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老化測試設(shè)備

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氙燈曝曬結(jié)果:Q-Sun 與轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱之間的比較
時間:2019-05-07T17:05:29 | 閱讀:2934

過去,大多數(shù)氙燈老化和光穩(wěn)定性試驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)是,燈管位于測試箱的中心,而一個圓柱形樣品架載著樣品像旋轉(zhuǎn)木馬一樣圍繞光源旋轉(zhuǎn)。這種樣品安裝系統(tǒng)通常被稱為“旋轉(zhuǎn)鼓”,并在第一次世界大戰(zhàn)后以碳弧耐光試驗(yàn)箱的形式問世。轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱有許多制造廠家和多種類型及型號。一些旋轉(zhuǎn)鼓帶有直邊,另一些則有幾層,以各種角度向光源傾斜,以圖增進(jìn)輻照度的均勻性。

不同的制造商和型號選用不同的系統(tǒng)和方法以控制輻照強(qiáng)度和均勻性、黑板溫度、箱體空氣溫度、溫度均勻性、相對濕度和氣流速度等關(guān)鍵測試參數(shù)。最近,平板樣品安裝系統(tǒng)的Q-Sun氙燈試驗(yàn)箱問世。如同舊的轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱,這些平板試驗(yàn)箱使用多種方法來控制測試條件。

“以性能為基礎(chǔ)” 的標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)在市場上已經(jīng)有很多類型的氙燈試驗(yàn)箱,因此包括 ISO和 ASTM在內(nèi)的大多數(shù)技術(shù)組織鼓勵開發(fā)以性能為基礎(chǔ)的測試方法和測試程序。這些方法描述了測試條件(如輻照度、光譜、溫度和濕度等)以及可以接受的性能范圍,而沒有要求必須使用哪種設(shè)備或?qū)τ布?gòu)造加以要求。這些新的測試方法正在取代舊的對硬件(如水冷燈管還是氣冷燈管)加以要求的測試方法。舊的以硬件為基礎(chǔ)的測試方法,與當(dāng)時缺乏可行的技術(shù)以對關(guān)鍵測試條件進(jìn)行精確測量和控制有關(guān)。由于我們不能充分地描述曝曬條件的特點(diǎn),我們制定了簡單描述這些測試裝置的方法。這一方法寄希望于,通過使用同樣(或非常類似)的硬件,能夠?qū)y試樣品曝曬在同樣的條件下并得到相同的結(jié)果。不幸的是,這種方法并非總是有效的。

舊的以硬件為基礎(chǔ)的測試方法還阻礙技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步,因?yàn)樗鼈儼延脩艟窒拊凇拔覀円郧耙恢笔沁@樣做的”。改進(jìn)的技術(shù)和參數(shù)控制被自動否決。在一些極端情況下,一些以硬件為基礎(chǔ)的測試方法實(shí)際上指定的硬件是早已過時的或不再銷售的。

新的以性能為基礎(chǔ)的測試方法很明顯對用戶有利。它們詳細(xì)定義了曝曬條件。確保了在技術(shù)和參數(shù)控制方面的改進(jìn)。最后,它們鼓勵競爭(這會降低用戶成本)。這些以性能為基礎(chǔ)的方法包括 ISO 4892,ISO11341,ASTM G151 以及 ASTM G155。

氙燈與太陽光譜的比較

實(shí)驗(yàn)室老化試驗(yàn)箱之間的固有差異

當(dāng)我們比較兩個試驗(yàn)箱的結(jié)果時,即使結(jié)果來自同一制造商的同一型號,甚至測試是在同一個實(shí)驗(yàn)室由同一個人進(jìn)行操作的,我們?nèi)詴l(fā)現(xiàn)曝曬結(jié)果之間存在差異。

這會使那些理所當(dāng)然地認(rèn)為結(jié)果不會有差異的科學(xué)家感到失望。然而,這是當(dāng)前技術(shù)的局限性所造成的。

由ASTM G03老化和耐候性委員會進(jìn)行的一項(xiàng)研究,對由同一制造商生產(chǎn)的不同型號的氙燈試驗(yàn)箱的測試結(jié)果的一致性進(jìn)行了比較。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)被測材料按“與其它材料或標(biāo)準(zhǔn)樣品的性能進(jìn)行排序比較時”(ASTM G151),測試結(jié)果之間存在極好的一致性。然而, 即使使用制造商生產(chǎn)的相同型號的設(shè)備,“不同的實(shí)驗(yàn)室使用相同的測試裝置和曝曬循環(huán),所得到的結(jié)果的絕對值卻有很大差異” (根據(jù)ASTM G151 精度和偏差聲明)。這些結(jié)果的詳細(xì)信息,請參閱 Fischer (1993) 以及 Foisher 和 Ketola (1995 ) 的論文。

ASTM關(guān)于試驗(yàn)箱存在內(nèi)在差異性的結(jié)論,得到了SAE/IFAI紡織品和彈性塑料委員會的證實(shí)。SAE/IFAI對每一批次的SAE J1960和 J1885用聚苯乙烯標(biāo)樣設(shè)定性能極限。其中一些測試結(jié)果會在本文中加以討論。結(jié)論是:很不幸,沒有一個優(yōu)秀的測試結(jié)果,可變性是不可避免的。

研究目的

本文研究平板式氙燈試驗(yàn)箱是否能提供與舊的轉(zhuǎn)鼓式氙燈試驗(yàn)箱相同的試驗(yàn)結(jié)果。最終目的,是對以性能為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn),在實(shí)際應(yīng)用中的有效性進(jìn)行評估。

為了確定轉(zhuǎn)鼓式樣品架與平板式樣品架的氙燈曝曬方面的相關(guān)性,我們對 9 種不同類型的材料進(jìn)行了對比測試。

進(jìn)行曝曬的材料種類和降解模式見表A。

材料類型降解模式
不透明塑料黃變
透明塑料黃變
AATCC藍(lán)羊毛褪色
SDC藍(lán)紙標(biāo)樣顏色變化
藍(lán)片標(biāo)樣透射率
SAE 聚苯乙烯標(biāo)樣黃變
印刷油墨顏色變化
乙烯薄膜失光
美術(shù)材料顏色變化

本文將對一系列測試結(jié)果進(jìn)行比較和總結(jié)。它將證明,只要關(guān)鍵的曝曬參數(shù)得到合理控制,以性能為基礎(chǔ)的方法就可以得到適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。研究使用了不同型號的平板式 Q-Sun氙燈試驗(yàn)箱,并且與Atlas轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱的多種型號的結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示,只要使用可比較的過濾系統(tǒng)和曝曬條件,Q-Sun基本上可產(chǎn)生與Atlas試驗(yàn)箱相同的結(jié)果。

SAE 聚苯乙烯標(biāo)樣:黃變性能

作為對氙燈試驗(yàn)箱性能的檢驗(yàn),汽車工程協(xié)會(SAE)的測試方法要求使用Test Fabrics公司制造的聚苯乙烯標(biāo)樣與測試材料同時進(jìn)行曝曬。定期測量標(biāo)樣的顏色變化(△b 黃變)。如果變化在預(yù)先確定的偏差范圍內(nèi),則認(rèn)定試驗(yàn)箱工作正常。由測試實(shí)驗(yàn)室保留一個標(biāo)樣性能的記錄,并可根據(jù)要求作為測試報告的一部分來提供。

SAE 聚苯乙烯標(biāo)樣的△b的偏差是由紡織品和彈性塑料委員會的標(biāo)樣分委會制定的。該分委會是SAE和國際工業(yè)紡織協(xié)會 ( IFAI ) 的一個聯(lián)合委員會。偏差是由多種氙燈試驗(yàn)箱對每種新材料進(jìn)行大量對比測試而得到的,并且僅適用于特定的一批標(biāo)樣。

曝曬:

為了便于確定 Q-Sun是否能產(chǎn)生與轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱相同的顏色變化,將 SAE聚苯乙烯標(biāo)樣曝曬于Q-Sun Xe-3-HS 試驗(yàn)箱中,試驗(yàn)使用 Q/B過濾器。曝曬測試在兩個不同的實(shí)驗(yàn)室按照 SAE J1960條件進(jìn)行。

在每個試驗(yàn)中,把 4 個聚苯乙烯參照試樣沿著Q-Sun氙燈試驗(yàn)箱的平板樣品盤的對角線方向從左上到右下依次排列。在曝曬過程中試樣始終保持同一位置(因?yàn)椴僮鞒绦蚪ㄗh周期性地更換試樣的位置,而位置不動就提供了一個“最差的”測試條件,以放大試驗(yàn)箱內(nèi)的任何潛在可變性)。按照SAE J1960的要求連續(xù)一周每天測量樣品的顏色變化 。

曝曬重復(fù)進(jìn)行 8 次,每次使用老化程度不同的燈管,以檢測氙燈燈管的老化對測試結(jié)果的影響。

SAE 聚苯乙烯標(biāo)樣試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)論:

當(dāng)在每次測量間隔(總共 224次測量)與事先設(shè)定的偏差進(jìn)行比較時,兩個不同的實(shí)驗(yàn)室中的8臺 Q-Sun中的每臺試驗(yàn)箱所有 4 個試樣的測試結(jié)果,都符合 SAE 委員會制定的偏差范圍。圖1 顯示了每 4 個一組的試樣的平均性能,以便對燈管老化的影響進(jìn)行量化。似乎看不到燈管老化對測試結(jié)果有任何影響。圖 2 顯示了這 32個不同的聚苯乙烯薄片的每一試樣的性能。

對 SAE聚苯乙烯標(biāo)樣,平板式 Q-Sun Xe-3-HS 可得到與轉(zhuǎn)鼓式氙燈試驗(yàn)箱相同的結(jié)果。

不透明塑料: 黃變性能

4 塊不透明塑料同時被曝曬在平板式 Q-Sun和轉(zhuǎn)鼓式 Atlas氙燈試驗(yàn)箱中,以評估測試結(jié)果之間的差異。對樣品的描述見表B。

表 B不透明塑料樣品

 樣品 顏色 厚度 注釋
 聚乙烯 白色 0.125" 商業(yè)片材
 ABS/1 白色 0.125" 商業(yè)片材
 聚丙烯 白色 0.1875" 商業(yè)片材
 尼龍 自然色 0.1875" 6/6商業(yè)片材

曝曬:

進(jìn)行了三次不同的測試以確定不同試驗(yàn)箱和過濾器的效果。曝曬采用如附錄“循環(huán)A”中所描述的102/18 循環(huán)。每隔168 小時按照ASTM D2244 標(biāo)準(zhǔn)對顏色進(jìn)行測量,曝曬時間為2000小時。

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱,型號 Xe-3-S,配有日光 過濾器。

2.) 配有Borosilicate S 內(nèi)、外過濾器的 Atlas Ci65 老化試驗(yàn)機(jī)。

3.) 配有CIRA 內(nèi)過濾器和 Soda Lime 外過濾器的Atlas Ci65 老化試驗(yàn)機(jī)。

不透明塑料測試結(jié)果

結(jié)論:

曝曬結(jié)果如下圖所示。Q-Sun 得到了與Atlas 試驗(yàn)箱相似的結(jié)果。然而,在Q-Sun中的降解略微快一些。

盡管造成差異的準(zhǔn)確原因尚不知道,可能在不同類型的試驗(yàn)箱中的溫度校準(zhǔn)存在差異。

透明塑料:黃變性能

四塊透明塑料同時被曝曬在平板式 Q-Sun和轉(zhuǎn)鼓式 Atlas氙燈試驗(yàn)箱中,以評估測試結(jié)果之間的差異。下表中列出了對樣品的描述:

表C透明塑料樣品

樣品顏色厚度注釋
聚苯乙烯透明0.110”SAE標(biāo)樣
CAB透明0.125”商業(yè)片材
丙烯酸透明0.125”商業(yè)片材
聚碳酸酯透明0.125”商業(yè)片材

曝曬:

進(jìn)行了三次不同的測試以確定不同試驗(yàn)箱和過濾器的效果。曝曬采用如附錄“循環(huán)A”中所描述的102/18 循環(huán)。每隔168 小時按照ASTM D2244 標(biāo)準(zhǔn)對顏色進(jìn)行測量,曝曬時間為2000 小時。

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱,型號 Xe-3-S,配有日光 過濾器。

2.)配有Borosilicate S 內(nèi)、外過濾器的 Atlas Ci65老 化試驗(yàn)機(jī)。

3.) 配有 CIRA 內(nèi)過濾器和 Soda Lime 外過濾器的 Atlas Ci65 老化試驗(yàn)機(jī)。

結(jié)論:

下圖顯示了曝曬效果。聚苯乙烯、CAB和丙烯酸的結(jié)果幾乎沒有區(qū)別。兩種試驗(yàn)箱和所有過濾器給出了基本一致的結(jié)果。對于聚碳酸酯,在 Q-Sun日光過濾器和 Atlas Ci65 CIRA/SL過濾器的測試結(jié)果之間有著極好的一致性。然而,boro/boro過濾器提供了更為嚴(yán)重的曝曬結(jié)果。可能這是由于這種過濾器允許更短的紫外線光譜通過的緣故。

透明塑料測試結(jié)果

AATCC 藍(lán)羊毛標(biāo)準(zhǔn): 褪色性能

美國紡織品染化師協(xié)會 (AATCC ) 測試標(biāo)準(zhǔn)AATCC 16 “耐光性測試”,要求操作者在進(jìn)行曝曬測試之前,使用 AATCC藍(lán)羊毛耐光性標(biāo)準(zhǔn)對氙燈裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。AATCC提供 8 種不同耐光性的藍(lán)羊毛,從 L2 (非常不耐光) 到 L9 (非常耐光)。最常用的標(biāo)準(zhǔn)是 L2和 L4。藍(lán)羊毛在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度等條件下連續(xù)曝曬20 +/-2小時。在曝曬后,以目測或儀器方法測量藍(lán)羊毛的褪色等級。

藍(lán)羊毛的每批新標(biāo)樣都要經(jīng) AATCC委員會RA50耐光分委會在多種氙燈試驗(yàn)箱中進(jìn)行大量的耐光性測試。只有當(dāng)一個新批次被確定符合性能要求后,才能被投放到紡織品市場。

曝曬:

為了確定平板式 Q-Sun是否能夠產(chǎn)生與轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱一樣的顏色變化,在 Q-Sun氙燈試驗(yàn)箱的Xe-3-HS型號中進(jìn)行了一系列 L2和 L4藍(lán)羊毛曝曬。Q-Sun按 16E方法測試 22個小時 ( 請參考16E測試條件的完整描述的附錄)。曝曬后,按照 AATCC 評估步驟 6 對顏色進(jìn)行測量。

在每次測試中,AATCC藍(lán)羊毛耐光標(biāo)準(zhǔn)的 4 個試樣被置于 Q-Sun的平板樣品盤上,從左上角到右下角按對角線進(jìn)行排列。在曝曬過程中,樣品始終保持在固定位置上。

對 L2 和 L4 各重復(fù)曝曬 4 次。

AATCC藍(lán)羊毛標(biāo)準(zhǔn)

結(jié)論:

與允許偏差相比,所有 8 次曝曬,每次 4 個試樣(總共3 2個試樣)的測試結(jié)果,均在AATCC 測試方法16 制定的偏差范圍內(nèi)。

在AATCC TM16中 , 平板式Q-Sun Xe-3HS對 AATCC L2和 L4藍(lán)羊毛耐光性標(biāo)準(zhǔn)的測試結(jié)果與轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱的相同。

SDC 藍(lán)紙標(biāo)樣: 顏色變化

英國染色協(xié)會 (SDC) 提供具有不同耐光性(耐光標(biāo)準(zhǔn) 1-8)的藍(lán)紙以供研究。這些實(shí)驗(yàn)用紙是用來作為 ISO藍(lán)羊毛類似用途的標(biāo)樣。SDC標(biāo)樣的耐光性與顏料配方有關(guān),且對紫外線敏感度。

曝曬:

SDC 藍(lán)紙按照 ASTM D4303進(jìn)行曝曬,“ 評估藝術(shù)顏料耐光性標(biāo)準(zhǔn)測試方法”中的方法 C, 曝曬在 Q-Sun和 Atlas Ci35中。在曝曬之前和之后按照 ASTM E1349 和 D 2244 方法用儀器測量顏色的變化。

SDC 藍(lán)紙

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) 配有窗玻璃過濾器Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱。

2.) 配有 Borosilicate S 內(nèi)過濾器和 Soda Lime 外過 濾器的Atlas Ci35 老化試驗(yàn)機(jī)

結(jié)果:

報告中的顏色變化用△E來表示。以下是表D 和下圖中顯示的數(shù)據(jù)。

表 D, SDC 藍(lán)紙 - △E

 樣品 Q-SUN Ci35
 SDC-1 68.3 72.8
 SDC-1 72.4 73.7
 SDC-2 71.6 70.8
 SDC-2 73.7 72.2
 SDC-3 80.8 79.0
 SDC-3 79.6 79.2
 SDC-4 9.6 11.0
 SDC-4 9.3 9.9
 SDC-5 10.4 12.4
 SDC-5 9.5 12.8
 SDC-6 7.2 10.3
 SDC-6 7.2 10.2
 SDC-7 6.1 9.4
 SDC-7 5.9 9.1
 SDC-8 3.6 5.9
 SDC-8 3.3 6.6
 均值 32.4 34.1

藍(lán)片標(biāo)樣: 透射率

由Textile Innovators, Inc.開發(fā)的一系列藍(lán)色透明塑料片已被美國紡織品染化師協(xié)會( AATCC)的技術(shù)委員會和國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)用作抗老化和耐光性研究的潛在標(biāo)樣。通過測量610納米處的反射率或透射率的變化來確定曝曬的影響。目的是想在老化測試中使用這種“藍(lán)片”。藍(lán)片因能經(jīng)受住水噴淋而可以作為AATCC藍(lán)羊毛的替代標(biāo)樣。藍(lán)片的厚度是0.125英寸。

曝曬:

4 塊耐光性不同的藍(lán)片,同時被曝曬在平板式Q-Sun和轉(zhuǎn)鼓式 Atlas氙燈試驗(yàn)箱中以評估測試結(jié)果之間的差異。進(jìn)行了 3 次不同的測試以確定不同試驗(yàn)箱和過濾器的效果。曝曬使用如附錄“ 循環(huán)A ”中所描述的102/18循環(huán)。每隔168小時按照ASTM D 2244 標(biāo)準(zhǔn)對顏色進(jìn)行測量。曝曬時間為2000 小時。

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱,型號 Xe-3-S,配有日光 過濾器。

2.) 配有Borosilicate S 內(nèi)、外過濾器的 Atlas Ci65老 化試驗(yàn)機(jī)。

3.) 配有CIRA 內(nèi)過濾器和 Soda Lime 外過濾器的Atlas Ci65 老化試驗(yàn)機(jī)。

結(jié)論:

如下圖所示,無論使用何種試驗(yàn)箱,所有藍(lán)片的變化都是線性的。

藍(lán)片標(biāo)樣測試結(jié)果

兩臺 Ci65使用不同的過濾器,產(chǎn)生的氙燈光譜之間的差異似乎并不影響藍(lán)片的曝曬結(jié)果。在轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱與平板式 Q-Sun Xe-3-S的測試結(jié)果之間沒有明顯差別。

美術(shù)材料:顏色變化

ASTM關(guān)于美術(shù)材料的 D01.57分委會做了一項(xiàng)研究,以確定15 種彩色美術(shù)鉛筆的各種曝曬方法之間的相關(guān)性。盡管該研究還做了在玻璃框下的戶外曝曬測試,本文將只關(guān)注 Q-Sun和Atlas Ci35曝曬結(jié)果之間的比較。(就該數(shù)據(jù)的完整討論,包括與戶外測試的相關(guān)性,請參考 Brennan和 Everett于2000年發(fā)表的文章)。

三家制造商參與了此項(xiàng)研究。每家為 5 種不同顏色的鉛筆準(zhǔn)備了兩個試樣。每種鉛筆都加一個紙質(zhì)襯底。為了提供有代表性的數(shù)據(jù),制造商提供的樣品有各種顏色和耐候性等級,范圍從很好到很差。

曝曬:

樣品 在Q - Sun和Atlas C i 3 5中 按ASTM D4303,“ 藝術(shù)家用顏料耐光性評估標(biāo)準(zhǔn)測試方法 ”中的方法 C (請參考有關(guān)曝曬條件描述的附件) 進(jìn)行曝曬。在曝曬之前和曝曬之后按照 ASTM E 1349 和 D 2244 方法用儀器測量樣品的顏色變化。

美術(shù)材料顏色變化

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) 配有窗玻璃過濾器Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱。

2.) Atlas Ci35 老化試驗(yàn)機(jī),配有Borosilicate S 內(nèi)過 濾器和 Soda Lime 外過濾器。

結(jié)果:

報告中的顏色變化按色差單位 ( △E )來表示。測試樣品的耐候性具有很大差異,曝曬結(jié)果顯示在表 E 中。

表 E,美術(shù)材料顏色變化 - △E

樣品Q-SUNCi35
紅色-15.71.2
紅色-15.72.3
紅色-226.736.5
紅色-228.535.4
橙色-179.780.6
橙色-179.379.3
橙色-237.337.3
橙色-234.827.8
肉色19.724.9
肉色19.725.0
黃色45.645.0
黃色45.945.3
綠色-16.19.2
綠色-17.013.7
綠色-25.81.4
綠色-27.93.1
綠色-319.317.7
綠色-319.917.9
淺綠色5.85.7
淺綠色5.74.4
藍(lán)色-110.911.5
藍(lán)色-111.211.1
藍(lán)色-226.818.0
藍(lán)色-228.216.6
紫色-123.021.4
紫色-122.322.6
紫色-223.123.8
紫色-222.923.6
黑色2.73.2
黑色2.13.2
平均值22.322.6

結(jié)論:

盡管顏色變化的絕對值有一些微小差異,但兩種曝曬之間的 Spearman相關(guān)系數(shù)非常好,達(dá)到了0.92。

印刷油墨:顏色變化

過去,碳弧被用于測試印刷油墨的耐光性。然而,在過去15 年,多數(shù)實(shí)驗(yàn)室已改用氙燈,這是因?yàn)殡療艄庾V可得到更為真實(shí)的曝曬結(jié)果。對一家制造商的17 種油墨配方進(jìn)行了測試,以確定轉(zhuǎn)鼓式和平板式氙燈試驗(yàn)箱之間的關(guān)系。

印刷油墨氙燈老化測試結(jié)果印刷油墨氙燈老化測試結(jié)果印刷油墨氙燈老化測試結(jié)果印刷油墨氙燈老化測試結(jié)果印刷油墨氙燈老化測試結(jié)果

曝曬:

進(jìn)行可比較的曝曬以確定試驗(yàn)箱和過濾器之間的相關(guān)性。曝曬使用了如附錄所描述的 AATCC 16E 條件。每 20 個小時按照 ASTM D 2244 標(biāo)準(zhǔn)對顏色進(jìn)行測量。曝曬時間為100 小時。

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱,型號Xe-3-S,配有窗玻 璃過濾器。

2.) Atlas Ci65 老化試驗(yàn)機(jī),配有Borosilicate S 內(nèi) 過濾器和Soda Lime外過濾器。

結(jié)論:

各種彩色印刷油墨的性能相差很大。一些變化較大,另一些則較穩(wěn)定。在17種樣品中有11種,△E顏色變化在兩種曝曬中幾乎一致。對于三種油墨,Atlas Ci65曝曬褪色較快。剩余的三種油墨,Q-Sun 氙燈曝曬較快。

一種分析數(shù)據(jù)的方法是比較兩組數(shù)據(jù)的排序。相關(guān)系數(shù)達(dá)到 0.90或更高表示相關(guān)性較好。如果排序完全相同,則 Spearman 相關(guān)系數(shù)的值為1.0。如表 F 所示,兩組數(shù)據(jù)之間相關(guān)性極好,相關(guān)系數(shù)為 0.9975。

表 F,相關(guān)系數(shù)為 0.9975的數(shù)據(jù)

材料編號Q-SUN △EAtlas △E排序
Q-SunAtlas
5545.4344.271716
5645.3649.141617
5730.6436.791515
5829.6031.571414
5929.0828.731313
6016.1716.2099
614.804.5133
6221.7119.041010
634.184.3122
6411.9212.8466
6522.7423.431111
6613.4913.5477
671.461.5611
6815.9415.5488
6928.9427.291212
708.007.6544
7110.549.8455

乙烯薄膜:失光性能

3M公司的 Fischer和Ketola發(fā)表了幾篇論文,對ASTM委員會 G03 ( 針對老化和耐候性) 提供的各種類型的老化試驗(yàn)箱的精度、可重復(fù)性和可再現(xiàn)性進(jìn)行了檢驗(yàn)。這些研究使用了10種由 3M公司提供的不同顏色的聚氯乙烯薄膜(0.002英寸厚,帶壓力敏感膠)。薄膜覆蓋在鋁質(zhì)的測試面板上。這些特制的樣品被選作用來進(jìn)行ASTM研究,因?yàn)?0 種材料之間的耐候性(光澤保持率)有顯著的區(qū)別。

乙烯薄膜測試結(jié)果乙烯薄膜測試結(jié)果乙烯薄膜測試結(jié)果

為了確定轉(zhuǎn)鼓式和平板式氙燈試驗(yàn)箱測試結(jié)果之間的相關(guān)性,使用3M公司提供的這些薄膜進(jìn)行對比研究。

曝曬:

進(jìn)行了三種不同的曝曬以確定試驗(yàn)箱和過濾器之間的相關(guān)性。曝曬使用102/18循環(huán)。每過168小時按 ASTM D 523方法進(jìn)行一次失光率(60度)測量。曝曬總時間為 2000小時。

試驗(yàn)箱/過濾器配置:

1.) Q-Sun 氙燈試驗(yàn)箱,型號 Xe-3-S,配有日光 過濾器。

2.) Atlas Ci65老化試驗(yàn)機(jī),配有Borosilicate S內(nèi)、外過濾器。

3.) Atlas Ci65老化試驗(yàn)機(jī),配有CIRA 內(nèi)過濾器和Soda Lime外過濾器

結(jié)論:

測量未曝曬樣品的最初光澤,其范圍在75到85之間。曝曬 2000小時之后,光澤范圍在15到75之間。

研究這一數(shù)據(jù)的一個方法是在下圖中繪出 Ci65 與 Q-Sun 結(jié)果的對比。如果兩種試驗(yàn)箱的結(jié)果的絕對值完全相同,則該數(shù)據(jù)將排在下圖的 45 度對角線上。如圖 1 所示,兩組數(shù)據(jù)有極好的一致性。

分析該數(shù)據(jù)的第三種方法是比較兩組數(shù)據(jù)的排序。如圖 2 所示,曝曬1000小時后的數(shù)據(jù)有極好的一致性。無論時間間隔多大,相關(guān)系數(shù)都大于 0.9。

3M公司的乙烯薄膜在 Q-Sun和 Ci65中的測試表現(xiàn)了極好的相關(guān)性。氙燈試驗(yàn)箱的精度、可重復(fù)性和可再現(xiàn)性都在正常的變化范圍內(nèi),看不出同類試驗(yàn)箱之間的測試結(jié)果更接近。

概括和總結(jié)

1. 在本文的 9 項(xiàng)研究中,涉及到許多材料種類和降解模式,在平板式和轉(zhuǎn)鼓式氙燈試驗(yàn)箱的曝曬中得到了明顯的一致性。結(jié)果顯示,只要適當(dāng)定義和使用可比較的過濾系統(tǒng)和曝曬條件,以性能為基礎(chǔ)的測試方法是有效的。任何兩種試驗(yàn)箱,不管是哪家生產(chǎn)商的哪種型號,幾乎所有的曝曬結(jié)果之間的差異都在可接受的正常變化范圍之內(nèi)。

結(jié)論

2. Q-Sun日光過濾器和 Atlas CIRA/SL過濾器可很好的匹配 (以及與陽光)。然而,一定的過濾器系統(tǒng),特別是用于轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱的 Borosilicate/Borosilicate組合,在某些情況下會對一些材料產(chǎn)生更為嚴(yán)重(例如:更快)的效果。據(jù)我們推測,這是由于它們使非自然的短波紫外線通過的緣故。