Analyse häufiger Probleme beim Alterungstest von Xenonlampen

Kunststoffe, Gummi, Farbe und andere Polymermaterialien unterliegen während des Gebrauchs Alterungsproblemen. Um die Alterungsbeständigkeit von Polymermaterialien zu bewerten, wurden nach und nach zwei Arten von Alterungstestverfahren entwickelt: eines ist das natürliche Alterungstestverfahren, d. h. der Alterungstest, der direkt die natürliche Umgebung verwendet; Das andere ist das künstlich beschleunigte Alterungstestverfahren, dh im experimentellen Der Alterungstest wird im Labor durchgeführt, indem die Alterungsbox verwendet wird, um einige Alterungsfaktoren natürlicher Umgebungsbedingungen zu simulieren. Aufgrund der Vielfalt der Alterungsfaktoren und der Komplexität des Alterungsmechanismus ist die natürliche Alterung zweifellos die wichtigste und zuverlässigste Alterungsprüfmethode. Aufgrund des relativ langen natürlichen Alterungszyklus ergeben sich unterschiedliche klimatische Bedingungenjedoch führen Jahre, Jahreszeiten und Regionen zu Unvergleichbarkeit der Testergebnisse; Während die künstliche Simulation beschleunigter Alterungstests einige wichtige Faktoren des natürlichen Klimas verstärkt, wie z. B. Sonnenlicht, Temperatur, Feuchtigkeit, Niederschlag usw., verkürzt dies die Alterungstestzeit und die Kontrollierbarkeit der Testbedingungen macht die Testergebnisse hochgradig reproduzierbar. Als wichtige Ergänzung zur natürlichen Alterung wird die künstliche Alterung in der Forschung, Entwicklung und Prüfung von Polymermaterialien weit verbreitet eingesetzt.
Beim Prozess der künstlichen beschleunigten Alterung kümmern sich die Leute im Allgemeinen um die folgenden Punkte: Welche Art von Testbedingungen sollte gewählt werden, wie lange sollte der Test laufen; welcher Index gewählt werden sollte, um das Alterungsverhalten des Produkts zu bewerten. Dieser Artikel versucht, einige der künstlich beschleunigten Alterungstests zu diskutierendiese Probleme.

1. Auswahl der Testbedingungen für die künstliche beschleunigte Alterung
Dieses Problem lässt sich eigentlich so verstehen, welche Alterungsfaktoren simuliert werden sollen. Während der Verwendung von Polymermaterialien sind viele Faktoren in der Klimaumgebung wahrscheinlich. Es wirkt sich auf die Alterung von Polymermaterialien aus. Sind die wesentlichen Alterungsfaktoren im Voraus bekannt, kann das Prüfverfahren gezielt gewählt werden. Wir können die Testmethode bestimmen, indem wir den Transport, die Lagerung, die Nutzungsumgebung und den Alterungsmechanismus des Materials berücksichtigen. So werden zum Beispiel Polyvinylchlorid-Hartprofile aus dem Rohstoff Polyvinylchlorid hergestellt und mit Zusatzstoffen wie Stabilisatoren und Pigmenten verarbeitet und hauptsächlich im Außenbereich eingesetzt. In Anbetracht des Alterungsmechanismus von Polyvinylchlorid zersetzt sich Polyvinylchlorid leicht, wenn es erhitzt wird; angesichts der Einsatzumgebung sind Sauerstoff, uUltraviolettes Licht, Hitze und Feuchtigkeit in der Luft sind Ursachen für die Alterung von Profilen. www.531718.com Daher legt die nationale Norm GB/T8814-2004 „Profile aus weichmacherfreiem Polyvinylchlorid (PVC-U) für Türen und Fenster“ nicht nur das Photo-Sauerstoff-Alterungstestverfahren fest, sondern übernimmt auch GB/T16422.2 „ Kunststoff Der zweite Teil des Laborlichtquellen-Expositionstestverfahrens: Xenon-Bogenlampe Alterung für 4000 Stunden oder 6000 Stunden, während UV-Licht im Freien und sichtbares Licht, Temperatur, Feuchtigkeit, Regen und andere Faktoren simuliert werden und auch die thermische Sauerstoffalterung bestimmt wird Artikel: der Zustand nach dem Erhitzen, 150 ℃ Legen Sie es für 30 Minuten und beobachten Sie visuell, ob es Blasen, Risse, Lochfraß oder Trennung gibt, um die Hitzebeständigkeit des Profils zu prüfen. Ein weiteres Beispiel ist ein Produkt, das unser Land auf dem internationalen Markt wettbewerbsfähig macht: Außenhandel mit Exportschuhen. Während des Gebrauchs sien Die UV-Strahlen der Sonne sind die Hauptursache für Verfärbungen und Ausbleichen von Schuhen. Daher ist es notwendig, ihre Vergilbungsbeständigkeit mit einer UV-Lichtbox zu testen. Häufig verwendetes Schuhwerk, das Vergilbung widersteht. Die Testbox verwendet eine 30-W-UV-Lampe, die Probe ist 20 cm von der Lichtquelle entfernt, und die Farbänderung wird nach 3-stündiger Bestrahlung beobachtet. Gleichzeitig führt die heiße, feuchte und raue Umgebung im Container während des Transportvorgangs zu Verfärbungen, Flecken und Beschädigungen des Obermaterials, der Sohle und des Klebstoffs. Daher sollte vor dem Versand und Transport in Betracht gezogen werden, einen Alterungstest bei feuchter Hitze durchzuführen, um die Umgebung mit hoher Hitze und hoher Luftfeuchtigkeit im Container zu simulieren. Beobachten Sie das Aussehen und die Farbveränderungen nach dem Test für 48 Stunden bei 70 °C und 95 % relativer Luftfeuchtigkeit.

II. Auswahl der künstlichen beschleunigten Alterung lLichtquelle
Laborlichtquellen-Expositionstest kann Licht und Sauerstoff gleichzeitig simulieren. Faktoren wie Hitze und Niederschlag sind derzeit eine häufig verwendete künstliche beschleunigte Alterungstestmethode. Von diesen Simulationsfaktoren ist die Lichtquelle der wichtigste. Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Wellenlängen im Sonnenlicht, die Polymermaterialien schädigen, hauptsächlich im ultravioletten Licht und etwas sichtbarem Licht konzentriert sind. Die derzeit verwendeten künstlichen Lichtquellen versuchen alle, die Verteilungskurve des Energiespektrums in diesem Wellenlängenbereich nahe an das Sonnenspektrum heranzuführen. Simulation und Beschleunigungsvergrößerung sind die Hauptgrundlage für die Auswahl künstlicher Lichtquellen. Nach etwa einem Jahrhundert der Entwicklung sind Laborlichtquellen in einer Vielzahl von Lichtquellen erhältlich, wie z. B. geschlossene Kohlebogenlampen, Sonnenlicht-Kohlebogenlampen, fluoreszierende Ultraviolettlampen, Xenonbogenlampen und Hochdruck-Quecksilberlampen. Das VVerschiedene technische Komitees in Bezug auf Polymermaterialien in der Internationalen Organisation für Normung (ISO) empfehlen hauptsächlich die Verwendung von drei Lichtquellen: Solar-Kohlebogenlampen, fluoreszierende Ultraviolettlampen und Xenon-Bogenlampen.

1. Xenon-Bogenlampe Es wird derzeit angenommen, dass die spektrale Energieverteilung der Xenon-Bogenlampe unter den bekannten künstlichen Lichtquellen der von ultraviolettem und sichtbarem Licht im Sonnenlicht am ähnlichsten ist. Durch die Wahl eines geeigneten Filters kann ein Großteil der kurzwelligen Strahlung des auf den Boden auftreffenden Sonnenlichts herausgefiltert werden. Die Xenonlampe hat eine starke Strahlungsspitze im nahen Infrarotbereich von 1000 nm bis 1200 nm, die viel Wärme erzeugt. Daher muss ein geeignetes Kühlgerät gewählt werden, um diesen Teil der Energie abzuführen. Derzeit gibt es zwei Kühlmethoden für Xenon-Lampen-Alterungstester auf dem Markt: wassergekühlt und luftgekühlt. Allgemein iDie Kühlwirkung der wassergekühlten Xenonlampenvorrichtung ist besser als die der luftgekühlten Art, und gleichzeitig ist der Aufbau komplizierter und der Preis teurer. Da die Energie des ultravioletten Teils der Xenonlampe weniger zunimmt als die der anderen beiden Lichtquellen, ist sie hinsichtlich der Beschleunigungsvergrößerung am geringsten. 2.2 UV-Leuchtstofflampe
Theoretisch ist die kurzwellige Energie von 300 nm bis 400 nm der Hauptfaktor für die Alterung. Wenn dieser Teil der Energie erhöht wird, kann der Effekt des schnellen Experimentierens erzielt werden. Die spektrale Verteilung der UV-Fluoreszenzlampe konzentriert sich hauptsächlich auf den ultravioletten Teil, daher kann eine höhere Beschleunigung erreicht werden. Allerdings fügen fluoreszierende UV-Lampen dem natürlichen Sonnenlicht nicht nur ultraviolette Energie hinzu, sondern auch Strahlungsenergie, die bei Messung an der Erdoberfläche nicht im natürlichen Sonnenlicht enthalten ist, was zu unnatürlichen Schäden führen kannwissen. www.a5317.com Darüber hinaus hat die fluoreszierende Lichtquelle keine Energie über 375 nm mit Ausnahme einer schmalen Quecksilber-Spektrallinie, sodass sich Materialien, die für längerwellige UV-Energie empfindlich sind, möglicherweise nicht verändern, wenn sie natürlichem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Aufgrund dieser inhärenten Fehler können unzuverlässige Ergebnisse resultieren. Daher werden fluoreszierende UV-Lampen schlecht simuliert. Aufgrund der hohen Beschleunigungsvergrößerung kann jedoch durch die Auswahl eines geeigneten Lampentyps eine schnelle Abschirmung bestimmter Materialien erreicht werden.


2. Sonnenlicht-Kohlebogenlampe Sonnenlicht-Kohlebogenlampe wird derzeit in unserem Land weniger verwendet, ist aber in Japan eine häufig verwendete Lichtquelle, die meisten JIS-Standard.c-Lampen. Viele der Joint Ventures unseres Landes mit Japan empfehlen immer noch die Verwendung dieser Lichtquelle. Die spektrale Energieverteilung von Kohlebogenlampen vom Sonnenlichttyp ist ebenfalls näherdie des Sonnenlichts, aber die ultravioletten Strahlen bei 370 nm bis 390 nm werden konzentriert und verstärkt, und die Simulation ist nicht so gut wie die von Xenonlampen, und die Beschleunigung liegt zwischen Xenonlampen und Ultraviolettlampen.

3. Prüfzeit ermitteln

1. Bitte beachten Sie die einschlägigen Produktnormen
Verwandte Produktnormen haben bereits die Alterungstestzeit festgelegt. Sobald die Vorschriften entworfen sind, müssen wir nur noch die relevanten Standards finden und sie gemäß der darin festgelegten Zeit umsetzen. Dies ist in vielen nationalen und branchenspezifischen Normen vorgeschrieben. Tabelle 1 fasst die Anforderungen an die Alterungszeit in einigen häufig verwendeten Produktnormen zusammen. 3.2 Gemäß der bekannten Korrelationsrechnung
Die Forschung zeigt, dass: die Farbstabilität von ABS anhand der Farbänderung und des Vergilbungsindex bewertet wird, die künstliche beschleunigte Alterung eine gute Korrelation mit der natürlichen atmosphärischen Ausblühung aufweistEinstellung, und die Beschleunigungsrate beträgt etwa 7. Wenn Sie die Farbänderung eines bestimmten ABS-Materials wissen möchten, nachdem es ein Jahr lang im Freien verwendet wurde, können Sie sich auf die Beschleunigungsrate beziehen, um die beschleunigte Alterungszeit 365 x 24/7 = 1251 h unter zu bestimmen die gleichen Testbedingungen.
Seit langem wird viel über die Frage der Korrelation im In- und Ausland geforscht und viele Umrechnungsrelationen gewonnen. Aufgrund der Vielfalt der Polymermaterialien, der Unterschiede in der Testausrüstung und der beschleunigten Alterungsmethoden sowie der Klimaunterschiede zu verschiedenen Zeiten und Regionen ist die Umrechnungsbeziehung kompliziert. Daher sollten wir bei der Auswahl des Umrechnungsverhältnisses auf die spezifischen Materialien, Alterungsgeräte, Testbedingungen, Leistungsbewertungsindikatoren und andere Faktoren achten, um die Korrelation zu bestimmen.

3. Die Steuerung der Gesamtmenge an künstlich beschleunigter Alterungsstrahlung ist gleich der Gesamtmenge hoMenge der natürlichen
Strahlung. Unter Berücksichtigung der Strahlungsintensität der tatsächlichen Nutzungsumgebung entspricht die Gesamtmenge der kontrollierten künstlichen beschleunigten Alterungsstrahlung der Gesamtmenge der natürlichen Expositionsstrahlung. Tabelle 2 fasst die

Sonnenstrahlungsintensität in verschiedenen Regionen meines Landes zusammen[2].
Die folgenden Beispiele veranschaulichen, wie die Gesamtstrahlendosis durch künstliche beschleunigte Alterung kontrolliert werden kann:
Ein bestimmtes Kunststoffprodukt wird im Raum Peking verwendet, und es wird erwartet, dass die Gesamtstrahlendosis durch kontrollierte künstliche beschleunigte Alterung gleich ist bis zu einem Jahr im Freien.
Der erste Schritt: Da das Produkt aus Kunststoff besteht und im Freien verwendet wird, wählen Sie Methode A in GB/T16422.2-1996 „Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Method Part II: Xenon Arc Lamp angenommen. Die Testbedingungen sind: Bestrahlungsstärke 0,50 W/m2 (340 nm), Tafeltemperatur 65°C, Kastentemperatur 40°C, relative Luftfeuchtigkeit 50%, Wasserbesprühungszeit/keine Wasserbesprühungszeit 18min/102min, Dauerlicht ;
Schritt 2: Tabelle 2 zeigt, dass die jährliche Gesamtstrahlung in Peking 5609 MJ/m2 beträgt, gemäß dem internationalen Standard CIENo85-1989 (siehe Tabelle 3, GB/T16422.1-1996 „The first part of das Testverfahren für die Belichtung mit Lichtquellen im Labor von Kunststoffen: zitiert in Xenon Arc Lamp); darunter machen der ultraviolette Bereich und der sichtbare Bereich (300 nm-800 nm) 62,2 % aus, dh 3489 MJ/m2.
Der dritte Schritt: Gemäß GB/T16422.2-1996 beträgt die Strahlungsintensität des Infrarotbereichs und des sichtbaren Bereichs (300 nm ~ 800 nm) 550 W/m2, wenn die 340-nm-Strahlungsintensität 0,50 W/m2 beträgt; es kann berechnet werden. Die Bestrahlungszeit beträgt 3489 x 106/550 = 6,344 x 106 s, was 1762 Stunden entspricht. Nach dieser Berechnungsmethode ist der Beschleunigungsfaktor oetwa 5. Da es sich bei der natürlichen Alterung nicht um eine einfache Überlagerung der Strahlungsintensität handelt. Mit dieser Berechnungsmethode kann nur dann simuliert werden, wenn Sonneneinstrahlung als Hauptursache für Sachschäden festgestellt wurde und die Prüfzeit nicht mit anderen Methoden bestimmt werden kann.

Viertens, die Auswahl von Leistungsbewertungsindikatoren
Die Auswahl von Leistungsbewertungsindikatoren wird hauptsächlich unter zwei Aspekten betrachtet: der Verwendung des Materials und den Eigenschaften des Materials Stoff selbst. 4.1 Bewertungsmaßstab anhand der Materialverwendung ermitteln Für das gleiche Material kann aufgrund unterschiedlicher Verwendungszwecke auch ein anderer Bewertungsmaßstab gewählt werden. Zum Beispiel sollte sich die gleiche Farbe, wenn sie zur Dekoration verwendet wird, auf die Veränderung des Aussehens konzentrieren. In GB/T1766-1995 „Rating of Ageing of Paint and Varnish Coatings“, die BewertungVerfahren für verschiedene Aussehensveränderungen wie Glanz, Farbveränderung, Auskreidung und Vergoldung im Detail spezifiziert.
Bei einigen funktionellen Beschichtungen, wie z. B. Korrosionsschutzbeschichtungen, ist ein gewisses Maß an Farb- und Aussehensänderungen akzeptabel. Bei der Auswahl von Bewertungsindikatoren stehen derzeit vor allem die Reißfestigkeit und der Kreidegrad im Vordergrund. Das gleiche gilt für Polyvinylchlorid (PVC), wenn es zur Herstellung von Schuhoberteilen verwendet wird, sollte die Vergilbungsbeständigkeit berücksichtigt werden, und wenn es für Fallrohre verwendet wird, sind die Anforderungen an die Veränderung des Aussehens nicht hoch und die physikalischen und mechanische Eigenschaften des Materials ändern, wie z. B. Ziehen Zugfestigkeitsänderung ist der wichtigste Bewertungsindex. 4.2 Bestimmen Sie den Bewertungsindex nach den Eigenschaften des Materials selbst
Für das gleiche Material ist die Verschlechterung verschiedener Eigenschaften im Alterungsprozess nichtet konstant. Mit anderen Worten, einige Immobilien sind umweltsensibel und verfallen am schnellsten, was die Hauptursache für Sachschäden ist. Bei der Auswahl von Bewertungsindikatoren sollten diese sensiblen Eigenschaften ausgewählt werden. RResearch zeigt Folgendes: Bei den meisten technischen Kunststoffen weist die Schlagzähigkeit die größte Veränderung und den offensichtlichsten Rückgang im natürlichen Alterungstest auf. Daher sollte bei der Alterungsprüfung von technischen Kunststoffen die Abnahme der Schlagzähigkeit als Bewertungsindex priorisiert werden. Die Schlagzähigkeit ist auch sehr empfindlich gegenüber der Alterung von Polypropylen [4], was der wichtigste Index zur Bewertung des Alterungsverhaltens ist. Bei Polyethylenmaterialien ist die Abnahme der Bruchdehnung am deutlichsten und ist der bevorzugte Bewertungsindex. Bei Polyvinylchlorid nehmen sowohl die Zugfestigkeit als auch die Schlagfestigkeit relativ schnell ab, und eine davon muss g seinanhand der Ist-Situation zur Bewertung ausgewählt. In der nationalen Norm GB/T8814-2004 „Profile aus weichmacherfreiem Polyvinylchlorid (PVC-U) für Türen und Fenster“ beträgt die Beibehaltung der Schlagfestigkeit nach Alterung ≥60 % als qualifizierter Bewertungsindex; In der Leichtindustrienorm QB/T2480 - Im Jahr 2000 wird für Regenwasserrohre und Rohrformstücke aus starrem Polyvinylchlorid (PVC-U) für den Bau eine Zugfestigkeitsretention nach Alterung von ≥ 80 % als qualifizierter Bewertungsindex ausgewählt.

V. Fazit
Der künstliche beschleunigte Alterungstest hat sich aufgrund der schnellen Bewertung der Witterungsbeständigkeit von Materialien rasant entwickelt. Als wichtige Ergänzung zur natürlichen Alterung findet es breite Anwendung in der molekularen Materialforschung, -entwicklung und -prüfung. Die Auswahl der Testbedingungen, die Auswahl der Lichtquelle, die Bestimmung der Testzeit und die Auswahl von Leistungsbewertungsindikatoren zsind die Probleme, denen man üblicherweise bei Tests zur künstlichen beschleunigten Alterung begegnet. Dieses Dokument diskutiert die obigen Aspekte und bringt einige Ideen zur Lösung der Probleme vor.

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