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在軌道車外部塗層的一般類別中，性能差異很大。因此，需要通過測試來選擇性能較佳的塗層。戶外暴露測試產(chan) 生有意義(yi) 的結果，但需要幾個(ge) 月到幾年才能獲得結果。因此，對四種常見的加速試驗方法進行了評估，以確定它們(men) 的結果如何與(yu) 光澤度保留方麵的戶外暴露結果相關(guan) 聯。
在選擇合適的軌道車外部塗層時，必須首先選擇最合適的通用塗層類別，如醇酸樹脂、環氧樹脂或環氧樹脂/聚氨酯。一般來說，這種選擇將基於(yu) 諸如光澤度、保光性和耐化學溢出性的性能要求。其他考慮因素包括成本、溶劑的環境排放、施塗的容易性和雙組分塗層的適用期。
如果同一類中的所有塗層材料表現相似，人們(men) 可以簡單地根據成本選擇塗層。然而，事實並非如此。同樣，最昂貴的塗層也不一定表現較佳。因此，為(wei) 了做出較佳選擇，需要進行測試。
為(wei) 了確定戶外暴露對塗層外觀的影響，將塗層板安裝在戶外rilck上。這種測試的缺點是獲得結果需要很長的時間——六個(ge) 月到幾年。隨著當今新塗層的快速發展和現有塗層的改進，在對一套塗層進行評估時，新的和可能更好的材料已經出現。
為(wei) 了緩解這個(ge) 問題，大量的加速測試可以在更短的時間內(nei) 產(chan) 生結果。問題是這些技術產(chan) 生的結果是否會(hui) 與(yu) 戶外暴露測試中獲得的結果相匹配，或者這些結果會(hui) 偏離多遠。
本文比較了四種常用加速試驗方法與(yu) 室外暴露試驗的結果。比較的方法包括:
1. 符合ASTM B 117的鹽霧試驗
2. 符合ASTM G23的碳弧光
3. 符合ASTM G153要求的熒光紫外老化試驗箱，使用使用“A”型燈泡
4. 符合ASTM G153要求的熒光紫外老化試驗箱，使用使用“B”型燈泡
塗層板受到多種因素的影響，例如來自太陽的紫外線、熱、冷、雨、雪、雨夾雪、濕度、灰塵、空氣中的化學物質。其中，紫外線輻射的影響最大。
在這項研究中，戶外暴露架位於(yu) 印第安納州東(dong) 芝加哥。這些麵板暴露在-23°C(-10°F)至38°C(100°F)的溫度、自然環境、空氣中的顆粒物和汙染物中。將一套複製的塗層板安裝在加利福尼亞(ya) Colton的曝光架上。這個(ge) 地方的特點是夏季溫度比東(dong) 芝加哥高，陽光更強烈，風沙大。
比較包括溶劑型醇酸樹脂、水性醇酸樹脂、環氧樹脂和聚氨酯。每種類型的塗層都是在同一時間從(cong) 同一批塗層中噴塗到麵板上的。測試結果如表1所示。
表1顯示了位置對外觀的影響有多複雜。在某些情況下，塗層在東(dong) 芝加哥工廠表現更好，而在科爾頓工廠表現更好。麵板是否經過清洗也會(hui) 因位置和塗層類型而影響光澤。
為(wei) 了消除本研究中的汙垢積聚因素，使用海綿用水和洗滌劑清洗麵板，並用清水漂洗。否則，光澤度的測量可能會(hui) 受到一些因素的影響，如最近一次暴雨後的時間或風攜帶的空氣中灰塵的數量。然而，為(wei) 了觀察積累的汙垢對外觀的影響，在清洗前後對麵板進行光澤度測量。
圖1描述了三種油漆類型(醇酸、環氧和帶聚氨酯麵漆的環氧底漆)的麵板髒區和水洗區的光澤度與(yu) 戶外暴露時間的函數關(guan) 係。最大的差異出現在醇酸塗層中，這表明清洗塗有醇酸塗層的軌道車將顯著改善其外觀。環氧樹脂的改善很少，無論洗滌與(yu) 否都會(hui) 因粉化而變暗。清洗聚氨酯可以改善外觀，但是，由於(yu) 其硬度，它們(men) 比其他塗層積累的汙垢更少，並且通過汙垢仍然可以看到它們(men) 的光澤。
注:圖1中繪製的值是同一類型的幾種塗層的合成值，與(yu) 表1中使用的值不同。
根據ASTM Bl17標準進行的鹽霧測試對於(yu) 評估暴露在海洋環境中的材料是很有用的，但對於(yu) 評估塗層因褪色或失去光澤的情況卻沒有用。但對於(yu) 評估塗層因風化而褪色或失去光澤的情況卻沒有用處。褪色或失去光澤。
圖2至圖5顯示了四種塗層的光澤度變化與(yu) 戶外暴露時間的函數關(guan) 係。圖2顯示了溶劑型醇酸塗層的結果；圖3是水基塗層；圖4，環氧塗層；圖5，環氧底漆/聚氨酯麵漆塗層。
在ASTM G 23測試裝置中暴露相同塗層的相應結果如圖6-9所示。
東(dong) 芝加哥暴露麵板的數據延長至30個(ge) 月，每四到六個(ge) 月或更短時間記錄一次光澤測量和觀察。在250、520和830小時後評估在ASTM G 23測試裝置中測試的麵板。
ASTM G 23測試裝置準確預測了在戶外暴露中具有較佳光澤保持性的塗層(圖2和6，塗層AL-I)。此外，ASTM測試正確預測了四種候選塗層在室外暴露初始階段的順序或等級。然而，在室外測試中，塗層AL-4的光澤度值低於(yu) 塗層AL-3的光澤度值，並且塗層AL-1和AL-2顯示出幾次反轉。在830小時的暴露期間，ASTM測試裝置中沒有出現這些現象。
當將水基塗層在室外暴露的結果(圖3)與(yu) ASTM G 23測試裝置暴露的結果(圖7)進行比較時，再次注意到一些差異。例如，塗層WB-1的光澤度在ASTM測試中緩慢下降，然後趨於(yu) 平穩。在戶外暴露時，同樣的塗層比其他水基塗層失去光澤的速度更快。同樣，對於(yu) 塗層WB-5，在最初失去光澤一段時間後，光澤實際上增加了。在ASTM G 23測試裝置中沒有觀察到這種現象，而是光澤度持續下降。
對於(yu) 環氧塗層，戶外暴露的結果如圖4所示；ASTM G 23測試裝置暴露的結果如圖8所示。ASTM測試裝置準確地預測塗層E-4將保持較好的光澤保持性，而塗層E-2將具有最差的光澤保持性。ASTM測試還顯示了塗層E-1和E-3的接近性能，直到暴露500小時後，此時環氧樹脂E-3和E-1開始分離。這在戶外暴露測試中沒有發現。
暴露在碳弧ASTM G 23測試裝置中的環氧塗層變得堅硬、易碎，並且在某些情況下起皺。暴露在戶外或用其他方法測試的塗層不會(hui) 出現這種情況。
室外暴露架上的一些環氧樹脂塗層從(cong) 黑色變為(wei) 乳灰色，這在ASTMG 23測試裝置中也沒有發生。
對於(yu) 環氧-氨基甲酸乙酯塗層，戶外暴露的結果如圖5所示，ASTM G 23測試的結果如圖9所示。這些結果沒有很好的相關(guan) 性。預測了性能較好的塗層EU-4，但是其他塗層的順序不同。例如，在ASTM G 23測試單元中，塗層EU-2產(chan) 生最差的結果，而EU-1在該組中處於(yu) 中間。在戶外暴露中，EU-l給出了最差的測試結果，而EU-2在暴露的第一年中處於(yu) 中間組。
在這組紫外光測試中使用的ASTM G 53試驗箱配備有UV A-340型燈泡，因此操作周期由8小時的紫外光和隨後4小時的濕度組成。可以對在ASTM G 53試驗箱中測試的塗層進行與(yu) 在ASTM G 23測試裝置中進行的測試相同類型的比較。圖10顯示了在ASTM G 53試驗箱中用A型燈泡測試的醇酸樹脂塗層的光澤保持結果(與(yu) 圖2中的室外暴露結果相比)。
ASTM試驗箱式試驗準確預測了性能較好的醇酸樹脂塗層AL-1。它還預測了其餘(yu) 三種醇酸樹脂塗層的性能等級:AL-2、AL-4和AL-3。圖2顯示了在暴露大約1-1/2個(ge) 月後，塗層AL-4的性能下降到低於(yu) AL-3的性能。在圖10中，330小時後似乎發生了同樣的情況。
對於(yu) 水基塗層，暴露在戶外的麵板的光澤保持率隨著測試時間的推移按照等級順序顯示出許多變化(圖3)。一個(ge) 很好的例子是塗層WB-1，它開始時具有最高的光澤度，在12至15個(ge) 月的某個(ge) 時候被列為(wei) 五個(ge) 候選物中光澤度最低的。
在ASTM G 53試驗箱中，塗層WB-2和WB-5幾乎與(yu) WB-1、WB-3和WB-4相同，但比它們(men) 差。這種“模式”在暴露在戶外的塗層板中沒有看到。此外，在ASTM G 53試驗箱中測試的塗層顯示出與(yu) 其初始光澤相比很小的變化，而在室外測試的塗層顯示出光澤的顯著降低和增加。
對於(yu) 環氧樹脂，暴露在室外的塗層的保光性如圖4所示。圖12顯示了暴露在ASTM G 53試驗箱中的類似塗層的保光性。ASTM G 53試驗箱準確地預測了塗層E-4將具有最小的光澤損失，並且將比測試的其他環氧塗層更好地保持光澤。它還證明了其它三種環氧樹脂完全失去光澤，這發生在戶外約9個(ge) 月後和在ASTM試驗箱中約300小時後。
對於(yu) 測試的環氧樹脂，ASTM G 53試驗箱測試(使用“A”燈泡)的結果與(yu) 室外暴露測試非常一致。ASTM G 53測試還準確預測了哪些塗層會(hui) 失去光澤，但會(hui) 保持原來的黑色，哪些會(hui) 褪色為(wei) 灰色。
戶外暴露的環氧底漆/聚氨酯麵漆係統測試結果如圖5所示，暴露在ASTM G 53試驗箱中後的光澤保持值如圖13所示。ASTM G 53測試正確地預測了塗層係統EU-4和EU-5在戶外暴露時將具有較好的光澤保持性，並且兩(liang) 者在性能上接近，其中EU-4是較好的。在表現出較差性能的塗層中，ASTM G 53測試沒有以正確的順序預測結果。此外，在暴露於(yu) 戶外的塗層上測量的光澤顯示出隨著時間的推移有所增加以及減少。在帶有“A”燈泡的ASTM G 53試驗箱中沒有檢測到這些特征。
對於(yu) 第二次紫外光測試，ASTM G 53試驗箱配有UV B-313型燈泡。操作周期包括16小時的紫外光照射，然後是8小時的冷凝。醇酸塗層的ASTM G 53-B測試結果如圖14所示，水基塗層的測試結果如圖15所示，環氧樹脂的測試結果如圖16所示，環氧-氨基甲酸乙酯體(ti) 係的測試結果如圖17所示，100%固體(ti) 環氧樹脂的測試結果如圖18所示。100%固體(ti) 環氧塗層暴露在東(dong) 芝加哥戶外的結果如圖19所示。
ASTM G 53“B”燈泡暴露(圖14)與(yu) 醇酸塗層戶外暴露(圖2)有很好的相關(guan) 性。塗層AL-l在兩(liang) 種情況下都是較好的。此外，在兩(liang) 次測試中，其他三種塗層的性能順序相同。此外，ASTM G 53測試正確地顯示了塗層AL-4的光澤度值最初高於(yu) AL-3的光澤度值，但隨後又低於(yu) 它。
對於(yu) 水性塗層，缺乏一定的相關(guan) 性；然而，在ASTM G 53-B試驗箱中的測試正確地預測了塗層WB-5在戶外暴露測試中的光澤將超過其他水基材料。ASTM G 53-B和室外暴露試驗結果之間的相關(guan) 性對於(yu) 其他水基塗層來說沒有那麽(me) 好；然而，這種相關(guan) 性比從(cong) ASTM G 23和ASTM G 53-A測試中獲得的相關(guan) 性更好。
對於(yu) 環氧塗層，ASTM G 53-B測試的結果如圖16所示。結果與(yu) 在戶外暴露中獲得的光澤保持性有很好的相關(guan) 性(圖4)。兩(liang) 個(ge) 圖都表明，塗層E-4不僅(jin) 具有較好的保光性，而且保光性明顯好於(yu) 所評價(jia) 的其它環氧樹脂。
同樣，E-2塗層的結果最差，塗層E-1和E-3在ASTM G 53-B測試和戶外暴露中幾乎完全失去光澤。ASTM G 53-B測試顯示塗層E-4在750小時後光澤迅速喪(sang) 失。這在戶外暴露中沒有發現，但是，在額外的時間後可能會(hui) 發生。與(yu) ASTM G 53-A測試一樣，ASTM G 53-B測試正確地預測了那些在戶外暴露期間褪色的塗層從(cong) 黑色到灰色的褪色。
比較環氧-氨基甲酸乙酯塗層的ASTM G 53 -B(圖17)和室外暴露(圖5)的結果，揭示了有趣的特征。起初，相關(guan) 性似乎很小，但後來比較了ASTM G 53從(cong) 0到150小時的結果，發現與(yu) 31個(ge) 月的戶外暴露有很好的相關(guan) 性。因此，在戶外暴露後，有時仍會(hui) 出現EU-4光澤的快速下降。
對於(yu) 100%固體(ti) 環氧樹脂塗層，ASTM G 53-B測試(圖18)預測塗層100-1將具有較佳的初始光澤保持率，但其性能將迅速失效；該測試還預測塗層100-3將產(chan) 生最差的結果。戶外暴露試驗(圖19)表明，實際上塗層100-1開始時具有較好的光澤，而塗層100-3在四個(ge) 候選物中表現最差。圖18所示的塗層100-1的快速失光在實際的室外測試中沒有得到證實。同樣，ASTM測試(圖18)中預測的塗層100-2的最終優(you) 勢在室外測試(圖19)中沒有看到。
ASTM G 23測試設備的結果與(yu) 戶外測試中的光澤度保持率相關(guan) 。它沒有給出任何變色或褪色的跡象，特別是對於(yu) 環氧樹脂塗層。結果有些緩慢，因為(wei) 830小時的暴露似乎隻與(yu) 6至8個(ge) 月的戶外暴露相關(guan) 。
在ASTM G 53-A櫃中測試產(chan) 生的結果與(yu) 室外暴露有很好的相關(guan) 性，並且比使用ASTM G 23單元獲得的結果更快。此外，在ASTM G 53-A測試中正確預測了顏色偏移或褪色。
在ASTM G 53-B櫃中測試比其他任何方法都更快地產(chan) 生結果。150到200個(ge) 小時的測試似乎接近一年多的戶外暴露時間。此外，使用該測試，一些塗層從(cong) 黑色到灰色的褪色和變色與(yu) 戶外暴露有很好的相關(guan) 性。
加速試驗是選擇能在戶外保持外觀的塗層的有用工具。這些測試方法較好與(yu) 室外暴露測試結合使用，而不是作為(wei) 其替代品，因為(wei) 從(cong) 收集的數據來看，異常確實會(hui) 發生。
與(yu) 本文關(guan) 聯的產(chan) 品:
