耐候性試驗(yàn)
Weathering Testing咨詢熱線
18566398802對(duì)任一暴露測試項(xiàng)目的結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧炕呛苤匾?。通常,客戶關(guān)心他們的材料在暴露過程中發(fā)生哪些性能的改變和/或改變量。材料某些性能的改變,如顏色或光澤可以用儀器來進(jìn)行測量。其它性能的改變,如開裂、起皮、粉化、起泡和生銹可以采用目測,也可以按照美國實(shí)驗(yàn)材料協(xié)會(huì)(ASTM),或其它技術(shù)組織的標(biāo)準(zhǔn)測量等級(jí)來進(jìn)行評(píng)估。
通常在暴露之前就對(duì)關(guān)心的性能進(jìn)行測量或等級(jí)評(píng)估。之后,要對(duì)測試進(jìn)行定期評(píng)估和測量。對(duì)于戶外暴露測試,通常按月或按季度進(jìn)行評(píng)估。而對(duì)于加速實(shí)驗(yàn)室測試,要每 10 0個(gè)小時(shí)或 250 個(gè)小時(shí)進(jìn)行評(píng)估。評(píng)估用于了解材料隨時(shí)間的老化過程。對(duì)于一個(gè)全面的測試方案而言,對(duì)樣品進(jìn)行評(píng)估是非常重要的部分。
盡管目測存在一定的主觀性,但它相當(dāng)重要,因?yàn)橛脩敉瑯右源藖砼袛嗖牧系耐庥^是否令人滿意。目測結(jié)果必須是可重復(fù)的,并與其他人員的目測結(jié)果一致。目測中一致性相當(dāng)重要,目測必須由經(jīng)過培訓(xùn)的有經(jīng)驗(yàn)的評(píng)估師來進(jìn)行。
可能的缺陷 | 適用方法 |
粉化(絲絨狀) | ASTM D4214 ISO 4628-7 |
起泡 | ASTM D714 ISO 4628-2 |
開裂 | ASTM D661 ISO 4628-4 |
龜裂 | ASTM D660 |
片狀/分層 | ASTM D772 ISO 4628-5 |
侵蝕 | ASTM D662 |
霉菌 | ASTM D3274 |
耐粘污性 | ASTM D3274 |
變色(灰卡) | ASTM D1729ASTM D2616 ISO 105/A02 |
附著力 | ASTM D3359 |
腐蝕(絲狀的) | ASTM D2803 |
腐蝕(劃傷銹蝕) | ASTM D1654 ISO 4628-8 |
腐蝕(表面生銹) | ASTM D610 ISO 4628-3 |
當(dāng)客戶對(duì)測試樣品提出目測要求時(shí),評(píng)估師要檢查表1中所列的所有觀察到的樣品的缺陷。評(píng)估師要根據(jù)適當(dāng)?shù)牡燃?jí)對(duì)樣品的變化進(jìn)行評(píng)級(jí)。老化作用的目測報(bào)告通常按照 ASTM 標(biāo)準(zhǔn)從 10 級(jí)到 0 級(jí)的等級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行劃分,見表 2(如下頁所示)。
質(zhì)量 | 等級(jí) | 變化 |
極好的 | 10 | 未測試原樣(無變化) |
-- | 9 | 非常輕微的變化(微量) |
非常好 | 8 | 輕微變化 |
好的 | 6 | 中等變化 |
中等 | 4 | 顯著的變化 |
差的 | 2 | 嚴(yán)重變化 |
非常差的 | 0 | 完全失效 |
涂料技術(shù)聯(lián)合會(huì)(FSCT)的《涂料缺陷圖示標(biāo)準(zhǔn)》一書中有關(guān)于目測圖示的描述 1,可用來直接比較測試樣品,得出缺陷等級(jí)。這樣有助于評(píng)估師進(jìn)行重復(fù)評(píng)估,并幫助客戶了解報(bào)告中的樣品缺陷。
目測等級(jí)在標(biāo)準(zhǔn)照明條件下由目測所得。在需要確認(rèn)或其他必要情況下,如顯微觀測時(shí),用顯微鏡進(jìn)行評(píng)估(放大10 倍)。
對(duì)許多產(chǎn)品和材料來說,外觀性能非常重要??蛻魧?duì)質(zhì)量的評(píng)價(jià)常?;诠鉂伞㈩伾?、亮度、平滑度或其他一些外觀特性。產(chǎn)品的使用年限往往取決于這些特性。有的產(chǎn)品其他性能優(yōu)秀,但往往因外觀不符合客戶的審美要求而報(bào)廢。
按照定義,因?yàn)橥庥^是視覺的或?qū)徝赖奶匦?,用儀器進(jìn)行測量看似比較矛盾。然而,外觀通常是一些表面性能(例如,平滑度、反射率、顏色等)。經(jīng)過多年探索,儀器測量已經(jīng)非常接近人們的目測結(jié)果。
對(duì)外觀進(jìn)行儀器測量比較客觀,而且相比主觀性的目測有幾大優(yōu)勢。儀器測量提供性能的量化測試結(jié)果。它排除了人為偏差的可能性,因?yàn)槿绻袟l件都相同,儀器每次的測試數(shù)據(jù)是可以重復(fù)的。另外,儀器測量的數(shù)值是連續(xù)的,可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在老化領(lǐng)域,光澤、鮮映性( DOI )和顏色使用光電儀器測量。這些儀器用于檢測材料暴露和未暴露部分的表面外觀性能,以判斷產(chǎn)品的使用年限。
對(duì)于戶外老化測試,采用儀器測量時(shí)強(qiáng)烈建議,對(duì)暴露樣品的清洗過的表面部分進(jìn)行測試。所有這些測量都對(duì)表面的附著物極其敏感,例如污物和霉菌等。這些微粒在測試樣品表面形成隔離層,妨礙儀器測量真實(shí)的樣品表面。如果表面存在污物,那么儀器測量的是污物而不是真正的樣品表面。
光澤測量是測量評(píng)估中重要的一部分,對(duì)于涂料和塑料特別重要。在老化暴露中光澤是首先受到影響的性能之一。
它也是觀察者首先注意到的外觀性能之一。用儀器測量光澤是表面外觀性能光電測量最常用的方式。用儀器測量光澤是測量表面的光澤。光澤測量將一束光按固定角度照射在表面上,然后檢測在反射角處的反射光占入射光的百分比(不包括散射光)。非常光滑的表面若反射入射角處的所有光束,則光澤值是100。
任何表面粗糙或其它瑕疵都會(huì)引起光束發(fā)生散射,這將會(huì)減弱反射光,從而光澤值也跟著變小。光澤角指的是光束到達(dá)表面時(shí)的角度(相對(duì)于法線),最常見的光澤角在下面的圖表中標(biāo)出。
有關(guān)光澤測量的詳細(xì)信息,請(qǐng)參考 ASTM D523 或 ISO 2813。
當(dāng)我們觀察汽車涂層,我們會(huì)看到反射的圖象。圖象越清晰,我們認(rèn)為面漆鮮映性越好。鮮映性很容易受表面劣化的影響,如細(xì)紋、桔皮、細(xì)小擦痕、霧化等。
鮮映性是一種專門的、更加精確的光澤測量形式,它使用 30 度反射角。鮮映性測量使用窄的、高度聚集的光束。一般的光澤測量使用寬光束。鮮映性測量中的傳感器測量光束邊緣的清晰度,采用100 等級(jí),鮮映性較好的是100 分。有關(guān)鮮映性測量的詳細(xì)信息,請(qǐng)參考 ASTM E430。
用儀器法測量顏色是所有光電測量方法中最復(fù)雜的。顏色測量是把一束光照射在樣品表面,然后收集樣品反射光。通過反射光光譜用來迅速記錄被測物體的顏色。
光澤和鮮映性是最易受老化作用影響的特性。
大部分顏色儀器測量法采用 L* a* b* 色空間來定義顏色。L* a* b* 方法用三個(gè)數(shù)字來表示顏色。三個(gè)數(shù)字中的每一個(gè)的值代表一個(gè)相應(yīng)的坐標(biāo)。
光亮度因子 (L*).
被測物體的光亮度或黑暗度由L*的數(shù)值表示,從0到100。即:0=黑色,50=灰色,100=白色。
紅/綠因子(a*)
物體呈現(xiàn)紅色或綠色,由 a* 的數(shù)值來表示。當(dāng) a* 是正數(shù),被測物體的顏色是紅色。數(shù)值越大,物體的顏色越紅。當(dāng) a* 是負(fù)數(shù),被測物體的顏色是綠色。這個(gè)負(fù)數(shù)的數(shù)值越大,物體的顏色越綠。當(dāng) a* 是0 時(shí),物體的顏色介于紅色和綠色之間。
藍(lán)/黃因子(b*)
物體呈現(xiàn)黃色或藍(lán)色,用b* 的數(shù)值來表示。當(dāng) b* 是正數(shù),被測物體的顏色是黃色。數(shù)值越大,物體的顏色越黃。當(dāng) b* 是負(fù)數(shù),被測物體的顏色是藍(lán)色。這個(gè)負(fù)數(shù)的數(shù)值越大,物體的顏色越藍(lán)。當(dāng)b* 是0 時(shí),物體的顏色介于黃色和藍(lán)色之間。
任何顏色都可由 L* a* b* 的坐標(biāo)數(shù)值來表示。例如,紫色的 L* 值可能大于 50,a* 是正數(shù)(紅色),b* 值是負(fù)數(shù)(藍(lán)色)。
不像光澤和鮮映性測量,進(jìn)行顏色測量時(shí),所用的測試條件存在很大差異。另外,有幾種常用的不同類型的顏色測量儀器,它們的測量結(jié)果之間會(huì)存在細(xì)小的差異。
進(jìn)行對(duì)比測量時(shí),以下的測試參數(shù)必須保持一致,應(yīng)該在老化測試開始時(shí)對(duì)其加以規(guī)定。
測量結(jié)構(gòu)(反射式的還是積分球式的)
顏色測量是把一束光照射到樣品上,分析反射光的光譜,確定 L* a* b* 的數(shù)值。光傳感器視儀器類型不同而不同,儀器是反射式元件還是積分球式元件。反射元件通常由測量點(diǎn)的入射/反射角來表示,例如,45/0 或 0/45
這是新、老技術(shù)之間一個(gè)重要的差異。老的顏色測量方法中只使用 2° 觀察者。新的儀器使用 10° 觀察者。許多新的儀器可供選擇,以與老的儀器進(jìn)行比較。
在測量中可選擇幾種不同光源中的一種對(duì)樣品進(jìn)行照射。不同的光源可能給出不同的結(jié)果。D65 光源代表中午日光,是最常用的一種光源。
光譜成分指漫反射光的光譜成分。在積分球光度計(jì)中,光譜成分既可能包含反射光也可能不包含反射光。當(dāng)使用反射光度計(jì)時(shí)(例如,0/45 形狀的),光譜成分一般不包含反射光。
通過比較暴露前后 L* a* b* 數(shù)值的不同來計(jì)算顏色的變化。用△來表示數(shù)值之間的不同,也就是用現(xiàn)在的測量值減去初始值?!鞯臄?shù)值越大,顏色變化越大?!鱈 代表光亮度的變化,△a 和 △b 也是以同樣的方式來表示顏色變化:
+?L 表示顏色變得更亮
-?L 表示顏色變得更暗
+?a 表示紅色加深(綠色變淺)
-?a 表示綠色加深(紅色變淺)
+?b 表示黃色加深(藍(lán)色變淺)
-?b 表示藍(lán)色加深(黃色變淺)
綜合所有這三個(gè)因子來計(jì)算總的顏色變化△E,并廣泛用于表示暴露材料變色標(biāo)準(zhǔn)。
被測物體的顏色通??捎蓭追N認(rèn)可的顏色標(biāo)度 CIE L* a* b*、Hunter L* a* b* 或CIE XYZ 中的一種給出。CIE 和 Hunter Lab 標(biāo)度被廣泛采用且計(jì)算方法相似。現(xiàn)在已經(jīng)不怎么使用 XYZ 標(biāo)度了。特別規(guī)定的顏色指數(shù)用于測定特殊的變化。黃度指數(shù)(YI)和白度指數(shù)(WI)用來測定接近白色的不透明材料的顏色,例如,TiO2顏料。這些標(biāo)度最初是用于目測的,但現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)換成儀器測量法了,并用來與老的目測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
有關(guān)顏色的儀器測量法的詳細(xì)信息,請(qǐng)參照 ASTM D2244。從所有主要的顏色測量儀器制造商那兒可以獲得有關(guān)顏色測量的理論和應(yīng)用的優(yōu)秀出版物。
因?yàn)椴牧系挠行褂媚晗?,常常受審美要求或其他視覺因素的影響,所以暴露試驗(yàn)樣品的任何外觀特性的測量都很重要。在這方面,有很多技術(shù)可以采用。對(duì)于目測,專門人員可給出好的定性和定量的等級(jí)結(jié)果。如果可能,儀器測量因其客觀性也特別有用。不管是目測還是儀器測量,都是全面測試中非常重要的部分。