紫外線老化試驗(yàn)箱

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ASTM G154標(biāo)準(zhǔn)介紹

ASTM G154是使用熒光紫外線設(shè)備對(duì)非金屬材料進(jìn)行曝露的測(cè)試方法

本測(cè)試方法是使用熒光紫外燈和冷凝裝置進(jìn)行曝露測(cè)試的基本原則和操作程序，旨在再現(xiàn)材料曝露在陽(yáng)光下(直接或透過(guò)窗玻璃)和曝露在濕氣中(雨水或露水)發(fā)生的老化效果。 這種做法限制于獲取測(cè)量和控制的條件和曝光程序的方法，不能指定最適合要測(cè)試的材料的曝光條件。

1. ASTM G154范圍

1.1 本標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容包括紫外熒光試驗(yàn)的基本原理和操作程序。試驗(yàn)利用紫外熒光和水來(lái)模擬一種老化效果，即材料在實(shí)際使用中曝露于太陽(yáng)光(直接照射或透過(guò)玻璃)和潮氣(雨或露)時(shí)所發(fā)生的老化現(xiàn)象。本標(biāo)準(zhǔn)僅限于曝露條件的實(shí)現(xiàn)、測(cè)量和控制。附件中給出了一些曝露程序，但是，并沒(méi)有給出最適用于被檢測(cè)材料的曝露條件。

注1——G 151 給出了所有使用實(shí)驗(yàn)室光源的曝露設(shè)備需要滿足的性能要求。這一標(biāo)準(zhǔn)代替了G 53，G 53 對(duì)用作紫外熒光曝露設(shè)備的裝置進(jìn)行了非常詳細(xì)的描述。本標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了G 53 中的內(nèi)容。

1.2 樣品曝露于環(huán)境條件得到控制的熒光紫外燈下。本標(biāo)準(zhǔn)中給出了不同類(lèi)型的紫外熒光光源。

1.3 樣品的制備和結(jié)果的評(píng)價(jià)在具體材料對(duì)應(yīng)的ASTM 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中給出。一般性的導(dǎo)則見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)G 151 和ISO 4892-1。更多的關(guān)于曝露后性能變化的試驗(yàn)方法和報(bào)告的具體信息見(jiàn)ISO 4582。

1.4 數(shù)值以SI 單位制表示。

1.5 安全警告

1.6 本標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上與ISO 4892-3 和ISO DIS 11507 相近。

2. ASTM G154引用標(biāo)準(zhǔn)

2.1 ASTM G154引用相關(guān)ASTM標(biāo)準(zhǔn)

 D3980、 E691、G113、 G151 

2.2 ASTM G154引用相關(guān)CIE標(biāo)準(zhǔn)

CIE-Publ. No.85

2.3 ASTM G154引用相關(guān)ISO標(biāo)準(zhǔn)

ISO 4582、ISO 4892-1、ISO 4892-3、ISO DIS 11507

3. 術(shù)語(yǔ)

3.1 定義——術(shù)語(yǔ)G 113 中給出的定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 本標(biāo)準(zhǔn)中的定義——本標(biāo)準(zhǔn)中的“太陽(yáng)光”等同于“日光”和“太陽(yáng)輻照”，“全球”的定義同術(shù)語(yǔ)G 113 中給出的。

4. 方法概述

 在受控的環(huán)境條件下，將樣品曝露于光照和潮濕的重復(fù)循環(huán)作用下。

1 潮濕通常通過(guò)水蒸氣在樣品表面冷凝或向樣品表面噴灑軟化去離子水實(shí)現(xiàn)。

2 曝露條件可能會(huì)因以下因素的不同而不同：

1 紫外燈

2 紫外燈的輻照水平

3 提供潮濕的方式

4 曝露于光照和潮濕的時(shí)間

5 光照時(shí)的溫度

6 潮濕時(shí)的溫度

7 光照/黑暗周期進(jìn)行的周期數(shù)

8 同一型號(hào)試驗(yàn)設(shè)備得出的試驗(yàn)結(jié)果不宜進(jìn)行比較，除非針對(duì)被測(cè)材料進(jìn)行了設(shè)備間重現(xiàn)性驗(yàn)證試驗(yàn)。

9 不同型號(hào)試驗(yàn)設(shè)備得出的試驗(yàn)結(jié)果不宜進(jìn)行比較，除非針對(duì)被測(cè)材料已經(jīng)確定了不同設(shè)備間的相關(guān)性。

5. 應(yīng)用

1 本試驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用意在誘發(fā)材料在最終使用環(huán)境(包括太陽(yáng)光紫外部分的影響、潮濕和熱)中所產(chǎn)生的性能變化。這種曝露可能包括向樣品表面引入潮濕。這種曝露試驗(yàn)方法不模擬一些地方氣象因素造成的破壞，如大氣污染、生物、鹽水等，但可以模擬太陽(yáng)光穿過(guò)玻璃的情況。一般情況下，這些曝露方法都包括以凝露方式出現(xiàn)的潮濕對(duì)材料的影響。

注2——警告：G 151 中給出的警告適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

2 本標(biāo)準(zhǔn)中僅規(guī)定了試驗(yàn)參數(shù)的一些限定范圍，而不是具體的某一數(shù)值，在這一范圍內(nèi)各參數(shù)值選擇的不同，會(huì)帶來(lái)試驗(yàn)結(jié)果的不同。因此使用本標(biāo)準(zhǔn)并不能提供一種可參比的結(jié)果，除非同時(shí)提供了符合第10 部分要求的具體的試驗(yàn)條件。

3 建議在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，同時(shí)曝露某種我們熟知其性能并能控制其性能的材料，作為一種標(biāo)準(zhǔn)或參比。建議每種材料在每次試驗(yàn)時(shí)至少提供3 件試樣，以利于評(píng)價(jià)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)。

6. 儀器

1 實(shí)驗(yàn)室光源——光源為熒光紫外燈。很多種類(lèi)的熒光紫外燈可用于本標(biāo)準(zhǔn)。不同熒光紫外燈光強(qiáng)和光譜的不同會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果的很大不同。在檢測(cè)報(bào)告中應(yīng)詳細(xì)描述所用熒光紫外燈的類(lèi)型。不同的應(yīng)用決定了該使用何種燈。熒光紫外燈的選用導(dǎo)則見(jiàn)附件X1。

注3——不要將不同類(lèi)型的燈管混用。在熒光紫外試驗(yàn)箱中混用不同的燈管將會(huì)造成試樣實(shí)際***光的不均勻，除非試驗(yàn)箱經(jīng)過(guò)特殊的設(shè)計(jì)能夠在此種情況下保證試樣受光的均勻性。

注4——很多熒光紫外燈會(huì)隨使用明顯老化。應(yīng)遵循設(shè)備制造商的規(guī)定使用燈管以確保燈管所必須達(dá)到的輻照度。

1 制造商、燈管的種類(lèi)、燈管的老化、試樣與燈管之間的間距、試驗(yàn)箱內(nèi)的溫度和實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)溫度等都會(huì)對(duì)樣品實(shí)際***的輻照量產(chǎn)生影響。因此，建議使用輻照計(jì)來(lái)監(jiān)控輻照能量。

2 以下幾個(gè)因素會(huì)影響熒光紫外燈管的光譜能量分布;

1 某些燈管所用的玻璃的老化會(huì)造成透光度的改變。玻璃的老化會(huì)大大減少某些類(lèi)型的燈管所發(fā)出的紫外短波部分的透過(guò)率。

2 燈管上沉積的灰塵會(huì)影響輻照量。

3 所使用玻璃的厚度會(huì)很大程度上影響紫外燈短波部分的透過(guò)量和

4 磷涂層的均一性和耐久性。

1 光譜輻照

注5——通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)墓庾V能量分布，可以得到熒光UVA 燈。通常我們將其定義為UVA-340 和UVA-351。340 和351 這些數(shù)據(jù)表示不同類(lèi)型燈管的最大發(fā)射的名義上的特征波長(zhǎng)(nm)。340 和351 對(duì)應(yīng)的實(shí)際上的最大發(fā)射發(fā)生在343 和350nm 處。

1 UVA-340，模擬太陽(yáng)紫外輻照的光譜輻照——UVA-340 紫外燈管的光譜能量分布應(yīng)滿足表1 的要求。

注6——UVA-340 的主要用途是模擬太陽(yáng)光紫外部分中的中短波長(zhǎng)范圍。

2 UVA-351，模擬太陽(yáng)光紫外部分穿過(guò)窗玻璃后的光譜輻照——UVA-351 紫外燈管的光譜能量分布應(yīng)滿足表2 的要求。

注7——UVA-351 的主要用途是模擬經(jīng)過(guò)窗玻璃過(guò)濾后的太陽(yáng)光紫外部分中的中短波長(zhǎng)范圍。

3 UVB-313 的光譜輻照——UVB-313 的光譜能量分布應(yīng)滿足表2 的要求。

注8——熒光UVB 燈的光譜能量分布的峰值出現(xiàn)在313nm 汞線附近。它們發(fā)射出相當(dāng)多的300nm 以下的輻照，而300nm 為名義上的太陽(yáng)輻照的截至波長(zhǎng)。這將會(huì)引發(fā)一些在戶外不會(huì)發(fā)生的老化現(xiàn)象。不推薦使用這種燈來(lái)模擬太陽(yáng)光，見(jiàn)表3。

2 試驗(yàn)箱——試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)會(huì)千變?nèi)f化，但其應(yīng)該由耐腐蝕的材料制作，有光源，并且能夠控制溫度和相對(duì)濕度。如果需要的話，還應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)向樣品表面噴水以形成凝露或者將樣品浸泡在水中。

1 燈管安裝的位置應(yīng)該能滿足G 151 中的要求，即樣品表面能均勻的***輻照。

2 為使所有試樣都均勻地曝露于紫外光和一定溫度中，要進(jìn)行燈管的更換和旋轉(zhuǎn)以及樣品位置的更換。燈管的更換和旋轉(zhuǎn)應(yīng)按照制造商的建議進(jìn)行。

3 儀器校準(zhǔn)——為確保曝露相關(guān)儀器的標(biāo)準(zhǔn)性和準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)相關(guān)儀器，如計(jì)時(shí)器、溫度計(jì)、濕球傳感器、干球傳感器，濕度傳感器、UV 傳感器和輻照計(jì)等進(jìn)行定期校準(zhǔn)，以確定試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性。如有可能，校準(zhǔn)應(yīng)該能夠追溯到國(guó)家或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。校準(zhǔn)方案和程序應(yīng)該依據(jù)儀器制造商的指示。

表1 模擬太陽(yáng)輻照的UVA-340 燈管的相對(duì)光譜能量分布的規(guī)定

A UVA-340 數(shù)據(jù)——所給出的范圍基于對(duì)不同老化所用的燈的光譜能量分布的測(cè)量，和在不同水平的可控輻照下的操作。所給出的范圍基于這一數(shù)據(jù)的3δ限。

B 太陽(yáng)光數(shù)據(jù)——太陽(yáng)光的數(shù)據(jù)是在以下條件下測(cè)得的：水平表面，空氣質(zhì)量為1.2，臭氧柱為0.294atm cm，相對(duì)濕度為30%，海拔2100m(氣壓為787.8mb)，表征浮塵情況的光學(xué)厚度在300nm 為0.81，400nm 為0.62。

C 701nm 到800nm 的數(shù)據(jù)沒(méi)有列出。

D UVA-340 數(shù)據(jù)——因?yàn)闊晒庾贤鉄舻闹饕l(fā)射集中在300-400nm 帶通，能得到的可見(jiàn)光的相關(guān)數(shù)據(jù)是很有限的，因此這一表格中的數(shù)據(jù)基于少量的測(cè)量，僅是一種代表。

E 太陽(yáng)光數(shù)據(jù)——太陽(yáng)光的數(shù)據(jù)來(lái)自于CIE 第85 號(hào)出版物中的表4，某一表面的地球太陽(yáng)輻照，測(cè)量條件為：空氣質(zhì)量為1.0，臭氧柱為0.34atm cm，1.42cm 可沉淀的水蒸氣，表征浮塵情況的光學(xué)厚度在500nm 為0.1。

64 輻照計(jì)——推薦采用輻照計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)和控制樣品所***的輻照能量。輻照計(jì)的使用應(yīng)滿足G 151 的要求。

5 溫度計(jì)——隔熱的或非隔熱的黑板或白板溫度計(jì)均可使用。非隔熱的溫度計(jì)應(yīng)用鋼或鋁制成。溫度計(jì)應(yīng)滿足G 151 中的要求。

1 溫度計(jì)應(yīng)該安裝在樣品架上，以處在和試樣相同的位置上并***和試樣一樣多的輻照量。

2 某些情況下會(huì)要求對(duì)試驗(yàn)箱內(nèi)的氣溫進(jìn)行控制。測(cè)量氣溫的溫度計(jì)的安裝和校準(zhǔn)參照G 151。

注9——一般情況下，此類(lèi)儀器通常只控制黑板溫度。

6 潮濕——試樣可能會(huì)曝露于以下潮濕條件下：噴水、冷凝和高濕度。

1 噴水——試驗(yàn)箱可以設(shè)計(jì)為在一定條件下間歇性地向試樣表面噴水。噴水應(yīng)該均

勻噴射在樣品表面。噴水的裝置應(yīng)該由耐腐蝕的材料制備以避免污染所用的水。