Anti-corrosie coating weerbestendigheid kunstmatige verouderingstest

De kunstmatige verouderingstest van anticorrosiecoating is een van de belangrijke componenten van de weerbestendigheidstest. De weerbestendigheidstest heeft betrekking op de weerstand van corrosiewerende coatings (waaronder ook verschillende materialen, vooral verschillende synthetische materialen op basis van polymeren, hier weergegeven door corrosiewerende coatings) tegen zonlicht, vocht, regen, dauw, wind, vorst, enz. vermogen om originele prestaties te behouden ondanks de schadelijke effecten van klimatologische omstandigheden.

Om verschillende klimatologische factoren in de natuur te simuleren om zo het zogenaamde kunstmatige klimaat in het laboratorium te creëren en het doel van versneld testen te bereiken, worden voor het testen over het algemeen kunstmatige klimaatverouderingstestmachines gebruikt.

Afhankelijk van de gebruikte lichtbron kunnen testmachines voor kunstmatige klimaatveroudering worden onderverdeeld in het ultraviolette koolstofboogtype, het zonlichtkoolstofboogtype, het ultraviolette fluorescentielamptype, het xenonbooglamptype en het metaalhalogenidelamptype, enz. Dit artikelricht zich op xenonlamp-type kunstmatige klimaatverouderingstestapparatuur en ultraviolette fluorescentielamp-type kunstmatige klimaatverouderingstestapparatuur.

1. Testapparatuur voor kunstmatige klimaatveroudering van het xenonlamptype

De testkamer voor kunstmatige klimaatveroudering van het xenonlamptype moet gemaakt zijn van corrosiebestendige materialen en het interne apparaat bevat een stralingsbron met een filtersysteem, temperatuur- en vochtigheidsaanpassing systeem, monsterrek, zwarte standaardthermometer, instralingsmeter, enz. Niet alleen kunnen hiermee verschillende kenmerken van het buitenklimaat effectiever worden gesimuleerd, zoals: het simuleren van de spectrale verdeling van de zon, filtercombinaties aangepast aan verschillende standaardselecties, constante zwarte standaard temperatuur, kasttemperatuur, luchtvochtigheid, regenval, duisternis, condensatie Dauw, straling van één zon/twee zonnen, etc. Bovendien is ook de mate van automatisering sterk verbeterd. Het kan een verscheidenheid aan internationale, Europese, Amerikaanse, Japanse end andere industriële producten (coatings, auto-onderdelen, kunststoffen, textiel, enz.) testnormen voor kunstmatige weersbestendigheid, en kan ook zelf een verscheidenheid aan gebruikerstestprogramma\'s instellen. De nauwkeurigheid van de instrumentimplementatienormen en de herhaalbaarheid van testgegevens worden ook voortdurend verbeterd. Xenon-lamp type kunstmatige verweringstestapparatuur kan het spectrum van zonlicht nauwkeurig simuleren, dus ondanks de hoge bedrijfskosten moeten de meeste gebruikers nog steeds de testresultaten van de xenon-lamp type kunstmatige verweringstestmachine gebruiken om de weersbestendigheid van toekomstige producten te voorspellen. . In het bijzonder moet de testmachine voor kunstmatige klimaatveroudering van het xenonlamptype worden gebruikt om de kleurweerbestendigheid van materialen te beoordelen.

1. Structuur van xenonlampverouderingsmachine

Watt tot 5000 Watt. Een grote hoeveelheid infraroodemissie zal ervoor zorgen dat de monstertemperatuur snel stijgt. De lamp zelf wordt ook erg heet. Daarom in termen vanDoor de manier waarop de lamp wordt gekoeld, kunnen machines voor het verouderen van xenonlampen worden onderverdeeld in watergekoelde en luchtgekoelde typen. Om de stralingsbronnen van de lamp volledig te benutten, wordt het monster doorgaans in een cirkel rond de lamp geplaatst. En gemaakt in een draaibare structuur. Het zogenaamde roterende trommeltype. De structuur waarin het monster op een vlak oppervlak wordt geplaatst en de lampbuizen op het bovenste deel van de testkast worden geplaatst, wordt een vlakke opstelling genoemd. De watergekoelde xenonlampverouderingsmachine kan ervoor zorgen dat de lampbuizen op hoog vermogen werken en een hoog rendement hebben, maar het waterkoelsysteem vereist isolatie van water, elektriciteit en optische paden, heeft een complexe structuur en stelt hoge eisen aan gedeïoniseerd water voor koeling, resulterend in de verkoop van watergekoelde verouderingsmachines voor xenonlampen. De prijs is erg hoog. Integendeel, de luchtgekoelde verouderingsmachine voor xenonlampen heeft een eenvoudige structuur, maar de lichtefficiëntie is laag en de prijs is relatief laag. Momenteel is denieuwe internationale normen stellen geen eisen aan de structuur van verouderde machines.

　2. Filteren van het bestralingsspectrum van xenonlampen

Omdat het spectrum van de xenonlampen een groot aantal pulspieken heeft, moet het worden gefilterd voordat een spectrum dichtbij zonlicht kan worden verkregen. De gebruikelijke filtercombinaties en toepassingsbereiken van machines voor het verouderen van xenonlampen worden weergegeven in Tabel 2:

Tabel 2 Algemene filtercombinaties en toepassingen Bereik

Zoals weergegeven in Tabel 2 kunnen verschillende simulatietests voor binnen- en buitenomstandigheden worden verkregen door de combinatie van verschillende filters. Verschillende combinaties zullen verschillende spectra en stralingsintensiteiten opleveren, wat aanzienlijke verschillen in de testresultaten kan veroorzaken. . Door veroudering van het filter kan de UV-emissie van de xenonbooglamp aanzienlijk worden verminderd. De interne en externe filters moeten regelmatig worden vervangen in strikte overeenstemming met de voorschriften van het instrument. IBovendien kunnen sedimenten en andere resten op het filter ook de doorlaatbaarheid van het filter beïnvloeden, dus het filter moet regelmatig worden gereinigd.

　3. Bestralingsintensiteit en controlepunten

Bestralingssterkte verwijst naar de verhouding van de lichtenergie die op een vlak wordt uitgestraald. Een weerbestendigheidstestkamer moet de intensiteit van de lichtinstraling controleren om het experiment te versnellen en de testresultaten te reproduceren. Veranderingen in de lichtinstraling zullen van invloed zijn op de snelheid waarmee de materiaalkwaliteit verslechtert, terwijl veranderingen in de lichtgolflengte (zoals de energieverdeling van het spectrum) ook de snelheid en het type materiaaldegradatie zullen beïnvloeden. Door de intensiteit van de lichtinstraling te regelen, kunnen testomstandigheden worden gehandhaafd die consistent zijn met de werkelijkheid.

Machines voor het verouderen van Xenon-lampen hebben over het algemeen een feedbackcontrolesysteem voor de bestralingsintensiteit. De controlehoeveelheid is meestal gebaseerd op 340 nm (blootstelling aan straling buitenshuis) of 420 nm (blootstelling door vensterglas) als controlewaarde.Ik punt. Wanneer de bestralingsintensiteit stabiel is. Bij een instelling van 0,68 W/m2/nm is de bestralingsintensiteit van de testmachine ongeveer gelijk aan de intensiteit van direct zonlicht rond het middaguur in de zomer. Het verhogen van de bestralingsintensiteit kan soms de veroudering versnellen, maar voor sommige materialen is het effect mogelijk niet duidelijk. Het verhogen van de vergrijzing kan soms inconsistent zijn met de werkelijke situatie. Om correcte resultaten te verkrijgen, is het noodzakelijk om de vergelijkingstest voor natuurlijke klimaatblootstelling te raadplegen.

4. Temperatuur- en vochtigheidsregeling

De lichtenergie straalt naar het testpaneel en verhoogt de temperatuur van het testpaneel. Verschillende kleuren hebben verschillende temperatuurstijgingen als gevolg van verschillende energieabsorptie. Hoe donkerder de kleur, hoe hoger de temperatuur, zwart is hoger en wit is lager. Normaal gesproken gebruiken verouderingstestmachines de standaard zwartlichaamtemperatuur om de oppervlaktetemperatuur van het bestraalde object te verenigen, ook wel schoolbordtemperatuur genoemd. EDe schoolbordtemperatuursensor is een warmtegeleidende plaat met daarin een temperatuurgevoelig element. Het oppervlak is bedekt met een platte zwarte verf die 93% van al het invallende stralingslicht binnen een golflengte van 2500 nm kan absorberen en een goede verouderingsbestendigheid heeft. De achterkant en de testplaat worden in dezelfde thermische geleider op het oppervlak geplaatst. Het instrument past de temperatuur van de temperatuursensor van het schoolbord aan door de externe koude lucht die over het oppervlak van het monster wordt geblazen te regelen om deze op ongeveer 60°C te stabiliseren. Vanwege het warmtegeleidings- en warmteverdelingseffect van de achterste bodemplaat zullen andere monsters zich ook in een toestand bevinden die dicht bij deze temperatuur ligt. speciale toepassingIn sommige gevallen worden de temperatuur van het isolerende zwarte lichaam (er bevindt zich isolatiemateriaal rond en aan de onderkant van de sensor) en de temperatuur van de witte plaat ook gebruikt als temperatuurcontroledoelen van het testmonster. Als indirect temperatuuromgevingsinstrument is de kast gaDe temperatuur van de temperatuur stelt het regelsysteem ook in als ondergeschikt regelobject.

Normaal gesproken zal de snelheid van chemische reacties verdubbelen als de temperatuur met 10 graden Celsius stijgt. Maar de fotochemische reactie is geen eenvoudige eenstapsreactie. De initiële fotochemische reactie wordt niet beïnvloed door hitte, maar de tweede stapreactie wordt beïnvloed door hitte. Het verhogen van de temperatuur kan over het algemeen de veroudering versnellen, maar voor sommige materialen is het effect mogelijk niet duidelijk. Daarom kan het verhogen van de temperatuur om de veroudering te versnellen soms inconsistent zijn met de werkelijke situatie. Om de verouderingssnelheid te verhogen en fouten te verminderen, kan de temperatuur van het bord daarom meestal niet hoger zijn dan de werkelijk hogere temperatuur die wordt gebruikt.

Vochtigheid heeft een grote invloed op de veroudering van de coating, maar de straling van xenonlampen met hoge temperaturen maakt het moeilijk om de luchtvochtigheid te beheersen. Over het algemeen is er een apparaat dat waterdamp verdampt om aan te passende vochtigheid in de doos. Houd de relatieve luchtvochtigheid op ongeveer 50% +/-5%.

　5. Cyclus

Sommige mensen denken misschien dat continu licht het verouderingsproces kan versnellen en de verouderingstijd kan verkorten. Maar in feite hebben veel materialen een bepaald \"interval\" nodig voordat chemische reacties optreden. Het instrument heeft een cyclusprogramma om de test te controleren en een cyclus van enkele uren licht en enkele uren zonder licht te volgen. Het programma heeft ook stapontwerpen voor watersproeien of onderdompeling. Dit soort veroudering komt dicht bij de werkelijke situatie en is sneller.

2. Testapparatuur voor kunstmatige verwering van het ultraviolette fluorescentielamptype

De kunstmatige verwering van het ultraviolette fluorescentielamptype is ook gemaakt van corrosiebestendige materialen en het interne apparaat bevat een stralingsbron die bestaat uit UV lichtbuizen, temperatuuraanpassingssysteem, verwarmde wateropslagbak om vocht te simuleren, monsterrek, zwarte standaardthermometer, instralingsmeter, enz.

Hoewel ultraviolet licht (UV) slechts 6% van het zonlicht voor zijn rekening neemt, is het de belangrijkste verlichtingsfactor die ervoor zorgt dat de duurzaamheid van buitenproducten afneemt. Dit komt omdat de fotochemische effecten van zonlicht toenemen naarmate de golflengte afneemt. Daarom is het niet nodig om het volledige zonlichtspectrum te reproduceren bij het simuleren van de schadelijke effecten van zonlicht op de fysieke eigenschappen van materialen. In de meeste gevallen hoeft alleen kortegolf-UV-licht te worden gesimuleerd.

1. Golflengtebereik van UV-energie

De UV-verweringsmachine maakt gebruik van fluorescerende UV-lampen. De reden hiervoor is dat ze stabieler zijn dan andere lampen en een betere reproduceerbaarheid van testresultaten hebben. Het zou een betere methode moeten zijn om fluorescerende UV-lampen te gebruiken om de effecten van zonlicht op de fysieke eigenschappen van materialen te simuleren, zoals afname van de helderheid, barsten en afbladderen. Er zijn verschillende UV-lampen verkrijgbaar. Deze UV-lampen produceren voornamelijk ultraviolet licht, in plaats van zichtbaar of infrarood licht. De belangrijkste verschillenDe overeenkomst tussen de lampen is dat de totale UV-energie die ze produceren geconcentreerd is in verschillende spectrale golflengtebereiken. Verschillende lampen zullen verschillende testresultaten opleveren. De feitelijke blootstellingstoepassingsomgeving kan aangeven welk type UV-lamp moet worden geselecteerd.

UVA-340 canDe naam UVA-340 simuleert het kritische kortegolfgolflengtebereik van het zonlichtspectrum en geeft de golflengtekarakteristieken van de emissiepiek aan (uitgedrukt in nm), dat wil zeggen de golflengte van de emissiepiek bedraagt ​​340 nm. Het golflengtebereik is de A-band, het spectrum van 295 tot 360 nm. UVA-340 produceert alleen een spectrum van UV-golflengten dat in zonlicht voorkomt.

UVB-313, in grotere mate gebruikt voor versneld testen. UVB-313 kan zeer snel experimentele resultaten opleveren. De UV-straling met korte golflengte die ze gebruiken is intenser dan de UV-lichtgolven die tegenwoordig doorgaans op het aardoppervlak voorkomen. Hoewel UV-licht met veel kortere golflengten dan de natuurlijke golflengte het testen kan versnellenin grote mate kan het ook onrealistische degradatie van bepaalde materialen veroorzaken. UVB-313-blootstellingsprogramma\'s zijn uiterst nuttig bij QC- en R&D-toepassingen en bij het testen van duurzame materialen.

　2. Controle van de bestralingsintensiteit

Net als de xenonbooglamp heeft de testapparatuur voor kunstmatige klimaatveroudering van het ultraviolette fluorescentielamptype over het algemeen een feedbackcontrolesysteem voor de bestralingsintensiteit om het experiment en het doel van het reproduceren van testresultaten versnellen. Veranderingen in de lichtinstraling beïnvloeden de snelheid waarmee de materiaalkwaliteit verslechtert. Meestal worden UVA-340-lampen met een piekgolflengte van 340 nm gebruikt. Door de bestralingsintensiteit te regelen op 0,68 W/m2/nm kan de intensiteit van direct zonlicht in de zomer op het middaguur worden geëvenaard. Het levert snel resultaten op zonder de relevantie ervan in gevaar te brengen. Als je de data-acquisitie wilt versnellen, kun je de lichtintensiteit 75% hoger maken dan de zonlichtintensiteit rond het middaguur in de zomer.

3. Simuleer de griepdauw

Materialen buitenshuis kunnen tot 12 uur per dag aan vocht worden blootgesteld. Onderzoeksresultaten tonen aan dat de belangrijkste oorzaak van dit vocht buitenshuis dauw is en niet regen. Het simuleren van dauw wordt bereikt door het principe van condensatie. Onderaan de testkast bevindt zich een wateropslagtank, die wordt verwarmd om waterdamp te genereren tijdens de condensatiecyclusfase. De hete stoom houdt de relatieve vochtigheid in de testkamer op 100% en handhaaft een relatief hoge temperatuur. Het ontwerp zorgt ervoor dat het testmonster feitelijk de zijwand van de testkamer vormt, zodat de achterkant van het monster wordt blootgesteld aan de omgevingslucht. Het koeleffect van de kamerlucht zorgt ervoor dat de oppervlaktetemperatuur van het monster daalt tot een niveau dat enkele graden onder de stoomtemperatuur ligt. Dit temperatuurverschil zorgt ervoor dat het oppervlak van het monster altijd vloeibaar water bevat dat wordt gegenereerd door condensatie gedurende de gehele condensatiecyclus. Het product van deze condensatie iHet is zeer stabiel, puur gedestilleerd water. Dit zuivere water verhoogt de reproduceerbaarheid van de tests terwijl waterschadeproblemen worden vermeden: aangezien blootstelling aan vocht buitenshuis tot 12 uur per dag kan duren, duren vochtcycli doorgaans enkele uren. De standaard aanbevolen condensatiecycli duren over het algemeen minimaal 4 uur.

4. Simuleer de impact van regenwater

Voor sommige toepassingen kan het toevoegen van waternevel de omgevingsomstandigheden van het uiteindelijke gebruik beter simuleren. Dakbedekking, automaterialen en corrosiewerende coatings die op metalen gebouwen of constructies worden gebruikt, worden vaak blootgesteld aan plotselinge temperatuurschommelingen. Bijvoorbeeld in de hete zomer, wanneer de oppervlaktetemperatuur van de warmteaccumulatie erg hoog is en dan plotseling als gevolg van zware regenval verdwijnt. Als gevolg van frequente erosie door regenwater zullen de coatinglagen van staalconstructies, inclusief verven en beitsen, lijden onder overeenkomstige erosie. Uit recente onderzoeksresultaten blijkt dat deze wasactie met regenwater de poederachtige verflaag kan wegspoelenop het oppervlak van het materiaal dat een anti-degradatie-effect heeft, waardoor de verf zelf direct wordt blootgesteld aan de schadelijke effecten van UV en vocht. Dit proces kan meerdere keren worden herhaald, wat leidt tot een toename van de materiaaldegradatie. Dit kan niet worden gereproduceerd door condensatie alleen. Het toevoegen van waternevel om dergelijke omgevingscondities te reproduceren kan de correlatie van sommige verweringstests van coatings verbeteren.

5. Temperatuurcontrole

De fotochemische reactie op het eerste niveau is niet gevoelig voor temperatuurveranderingen. De snelheid van de daaropvolgende secundaire reactie hangt echter nauw samen met de temperatuurverandering. Over het algemeen neemt de reactiesnelheid toe naarmate de temperatuur stijgt. Daarom is temperatuurbeheersing erg belangrijk tijdens experimenten met UV-blootstelling. Bovendien is het noodzakelijk om de testtemperatuur die bij de versnelde test wordt gebruikt, zo te regelen dat deze equivalent is aan de hogere temperatuur die het materiaal in daadwerkelijke toepassingen tegenkomt. Op dezelfde manier heeft de UDe V-verouderingstestmachine gebruikt ook de standaard blackbody-temperatuur om de oppervlaktetemperatuur van het bestraalde object te verenigen. Omdat het instrument alleen het ultraviolette deel van het spectrum heeft, is de temperatuur van het testpaneel doorgaans afhankelijk van de temperatuur van de kast. De temperatuurinstelling van de UV-fase kan variëren van 50C tot 80C, afhankelijk van het lichtniveau en de temperatuur van de binnenlucht.

Prev: Modificatieadditieven verbeteren de weerbestendigheid van technische kunststoffen