卷材塗料老化測試試驗怎麽辦？老翁教你！

1 老化試驗的目地

眾(zhong) 所周知，每年由於(yu) 老化所造成的經濟損失數以百萬(wan) 計。老化常常造成紡織品、塗料、塑料以及其他一些有機物的物理性能發生變化，主要表現在變色、失光、強度下降、龜裂、剝落、粉化及氧化等。我們(men) 知道日光，特別是短波長的紫外光、高溫、雨水、露水和以高濕度形式出現的濕氣是造成上述損壞的主要因素。

進行老化測試的目的有下幾點：(1) 為(wei) 了符合相關(guan) 質量技術標準；(2) 避免由老化所造成的損失；(3) 提高產(chan) 品的聲譽；(4) 檢驗供應商的產(chan) 品質量；(5) 提高產(chan) 品的耐候性；(6) 大幅度降低材料費用；(7) 擴大產(chan) 品的品種；(8) 幫助進入新市場；(9) 在競爭(zheng) 中獲勝；(10) 走在標準的前麵。

2 戶外天然老化測試

戶外老化測試的結果是最接近於(yu) 自然老化的一種測試方式。根據產(chan) 品的使用條件，我們(men) 可以選擇不同地點進行室外曝曬測試，如美國 Q-PANEL 公司在兩(liang) 個(ge) 標誌性地點：佛羅裏達和亞(ya) 利桑那曬場。表 1 為(wei) 佛羅裏達和亞(ya) 利桑那的自然條件比較。佛羅裏達為(wei) 高輻照強度、高溫、高濕度的典型的亞(ya) 熱帶氣候。苛刻的氣候對於(yu) 戶外曝曬試驗是理想的地點，尤其對濕度敏感的材料，如塗料、建築材料和塑料的測試是格外有用的。而且，佛羅裏達對於(yu) 抗黴試驗也是非常好的。

亞(ya) 利桑那則為(wei) 產(chan) 品提供更為(wei) 嚴(yan) 酷的曝曬環境。相比於(yu) 佛羅裏達，高紫外線、極其高的溫度、大幅度的日溫差波動和低濕度水平是最為(wei) 典型的沙漠氣候。在亞(ya) 利桑那，年輻照度比佛羅裏達多 20％；最高氣溫通常高出 15 ℃。對於(yu) 大多數材料來說，在這種苛刻的環境下降解速度比在佛羅裏達要快得多。對於(yu) 塗料的顏色、塑料的熱老化和物理性能、塑料塗層的耐光以及紡織品的抗張強度等有顯著的影響。

由於(yu) 上述兩(liang) 個(ge) 自然曝曬場比溫和氣候條件的地區能出現更快速的降解過程，所以人們(men) 通常會(hui) 采用“佛羅裏達耐候性”和“亞(ya) 利桑那耐候性”作為(wei) 耐用性試驗的基準。

同時，Q-LAB公司還提供室外自然加速老化設備Q-TRAC。它是通過利用多麵鏡子將太陽光反射到樣品架上（需要指出的是，鏡子隻能反射 80％的太陽紫外線）加速產(chan) 品的老化。Q-TRAC所能集中的紫外線相當於(yu) 太陽的 5倍；而 1 年的Q-TRAC加速老化可等同於(yu) 5 年的佛羅裏達自然曝曬。適用於(yu) 室外自然加速曝曬的國際標準有 ASTM G90《用集中自然光線法加速對非金屬材料的室外風蝕的規程》等。

3 實驗室加速老化試驗

由於(yu) 自然的老化測試需要幾年的時間才能決(jue) 定老化結果，對您的時間、日程安排、經費都是很大的考驗，同時，由於(yu) 各地的氣候條件千變萬(wan) 化，同樣的被測材料有可能得到相差很大的老化結果，實驗結果的重複性和可再現性不是很好。因而，人們(men) 傾(qing) 向於(yu) 使用實驗室設備人工加速老化，這樣不僅(jin) 可以縮短試驗周期、重複性好、可用於(yu) 質量控製和材料穩定性測試，同時，該種方法的應用範圍較廣，因僅(jin) 在室內(nei) 使用，可以不受自然條件限製，僅(jin) 考慮人為(wei) 因素的影響即可，且整個(ge) 試驗過程都可由測試箱來完成。

人工加速老化大致有碳弧燈模擬加速、紫外光加速人工老化、氙弧燈加速老化三大類。

碳弧燈模擬加速老化試驗箱是最早出現的，因為(wei) 維修費用高、不能校正、模擬光譜範圍狹窄等缺點，現在已很少使用的人已經不多。

20 世紀70年代，出現了，我們(men) 知道太陽光中的紫外線，尤其是光譜中低於(yu) 360 nm以下的峰值是造成材料老化的要因。Q-LAB公司的 紫外加速試驗機即通過紫外燈管發射出紫外光譜模擬日光中的紫外光部分使材料的加速老化。其熒光UVB燈（UVB-313）的峰值波長在 313 nm左右，其能量幾乎全部集中在280~ 360 nm之間。能量分布的波長範圍比日光的要短，他可以較大程度地加速試驗。UVA-340 燈，其射線波長

主要集中在 295 ~360 nm之間， UVA-340 燈短波輻射與(yu) 325 nm以下的日光直射很相似。根據對材料不同的老化要求，客戶可選擇不同的紫外燈管。此外，QUV紫外加速試驗機還擁有太陽眼功能，太陽眼是一種高精密的光度控製係統，其可以允許用戶選擇所期望的光照度水平，在太陽眼反饋回路係統的幫助下，可以對光照強度進行連續監測、全自動精確維護。當選擇強度為(wei) 0.68 W/m2/nm,波長為(wei) 340 的UVA-340 燈，就可與(yu) 夏季正午陽光強度相匹配。同時，QUV還可以模擬雨水和露水的影響，可采用冷凝和水噴淋兩(liang) 種方式達到目的。冷凝與(yu) 自然的潮濕一致，通過升溫加速試驗過程，產(chan) 生的冷凝產(chan) 物為(wei) 純淨水－在樣品上無水漬或雜質產(chan) 生。噴淋是模擬由於(yu) 穩定溫度劇變和雨水衝(chong) 刷所造成的機械侵蝕。

適用於(yu) 紫外加速老化測試的標準國際上主要有 ISO 4892—1:1999 《塑料實驗室光源曝露試驗方法 第一部分：通則》；ISO 4892—3:1994 《塑料實驗室光源曝露試驗方法 第三部分：熒光紫外燈》；ASTM G—151《非金屬材料實驗室光源曝露加速試驗裝置的試驗標準》；ASTM G—154 《非金屬材料的紫外線熒光光源暴露試驗方法》等。

20 世紀 50 年代開始，世界上出現了第一台氙弧燈模擬加速老化試驗機。氙弧燈以全陽光光譜作為(wei) 光源，其采用合適的過濾處理後的氙弧燈是測試產(chan) 品對直接陽光照射或透過玻璃的陽光中的長波紫外線和可見光的敏感度的較佳方式。它不但可以模擬室內(nei) 材料的耐光性能（ 通過窗玻璃過濾器過濾後），同時還可以模擬氣候環境（Q-SUN 具有水噴淋功能）。目前，應用最為(wei) 廣泛的氙燈老化機有旋轉鼓式試驗機和試樣靜態安置的試驗機兩(liang) 大類。旋轉鼓式被設計成容器內(nei) 中心安放一支燈管，周圍是旋轉樣品架，圍繞光源旋轉。此類樣品放置體(ti) 係經常被描述成“旋轉鼓”。而試樣靜態安置的老化機的被測樣品靜置，通過各種控製手段來嚴(yan) 格控製老化，包括模擬完全陽光光譜的氙燈、多種選擇的過濾係統、太陽眼 TM 幅照度控製、符合 ISO 9000 的標準的校準、黑板溫度控製係統、滿足 ISO和 ASTM要求的試驗方法、三維試樣固定架和水噴淋功能。

由於(yu) 目前可選擇的氙燈試驗機的品種很多，大多數標準化組織（包括 ISO 和 ASTM），都傾(qing) 向於(yu) 發展以性能為(wei) 基礎的測試手段和方式。這些方式定出了測試條件（如輻照、光譜、溫度、濕度等）以及可接受的性能範圍。而不要求使用任何特殊的裝置和硬件配置。這些標準正取代基於(yu) 硬件要求（如水冷燈管和風冷燈管）的舊式標準。舊式標準的製定是因為(wei) 當時缺乏有效的技術去精確測量和控製嚴(yan) 格的測試條件。由於(yu) 不能控製，所有我們(men) 的標準隻能簡單的描述裝置。希望曝曬試驗的樣品因為(wei) 使用相同的硬件，能達到相同的作用和結果，但常常事與(yu) 願違。

為(wei) 了進一步比較室內(nei) 的老化試驗與(yu) 室外曝曬有什麽(me) 不同，幾年前，Q-LAB公司和世界某聞名品牌的卷材塗料生產(chan) 商合作對各類不同的卷材塗料進行了為(wei) 期 10 年的室外自然老化曝曬、室外人工加速老化曝曬和實驗室人工加速老化曝曬的比照試驗研究。該測試采用五大類不同的樹脂，包括聚酯、塑料溶膠、70%的 PVDF、丙烯酸乳液、矽改性聚酯。試驗共采用了 23 中不同顏色、不同基料的樣品。室外自然老化曝曬主要在Q-LAB公司的佛羅裏達、亞(ya) 利桑那兩(liang) 個(ge) 曝曬場進行，實驗室人工加速老化采用Q-LAB公司的 UV 熒光紫外燈、氙燈測試箱。對樣品性能進行了測試，實驗結果表明能模擬室外老化的效果。

ISO 4892—1:1999 《塑料實驗室光源暴露試驗方法 第一部分：通則》；則是基於(yu) 這一基礎上的國際標準。該標準是最早的以性能為(wei) 基礎的國際標準，由 ISO TC 61 委員會(hui) 在 1994年製訂的。在其附則中，詳細地介紹並推薦了水冷型氙燈和風冷型氙燈兩(liang) 大類老化試驗機。而基於(yu) ISO 4892 上，ASTM G03 委員會(hui) 製訂了 G151—G155 老化測試標準。也就是說，基於(yu) 以性能為(wei) 基礎的老化標準越來越得到人們(men) 的認同和應用。2003 年，ISO TC 61 委員會(hui) 又對 1994 版的 ISO 4892-3:1994 《塑料實驗室光源曝露試驗方法 第三部分： 熒光紫外燈》和 ISO 4892—2:1994《塑料實驗室光源曝露試驗方法 第二部分：氙弧燈》進行了重新的補充和修訂，這就是最新 2003 版的 ISO4892。另外， 2004 年 10 月 16~22 日，在中國的成都將舉(ju) 行 TC 61 委員會(hui) 2004 年年會(hui) 。

總之，目前的老化試驗辦法和老化試驗設備有多種選擇。隻有根據你的材料和試驗目的選擇合適的設備，才能保證你的試驗達到滿意的效果。