionstest: Er kann gleichzeitig Licht, Sauerstoff, Hitze, Niederschlag und andere Faktoren in der atmosphärischen sichtbaren Umgebung in einer Testkammer simulieren. Es handelt sich um eine häufig verwendete Testmethode zur künstlichen beschleunigten Alterung. Unter diesen Simulationsfaktoren ist die Lichtquelle relativ wichtig. Die Erfahrung zeigt, dass die Wellenlängen des Sonnenlichts, die Polymermaterialien schädigen, hauptsächlich im ultravioletten Licht und etwas sichtbarem Licht konzentriert sind.

Die derzeit verwendeten künstlichen Lichtquellen streben danach, die Verteilungskurve des Energiespektrums in diesem Wellenlängenbereich nahe an das Sonnenspektrum zu bringen. Simulation und Beschleunigungsrate sind die Hauptgrundlage für die Auswahl künstlicher Lichtquellen. Nach etwa einem Jahrhundert der Entwicklung stehen zu den Laborlichtquellen geschlossene Kohlebogenlampen, sonnenlichtartige Kohlebogenlampen, fluoreszierende UV-Lampen, Xenon-Bogenlampen, Hochdruck-Quecksilberlampen und andere Lichtquellen zur Auswahl. Die technischen Komitees für Polymermaterialien in der Internationalen Organisation für Normung (ISO) empfehlen hauptsächlich die Verwendung von drei Lichtquellen: Sonnenlicht-Kohlenstoffbogenlampe, fluoreszierende Ultraviolettlampe und Xenon-Bogenlampe.
1), Xenon-Bogenlampe
Derzeit geht man davon aus, dass die spektrale Energieverteilung von Xenon-Bogenlampen unter bekannten künstlichen Lichtquellen den ultravioletten und sichtbaren Teilen des Sonnenlichts am ähnlichsten ist. Durch die Wahl eines geeigneten Filters kann ein Großteil der kurzwelligen Strahlung des auf den Boden treffenden Sonnenlichts herausgefiltert werden. Xenonlampen haben eine starke Strahlung im Infrarotbereich von 1000 nm bis 1200 nm und erzeugen viel Wärme.
Daher muss ein geeignetes Kühlgerät ausgewählt werden, um diese Energie abzuführen. Derzeit gibt es zwei Kühlmethoden für Geräte zur Alterungsprüfung von Xenonlampen auf dem Markt: wassergekühlt und luftgekühlt. Im Allgemeinen ist die Kühlwirkung von wassergekühlten Xenonlampengeräten besser als die von luftgekühlten. Gleichzeitig ist der Aufbau komplexer und der Preis teurer. Da die Energie des ultravioletten Teils der Xenonlampe weniger stark ansteigt als die der anderen beiden Lichtquellen, ist sie hinsichtlich der Beschleunigungsrate am niedrigsten.
2), Fluoreszierende UV-Lampe
Theoretisch ist die Kurzwellenenergie von 300 nm bis 400 nm der Hauptfaktor für die Alterung. Wenn diese Energie erhöht wird, können schnelle Tests erreicht werden. Die spektrale Verteilung fluoreszierender UV-Lampen konzentriert sich hauptsächlich auf den ultravioletten Teil, sodass höhere Beschleunigungsraten erreicht werden können.
Allerdings erhöhen fluoreszierende UV-Lampen nicht nur die ultraviolette Energie im natürlichen Sonnenlicht, sondern strahlen auch Energie ab, die bei Messungen an der Erdoberfläche im natürlichen Sonnenlicht nicht vorhanden ist, und diese Energie kann unnatürliche Schäden verursachen. Darüber hinaus hat die Fluoreszenzlichtquelle mit Ausnahme der sehr schmalen Quecksilber-Spektrallinie keine Energie über 375 nm, sodass sich Materialien, die gegenüber längerwelliger UV-Energie empfindlich sind, möglicherweise nicht so verändern, wie sie es bei der Einwirkung von natürlichem Sonnenlicht tun. Diese inhärenten Mängel können zu unzuverlässigen Ergebnissen führen.
Daher werden fluoreszierende UV-Lampen schlecht simuliert. Aufgrund der hohen Beschleunigungsrate kann jedoch durch Auswahl des geeigneten Lampentyps ein schnelles Screening bestimmter Materialien erreicht werden.
3), Sonnenlicht-Kohlenstoffbogenlampe
Kohlebogenlampen vom Sonnenlichttyp werden derzeit in unserem Land selten verwendet, in Japan sind sie jedoch weit verbreitete Lichtquellen. Die meisten JIS-Standards verwenden Kohlebogenlampen vom Sonnenlichttyp. Viele Automobilunternehmen in meinem Land, die ein Joint Venture mit Japan sind, empfehlen immer noch die Verwendung dieser Lichtquelle. Auch die spektrale Energieverteilung der Solar-Kohlebogenlampe ähnelt eher der des Sonnenlichts, allerdings sind die ultravioletten Strahlen von 370 nm bis 390 nm konzentriert und verstärkt. Die Simulation ist nicht so gut wie bei der Xenonlampe und die Beschleunigungsrate liegt zwischen der Xenonlampe und der Ultraviolettlampe.

3. Bestimmungsmethode für die Testzeit bei künstlicher beschleunigter Alterung
1) siehe relevante Produktnormen und -vorschriften
In einschlägigen Produktnormen ist der Zeitpunkt für die Alterungsprüfung bereits festgelegt. Wir müssen nur die relevanten Standards finden und sie entsprechend der darin festgelegten Zeit ausführen. Viele nationale Normen und Industriestandards haben dies vorgeschrieben.
2), extrapolieren basierend auf bekannten Zusammenhängen
Untersuchungen zeigen, dass die Farbstabilität von ABS durch Änderungen der Farbe und des Vergilbungsindex bewertet wird. Künstliche beschleunigte Alterung korreliert gut mit natürlicher atmosphärischer Einwirkung und die Beschleunigungsrate beträgt etwa 7. Wenn Sie die Farbveränderung eines bestimmten ABS-Materials nach einem Jahr Außeneinsatz wissen und dieselben Testbedingungen verwenden möchten, können Sie darauf zurückgreifen zur Beschleunigungsrate, um die beschleunigte Alterungszeit 365x24/7=1251h zu bestimmen.
Zu Korrelationsfragen im In- und Ausland wird seit langem viel geforscht und viele Umrechnungsbeziehungen abgeleitet. Allerdings ist die Umrechnungsbeziehung aufgrund der Vielfalt der Polymermaterialien, der unterschiedlichen Geräte und Methoden für die beschleunigte Alterung sowie der Klimaunterschiede zu verschiedenen Zeiten und in verschiedenen Regionen kompliziert. Daher müssen wir bei der Auswahl der Umrechnungsbeziehung auf die spezifischen Materialien, Alterungsgeräte, Testbedingungen, Leistungsbewertungsindikatoren und andere Faktoren achten, die die Korrelation ableiten.
3). Kontrollieren Sie, dass die Gesamtmenge der künstlich beschleunigten Alterungsstrahlung der Gesamtmenge der natürlichen Expositionsstrahlung entspricht.
Für einige Produkte, für die es keine entsprechenden Standards und keinen Bezug zur Korrelation gibt, kann die Strahlungsintensität der tatsächlichen Verwendungsumgebung berücksichtigt werden, und die Gesamtmenge der künstlich beschleunigten Alterungsstrahlung sollte so gesteuert werden, dass sie der Gesamtmenge der natürlichen Strahlungsbelastung entspricht .
Beispiel: Wie man die Gesamtstrahlungsmenge der künstlich beschleunigten Alterung kontrolliert
Im Raum Peking wird ein bestimmtes Kunststoffprodukt verwendet, und es wird erwartet, dass die Gesamtstrahlungsmenge der künstlichen beschleunigten Alterung so gesteuert wird, dass sie einer einjährigen Exposition im Freien entspricht.
Schritt 1: Da es sich bei diesem Produkt um ein Kunststoffprodukt handelt und es im Freien verwendet wird, wählen Sie Methode A in GB/T16422.2-1996 „Testmethoden für die Belichtung von Kunststoff-Laborlichtquellen, Teil 2: Xenon-Bogenlampe“.
Die Testbedingungen sind: Bestrahlungsintensität 0,50 W/m2 (340 nm), Tafeltemperatur 65 Grad, Kastentemperatur 40 Grad, relative Luftfeuchtigkeit 50 %, Wassersprühzeit/keine Wassersprühzeit 18 Min./102 Min., Dauerlicht;
Schritt 2: Die jährliche Gesamtstrahlung in Peking beträgt etwa 5609 MJ/m2. Gemäß dem internationalen Standard CIENo85-1989 (GB/T16422.1-1996 „Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Methods“ zum Vergleich der spektralen Verteilung künstlicher Lichtquellen und natürlichem Sonnenlicht) Teil: Zitiert in „Xenon Arc Lampe"); Davon entfallen 62,2 % oder 3489 MJ/m2 auf den ultravioletten und sichtbaren Bereich (300 nm bis 800 nm).
Schritt 3: Gemäß GB/T16422.2-1996
Wenn die Strahlungsintensität bei 340nm 0,50 W/m2 beträgt, beträgt die Strahlungsintensität im Infrarot- und sichtbaren Bereich (300 nm bis 800 nm) 550 W/m2; Die Bestrahlungszeit kann mit 3489X106/550=6.344X106s berechnet werden, was 1762 Stunden entspricht. Nach dieser Berechnungsmethode beträgt der Beschleunigungsfaktor etwa 5. Da es sich bei der natürlichen Alterung nicht um eine einfache Überlagerung der Strahlungsintensität handelt, wird nur festgestellt, dass Sonnenlicht das Material verursacht.

4. Auswahl von Leistungsbewertungsindikatoren für Tests zur künstlichen beschleunigten Alterung
Die Auswahl von Leistungsbewertungsindikatoren wird hauptsächlich unter zwei Aspekten berücksichtigt: der Verwendung des Materials und den Eigenschaften des Materials selbst.
1) Bestimmen Sie den Bewertungsindex entsprechend der Verwendung des Materials. Für das gleiche Material können aufgrund der unterschiedlichen Verwendung unterschiedliche Bewertungsindizes gewählt werden. Wird zum Beispiel die gleiche Farbe zur Dekoration verwendet, muss die Veränderung ihres Aussehens berücksichtigt werden. In GB/T1766-1995 „Rating of Aging of Paint and Varnish Coatings“ werden die Bewertungsmethoden für verschiedene Aussehensänderungen wie Glanz, Farbveränderung, Kreidung und Goldveredelung im Detail spezifiziert.
Bei manchen funktionellen Beschichtungen, beispielsweise Korrosionsschutzbeschichtungen, sind Farb- und Aussehensveränderungen in gewissem Umfang akzeptabel. Bei der Auswahl der Bewertungsindikatoren sind derzeit vor allem die Rissbeständigkeit, der Pulverisierungsgrad usw. zu berücksichtigen. Es handelt sich auch um Polyvinylchlorid (PVC). Bei der Herstellung von Schuhoberteilen muss auf die Vergilbungsbeständigkeit geachtet werden. Bei der Verwendung in Regenfallrohren sind die Anforderungen an optische Veränderungen nicht hoch und die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials ändern sich, wie z. B. Zugkraft. Die Änderung der Zugfestigkeit ist der wichtigste Bewertungsindex.
2) Bestimmen Sie den Bewertungsindex basierend auf den Eigenschaften des Materials selbst. Bei ein und demselben Material nehmen unterschiedliche Eigenschaften während des Alterungsprozesses unterschiedlich schnell ab. Mit anderen Worten: Bestimmte Immobilien reagieren empfindlich auf die Umwelt und verfallen schnell, was den Hauptgrund für materielle Schäden darstellt. Bei der Auswahl von Bewertungsindikatoren sollten diese sensiblen Eigenschaften ausgewählt werden. Untersuchungen zeigen, dass sich die Schlagzähigkeit der meisten technischen Kunststoffe bei natürlichen Alterungstests stark verändert und deutlich abnimmt.
Daher sollte bei der Durchführung von Alterungstests für technische Kunststoffe die Abnahme der Schlagzähigkeit als Bewertungsindex vorrangig ausgewählt werden. Auch die Schlagzähigkeit reagiert sehr empfindlich auf die Alterung von Polypropylen und ist der Hauptindikator zur Beurteilung der Alterungsleistung. Bei Polyethylenmaterialien ist die Abnahme der Bruchdehnung deutlicher und der vorrangige Bewertungsindex. Bei Polyvinylchlorid nehmen sowohl die Zugfestigkeit als auch die Schlagfestigkeit relativ schnell ab, und eine davon sollte für die Bewertung auf der Grundlage der tatsächlichen Situation ausgewählt werden.
In der nationalen Norm GB/T8814-2004 „Profile aus weichmacherfreiem Polyvinylchlorid (PVC-U) für Türen und Fenster“ wird als Qualifikationsindikator die Beibehaltung der Schlagzähigkeit nach Alterung größer oder gleich 60 % ausgewählt; Im Leichtindustriestandard QB/T2480 -2000 für Regenwasserrohre und Formstücke aus starrem Polyvinylchlorid (PVC-U) für den Bau wird als Qualifikationskriterium die Beibehaltung der Zugfestigkeit nach Alterung von mindestens 80 % ausgewählt.