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塑膠UV紫外線老化測試儀標(biāo)準(zhǔn)

2019-02-18?00:00:00

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料

人工氣候加速試驗(yàn)方法 GB/T 14522-93

Cceled weathering test method for plastics,coatings and

Rubber materials used for machinery industrial products

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的人工氣候（氙燈）曝露試驗(yàn)方法參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 4892-82《塑料實(shí)驗(yàn)室光源試驗(yàn)方法》有關(guān)氙燈光源部分的內(nèi)容。

1 主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了模擬戶外濕熱自然大氣中主要因素的兩種人工氣候加速試驗(yàn)方法；

熒光紫外線/冷凝試驗(yàn)方法（以下簡稱熒光紫外線方法）；

人工氣候（氙燈）曝露試驗(yàn)方法（以下簡稱氙燈方法）。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料不同種類材料或同種類不同配方材料的耐濕熱戶外氣候性能（以下簡稱耐候性）比較；也可用于已知耐候性材料進(jìn)行質(zhì)量等級評定試驗(yàn)。

一般試驗(yàn)可采用熒光紫外線/冷凝試驗(yàn)方法；必要時(shí)并可用人工氣候（氙燈）曝露試驗(yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證產(chǎn)品試驗(yàn)。

本標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果，不能簡單直接地推斷材料的使用壽命。

注：本方法引用了GB 9344塑料氙燈光源曝露試驗(yàn)方法的技術(shù)內(nèi)容。

2 術(shù)語

2.1 紫外線-冷凝試驗(yàn) test of fluorescent UV-Condensation type

以熒光紫外線燈作光源，模擬并強(qiáng)化對高分子材料劣化影響最顯著的紫外光譜，并適當(dāng)控制溫度、濕度使在樣品上周期性的產(chǎn)生凝露的試驗(yàn)。

2.2 人工氣候（氙燈）試驗(yàn) test of exposure to artificial weathering(xenon arc lamp as light sourve)

以氙燈作光源，模擬并強(qiáng)化到達(dá)地面的日光光譜，并適當(dāng)控制溫度、濕度和噴水條件的試驗(yàn)。

2.3 紫外區(qū) ultraviolet regions

紫外區(qū)分UV-A波長范圍為315～400nm;UV-B波長范圍為280～315nm；UV-C波長＜280nm的輻照。

2.4 熒光紫外燈 fluoresvent UV lamp

是波長為254nm的低壓汞燈，由于加入磷的共存物使轉(zhuǎn)換成較長的波長，熒光紫外燈的能量分布取決于磷共存物產(chǎn)生的發(fā)射光譜和玻璃管的傳擴(kuò)。

2.5 輻照度 irradiance

所有波長入射輻照的總量，以W/㎡表示。因?yàn)檩椪帐前床煌牟ㄩL分布的，不同的光譜造成的光化學(xué)效應(yīng)差異很大，所以不應(yīng)采用不同的燈源作比較。

2.6 分光譜輻照度 spectral irradiance

表示輻照度隨波長的函數(shù)，以某一波段的W/㎡表示，通常日光的輻照度以每10nm波段的W/㎡表示，

國家技術(shù)監(jiān)督局 1993-06-10批準(zhǔn) 1994-03-01實(shí)施

而紫外熒光燈以每1或2nm表示，分光譜輻照度是比較具有不同能量分布光源的合適方法。

2.7 分光譜能量分布 spectral energy distribution

是表示每一波長輻照量的特性曲線，可按功率以W/㎡、或按能量以J表示，此特性曲線應(yīng)包括所有入射光的波段范圍，而熒光紫外燈通常以相對的分光譜能量分布表示，它以每一波長的輻照度與峰值比較的百分率表示（見圖3）。

3 試驗(yàn)設(shè)備

3.1 熒光紫外線試驗(yàn)

3.1.1 試驗(yàn)箱的結(jié)構(gòu)由耐腐蝕性金屬材料制成，包含8支熒光紫外燈，盛水盤，試驗(yàn)樣品架和溫度、時(shí)間控制系統(tǒng)及指示器（見圖1）。

控制裝置

紫外線燈管

159㎜

267㎜

加熱的水

底箱

圖1 熒光紫外線/冷凝試驗(yàn)箱結(jié)構(gòu)截面圖

3．1．2 熒光紫外燈應(yīng)快速啟動(dòng)，燈管功率為40W，燈管長度為1220㎜，試驗(yàn)箱均勻工作區(qū)域的范圍為900×210㎜（見圖2）。

圖2 試驗(yàn)箱均勻輻照區(qū)域的范圍

3．1．3 除非另有規(guī)定，熒光紫外燈的波長為280～315nm，即UV-B波長范圍，相對分光輻照度的特性（見圖3）。

100

250 270 290 313 330 350 370 390

波長：nm

圖3 UV-B熒光紫外燈的相對分光譜輻照度

3.1.4 燈安裝成四支一排，分兩排安裝，每排燈的燈管平行安裝，燈的中心距離為70㎜（見圖1）。

3.1.5 試驗(yàn)樣品應(yīng)固定安裝在距燈表面的最近平行面50㎜的位置（見圖1）。試驗(yàn)樣品和它的支架構(gòu)成箱的內(nèi)壁，它們的背面應(yīng)露于室溫的冷卻空氣中，由于試驗(yàn)樣品和箱內(nèi)空氣的溫差，使試驗(yàn)樣品表面的冷凝階段產(chǎn)生穩(wěn)定的曝露條件，試驗(yàn)箱應(yīng)由底部經(jīng)箱外壁和試驗(yàn)樣品的通道產(chǎn)生自然空氣對流。

3.1.6 水蒸氣由加熱箱底的盛水盤產(chǎn)生，水深不大于25㎜，并有供水自動(dòng)控制器，盛水盤應(yīng)定期清潔防止形成水垢。

3.1.7 試驗(yàn)箱的溫度由固定在寬75㎜、高100㎜、厚2．5㎜黑色鋁板（以下簡稱為黑板）連接的傳感器進(jìn)行測量，該黑板應(yīng)放置于曝露試驗(yàn)的中心區(qū)域，溫度計(jì)的測量范圍為30～80℃，容差為±1℃，光照和冷凝階段的控制應(yīng)酬單獨(dú)進(jìn)行，冷凝階段由加熱水溫進(jìn)行控制。

3.1.8 試驗(yàn)箱應(yīng)放置于溫度為15～35℃的試驗(yàn)室內(nèi)，距離墻300㎜，并應(yīng)防止其他熱源的影響，試驗(yàn)室內(nèi)的空氣保持強(qiáng)烈的流通，以免影響光照和凝露條件。

3.2 氙燈人工氣候試驗(yàn)

3.2.1 氙燈發(fā)射的光源波長范圍是從低于270nm直到紅外區(qū)，氙燈要經(jīng)過適當(dāng)?shù)臑V光和有效冷卻，濾去較短波長射線和較多的紅外射線，直到達(dá)試驗(yàn)樣品表面的光譜與到達(dá)地面的陽光光譜相近似。

3．2．2 試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)有帶動(dòng)樣品旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)支架，溫度、濕度、噴水時(shí)間和氙燈功率應(yīng)可調(diào)，并設(shè)有干、濕球溫度自動(dòng)記錄裝置。干、濕球感溫件應(yīng)置于避光處。根據(jù)需要，箱外可備電源穩(wěn)壓器，箱內(nèi)設(shè)加熱器。

為了減少氙燈冷卻水污染燈和濾光罩，冷卻水用蒸餾水或去離子水，冷卻水采用耐水腐蝕材料制成，如不銹鋼、塑料等，應(yīng)避免采用鋁、銅、鐵和青銅。

3.2.3 樣品架應(yīng)由隋性材料制成，如鋁合金、不銹鋼或木質(zhì)材料，鄰近樣品處避免有青銅、銅和鐵的構(gòu)件。

4 試驗(yàn)條件

4.1 熒光紫外線試驗(yàn)

4.1.1 試驗(yàn)樣品固定裝置于樣品架上，面對熒光燈。當(dāng)試樣未將樣品架完全填滿時(shí)，則需用黑板將樣品架填滿，保持試驗(yàn)箱內(nèi)壁封閉。

4.1.2 試驗(yàn)溫度，光照時(shí)可采用50、60、70℃三種溫度，優(yōu)先推薦采用60℃；冷凝階段的溫度為50℃，溫度的容差均為±3℃。

4.1.3 光照和冷凝的周期可選擇4h光照、4h冷凝或8h光照、4h冷凝兩種循環(huán)。

4.1.4 在光照400～450h后，每排燈管需要換一支熒光燈管，其他燈管按照圖4所示轉(zhuǎn)換位置，燈的有效壽命1600～1800h。

4.1.5 在更換燈管時(shí)，應(yīng)擦干盛水盤和進(jìn)行清潔，避免形成水垢。

圖4 熒光燈的轉(zhuǎn)換示意圖

4.2 氙燈人工氣候試驗(yàn)

4.2.1 輻射強(qiáng)度在300～890nm波長范圍內(nèi)為1000±200 W/㎡；低于300nm應(yīng)不超過1 W/㎡；在掛試驗(yàn)樣品區(qū)域，偏離應(yīng)少于10﹪。

4.2.2 試驗(yàn)箱的溫度由黑板進(jìn)行測量，黑板溫度為63±3℃。根據(jù)需要也可以是55±3℃或比63℃更高的溫度，但較高的溫度可能會產(chǎn)生熱老化效應(yīng)，影響試驗(yàn)結(jié)果。

黑板的溫度應(yīng)在不噴水時(shí)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)測量讀數(shù)。

4.2.3 相對濕度可選擇65﹪±5﹪、50﹪±5﹪或90﹪±5﹪三種條件。

相對濕度應(yīng)在不噴水時(shí)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)測量讀數(shù)。

4.2.4 噴水周期可選擇每隔102min噴水18min或每隔48min噴水12min。

4.2.5 氙燈和濾光罩在使用過程中會逐漸老化，沉積水垢或由其他原因，造成輻照強(qiáng)度下降，因此必須進(jìn)行光能量監(jiān)測。在測定光能量時(shí)，光感受器應(yīng)固定在與試驗(yàn)樣品接受光能量相同的位置上，當(dāng)測得光能量有減弱或下降時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)氙燈功率，有必要時(shí)，清洗氙燈和濾光罩，氙燈和濾光罩有一定的壽命應(yīng)按規(guī)定使用到一定時(shí)間后更換。

5 試驗(yàn)周期

兩種試驗(yàn)方法推薦下列試驗(yàn)周期：

4、7、14、21、28、42、63、84 d.

根據(jù)試驗(yàn)樣品的性能變化速率，可適當(dāng)變更試驗(yàn)周期；最終期限可根據(jù)試驗(yàn)樣品性能變化達(dá)到規(guī)定值確定，一般不大于105d。

6 試驗(yàn)樣品

一般應(yīng)根據(jù)所要測定的性能，按有關(guān)規(guī)定制備標(biāo)準(zhǔn)樣品，涂料試驗(yàn)樣品應(yīng)造成75㎜×150㎜×1.0～1.5㎜。如機(jī)械性能測試時(shí)，試驗(yàn)樣品應(yīng)具備足夠的數(shù)量，以保證能達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)結(jié)果。

兩種試驗(yàn)方法尚分別具有下列要求：

6.1 熒光紫外線試驗(yàn)

6.1.1 試驗(yàn)樣品的最大厚度應(yīng)不超過20㎜，以保證足夠的熱交換使試驗(yàn)樣品上產(chǎn)生凝露。

6.1.2 對于塑料、橡膠等條形試驗(yàn)樣品應(yīng)固定于鋁合金或其他耐腐蝕和傳遞性能好的面板上。

6.1.3 對于鋼底板的涂料試驗(yàn)樣品應(yīng)使邊緣的銹不沾污試驗(yàn)樣品的表面。

6.1.4 試驗(yàn)樣品上大于1㎜的孔應(yīng)于密封，以防止水蒸氣逸出。

6.2 氙燈試驗(yàn)

試驗(yàn)樣品在樣品架上應(yīng)不受外來施加的壓力，為了避免因試驗(yàn)樣品暴露位置不同而造成表面受光照射強(qiáng)度的不同，在安裝試驗(yàn)樣品時(shí)，要根據(jù)試驗(yàn)樣品的尺寸和形狀，合理地排列和固定在旋轉(zhuǎn)支架上，并能調(diào)換位置，如上下排調(diào)換，原地180°翻轉(zhuǎn)、上下排調(diào)換，原地180°翻轉(zhuǎn)，經(jīng)過四步構(gòu)成—交換循環(huán)。在交換循環(huán)內(nèi)，每一步交換時(shí)間相等。

7 試驗(yàn)樣品的性能評定

7.1 外觀的評定

對涂料主要是外觀的評定，塑料和橡膠必要時(shí)也可進(jìn)行外觀評定，檢查的項(xiàng)目主要是光澤、顏色變化（色差）、粉化、斑點(diǎn)、起泡、裂紋及尺寸穩(wěn)定性等，應(yīng)盡量用儀器進(jìn)行定量的項(xiàng)目檢測，如光澤、色差等。

7.2 力學(xué)性能及其他性能的評定

一般橡膠材料進(jìn)行抗拉強(qiáng)度、延伸率、硬度測量、塑料測量沖擊強(qiáng)度、斷裂延伸率、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度。如必要可規(guī)定其他性能測試項(xiàng)目。

8 試驗(yàn)報(bào)告

a.試驗(yàn)方法

熒光紫外線試驗(yàn)或氙燈試驗(yàn)；

b.試驗(yàn)條件

光照時(shí)間、冷凝或噴水時(shí)間及相應(yīng)的溫度、濕度、熒光紫外燈的光譜或氙燈試驗(yàn)時(shí)的輻射照強(qiáng)度；

c.試驗(yàn)時(shí)間；

d.試驗(yàn)材料名稱和型號；