UV-verouderingstestkamer versnelt verouderingstesten voor snellere resultaten

Weerbestendigheid is een noodzakelijke prestatie van buitencoatings. Omdat blootstellingstests buitenshuis lang duren, worden in deze industrie versnelde laboratoriumtests veel gebruikt. De meest gebruikte testapparatuur voor versnelde veroudering in laboratoria is onder meer UV/condensatieapparatuur die voldoet aan de ASTM G154-norm, algemeen bekend als QUV. In de QUV UV-verouderingstestkamer wordt het testmonster herhaaldelijk blootgesteld aan afwisselende cycli van UV-licht en condensatie onder bepaalde temperatuuromstandigheden. Voorheen waren er alleen keuzes uit testomstandigheden, zoals fluorescerende UV-lampen, hoe lang bloot te stellen aan UV en condensatie, en de blootstellingstemperatuur. Standard Group (Hong Kong) Co., Ltd. kan testkamers voor UV-veroudering leveren. Klanten in nood kunnen ons bellen. Daarnaast bespreekt dit artikel verbeteringen aan de QUV UV-verouderingstestkamer: nauwkeurige controle van de lichtintensiteit en hogere bestraling. De vermelde gegevens zijn testresultaten voor versnelde veroudering van verschillende veel voorkomende polymeren onder hogere bestralingsomstandigheden.
Bestralingscontrolesysteem:
Het bestralingscontrolesysteem, op de markt bekend als \"Solar Eye\", omvat een programmeerbare controller die continu de bestraling bewaakt die wordt gemeten door vier sensoren die op het testmonsteroppervlak zijn geïnstalleerd. UV-intensiteit. Een vierkanaals feedbacklussysteem regelt de ingestelde instraling door het uitgangsvermogen van de UV-lamp aan te passen. Deze bestralingssterkte kan worden aangepast aan verschillende intensiteiten om aan verschillende toepassingsomstandigheden te voldoen. Figuur 1 is een schematisch diagram van hoe een bestralingsregelsysteem werkt.

Figuur 1: Schematisch diagram van het Solar Eye-stralingscontrolesysteem
Elke sensor bewaakt de intensiteit van twee lampen. Operators voeren regelmatig individuele kalibraties van elke sensor uit. De kalibratie is herleidbaar tot het National Institute of Standards and Technology (NIST) en voldoet aan de ISO 9000-vereisten. Uit eerdere gegevens is gebleken dat de Solar Eye Control-systeem elimineert grotendeels de verschillen in UV-intensiteit, waardoor de variabiliteit in testresultaten aanzienlijk wordt verminderd.
Hoge bestralingssterkte levert snellere resultaten op:
Dankzij het programmeerbare automatische bestralingscontrolesysteem kan de operator een hogere bestralingssterkte selecteren dan de standaardbestralingssterkte voor het testen van UV-blootstelling. Voor veel materialen zal dit het afbraakproces versnellen en daarmee de testtijd verkorten.
Er wordt algemeen aangenomen dat UVA-340-lampen zonlicht realistischer kunnen simuleren dan UVB-313-lampen. Sinds de introductie ervan is het grootste deel van de kunststofindustrie overgestapt op UVA-340-lampen omdat dit realistischere resultaten oplevert. Ondanks de tekortkomingen van UV-B-buislampen blijven veel coatingonderzoekers deze echter gebruiken omdat ze snellere resultaten opleveren. Met behulp van programmeerbare controllers kan het testproces nu worden versneld met behulp van UVA-340-lampen met hogere instralingsniveaus. Figuur 2 toont een vergelijking van UVA-340-lampen met het zonlichtspectrum bij dverschillende stralingsniveaus.

Het wordt aanbevolen dat de bestralingssterkte de typische G154-bestraling 1,75 maal de graad niet overschrijdt. Hoewel de lamp bij een hoog vermogen hogere bestralingsniveaus kan bereiken, wordt het niet aanbevolen om te testen bij een bestralingsniveau dat 1,75 keer hoger is dan normaal. Een deel van het vermogen moet worden gereserveerd om de bestaande ingestelde waarde te behouden en bepaalde problemen op te lossen, zoals verminderde instraling veroorzaakt door lampveroudering en andere factoren. Opgemerkt moet worden dat wanneer de lamp wordt gebruikt bij een hogere dan normale instraling, de effectieve levensduur ervan zal worden verkort.
Blootstellingsresultaten voor verschillende polymeren:
Om het effect van toenemende bestraling op de afbraaksnelheid te bepalen, werden 15 verschillende verf- en plasticmonsters blootgesteld aan een zonne-oogsysteem uitgerust met automatische bestralingscontrole. Blootstellingstests werden uitgevoerd bij normale bestralingssterkte en hoge bestralingssterkte in QUV/se.
Blootstellingsomstandigheden zijn: UVA-340 lamp, alleen licht (100% UV-straling, geen vocht, geen donkere tijd), 50°C. De bestralingsniveaus waren respectievelijk 0,83 en 1,35 W/m2/nm bij 340 nm, en de resultaten worden getoond in Figuren 3 tot 17. Zie Tabel 1 voor een samenvatting.

Voor 9 van de 15 materialen zal een toenemende bestraling leiden tot een toename van de degradatiesnelheid. Hoewel de bestralingssterkte met ongeveer 60% toeneemt, verhogen niet alle materialen hun afbraaksnelheid met dezelfde hoeveelheid.

Houd er rekening mee dat deze blootstellingen geen perioden van vocht en duisternis omvatten Er werd dus geen rekening gehouden met de effecten van vocht en/of de effecten van enige degradatie in de donkere tijd bij het evalueren van de testresultaten.
Effecten van vocht:
Bij materialen die gevoelig zijn voor vocht kan een snellere versnelde veroudering optreden wanneer de invloed van vocht wordt toegevoegd aan de UV-cyclus. Bovendien kunnen sommige materialen anders verouderen* als gevolg van de aanwezigheid van vocht. Om dit te testen werd het materiaal blootgesteld aan 4 verschillende omstandigheden.
100% UV-lichtcyclus (50℃)
UV-licht + vochtigheidscyclus (4 uur UV-licht bij 50°C, afgewisseld met 4 uur condensatie bij 50°C)
UV-licht + donker/droog cyclus (4 uur UV-licht bij 50°C, afgewisseld met 4 uur donker bij 50°C
Vochtig + donker/droog cyclus (4 uur donker/droog bij 50°C, afgewisseld met 4 uur condensatie bij 50°C cyclus)
Voor blauwe vinylfilms zorgen UV-licht + vochtcycli ervoor dat het materiaal snel afbreekt. Hoewel de blootstelling van het materiaal aan een 100% UV-lichtcyclus twee keer zo groot is als de hoeveelheid UV-straling in het UV-licht + vochtcyclus, de verouderingsresultaten zijn niet ernstig.
Vocht heeft een grotere impact op polyurethaan. Nogmaals, hoewel de UV + vochtcyclus alleen maar blootsteltAls het materiaal de helft van de hoeveelheid UV-straling heeft als de 100% UV-cyclus, is de afbraaksnelheid veel sneller.

Soms heeft vocht niet alleen invloed op de afbraaksnelheid, maar ook op het type afbraak, wat wordt weerspiegeld in Figuur 20. In dit geval resulteert de veroudering in het UV-licht + De vochtcyclus verschilt sterk van de resultaten alleen bij de lichtcyclus.
Blootstellingsduur en meettijdsinterval:
In het algemeen moet de blootstelling worden uitgevoerd totdat het materiaal* bezwijkt. Dit komt omdat het sensorische verschil tussen de degradatiesnelheid voor twee blootstellingen kan variëren afhankelijk van verschillende analytische methoden.
Figuur 21 laat zien dat de verwachte degradatie bij blootstellingstests op een lager niveau (in dit geval vergeling) voor verwarring kan zorgen. Als de blootstelling wordt beëindigd nadat delta b een waarde van 8 heeft bereikt, wordt de blootstelling aan hogere stralingssterkte met 48% versneld. Als delta b een waarde bereiktvan 34 Na beëindiging van de blootstelling zal de hogere instraling slechts met 32% toenemen. De relatie tussen de twee blootstellingen kan pas volledig worden bepaald als de test wordt uitgevoerd totdat het materiaal* faalt.
Figuur 22 toont dezelfde gegevens als in de voorgaande figuren. Hier wordt echter de blootstelling na een vooraf bepaalde tijd geanalyseerd. Als de twee belichtingen na 500 uur worden vergeleken, is het verschil 100%. Bij vergelijking na 1000 uur bedraagt ​​het verschil 22%.
Een levendiger voorbeeld wordt getoond in Figuur 23. Na 1000 uur blootstelling is er geen verschil in de blootstellingsresultaten. Bij 1500 uur is er echter een verschil van 18 op 1. Dit komt omdat de instraling lager is. De test wordt beëindigd voordat het monster* faalt, en er is geen manier om de werkelijke relatie tussen de twee blootstellingen te kennen.
Deze voorbeelden illustreren ook waarom degradatiesnelheden met regelmatige tussenpozen worden gemeten tijdens de blootstelling, niet alleen op vooraf bepaalde tijdstippen. Meting en evaluatie zullen alleen plaatsvindenworden uitgevoerd nadat alles is voltooid.
Overzicht en conclusie:
Het gebruik van blootstelling aan hoge straling als methode voor versnelde verouderingstesten in laboratoria is momenteel een actueel onderwerp. Een methode om een ​​hogere bestralingssterkte te bereiken, door programmeerbaar. Een automatisch controlesysteem is nu beschikbaar in de QUV/se verouderingstester. Dit systeem is ontworpen om een ​​nauwkeurig UV-stralingsniveau te behouden. Met dit systeem kunnen operators kiezen tussen de instraling van standaard QUV-apparatuur tot 1,75x instralingsniveaus.
Versnelde verouderingsgegevens uit het laboratorium voor een verscheidenheid aan materialen geven aan dat sommige materialen snel kunnen worden afgebroken wanneer ze worden blootgesteld aan hoge stralingsniveaus in QUV/se. Voor deze materialen kan de toepassing van een hogere bestraling de testtijd verkorten.
Maar voor sommige materialen kan vocht of temperatuur een sleutelrol spelen bij de afbraak. Bij 5 van de 15 geteste materialen verhoogde vocht tijdens de testcyclus de snelheid van vergeling of glansverlies. Bovendien hebben tests aangetoond dat de stralingVocht, donkere cycli en temperatuur werken vaak samen.
Het toepassen van hoge bestraling om de testtijd te verkorten is een veelbelovende technologie. Er kunnen echter ook nadelige effecten zijn op de correlatie tussen resultaten verkregen uit laboratoriumtests en tests in de open lucht.

Prev: UV-verouderingstestmachine test de verwerings- en verouderingseigenschappen van auto-interieur- en exterieurmaterialen