光照老化試驗目的及原理

試驗目的：

利用人工試驗方法驗證樣品在自然環境下（如太陽光照、下雨、凝露等）的老化情況；

適用范圍：

高分子材料，如塑料/橡膠、有機玻璃、各種涂層等；

老化原理：

1）高分子材料中的不飽和鍵吸收高能量紫外線后，發生各種光致化學反應，導致樣品顏色變化、龜裂、起皺起泡等不良現象；

2）產品在光照下導致樣品表面和底部溫度不均勻導致產品開裂/起皺等，或在高溫下受到雨淋導致開裂等不良現象；

試驗分類

序號    項目名稱      波長范圍           適用范圍

1      氙燈老化        300-800nm      可見光汽車材料、各種高分子材料

2      UV老化           280-400nm     紫外線各種涂層、紡織品，或常規用途的塑料/橡膠

3      碳弧燈老化     250-800nm      僅適用于日本等地區的部分行業

4      金屬鹵素燈     300-3000nm     電子產品外殼測試

氙燈老化介紹

影響氙燈試驗的條件

箱體溫度：氙燈試驗箱里面的環境溫度；

輻照功率/強度：光照在某一波段的輻照功率。氙燈的輻照功率有這幾種表達方式：@340nm；@420nm；@300-400nm；@300-800nm；

一般認為，夏天正午的太陽輻照強度為：0.55W/m2@340nm、1.2W/m2@420nm、60W/m2@300-400nm、550W/m2@300-800nm；

黑板溫度（Black Panel Temperature,BPT )：黑板溫度計的表面溫度，用于模擬試樣表面溫度；

輻照量：樣品受到的光照輻射總能量，單位為J（kJ、MJ）。通過福照量和輻照強度，可以計算出測試時間；

計算公式為:W（能量）=P（功率）*T（時間）；

 

氙燈老化試驗箱示意圖

循環模式：是否持續光照？是否需要噴水？是否有黑暗時間等？

如：GB/T 16422.2要求持續光照，干燥102min、噴淋18分鐘；

SAE J2412標準規定，光照3.8H黑暗1H；

SAE J2527標準規定；

濾鏡選擇：

常見濾鏡有：Daylight：Type S borosilicate 硼硅酸鹽內/Type S borosilicate外；

Windows-glass：Type S borosilicate 硼硅酸鹽內/soda-lime堿石灰外；

Q/B加速老化：Quartz 石英內/Type S borosilicate 硼硅酸鹽外；

氙燈老化常見標準

塑料件：GB/T 16422.2(ISO 4892-2)；

紡織品：GB/T 8430(ISO 105-B02)；

美標：ASTM G155；

汽車內飾件：SAE J2412，各企業標準；

汽車外飾件：SAE J2527，各企業標準；

氙燈老化結果判定方式

外觀判定：在D65光源下進行肉眼觀察；

色差（由CIE國際照明委員會制定）

L：代表亮度，取值范圍0-100；

a：代表紅綠，取值-100~+100，正數偏紅；

b：代表黃藍，取值-100~+100，正數偏黃；

色差值△E=（△a²+△b²+△L²）1/2；

灰卡評級 (GB/T 250 紡織品 色牢度試驗 評定變色用灰色樣卡)

藍色羊毛標樣評級（ISO 105-B02、GB/T 8430、GB 730）

根據GB 730，藍色羊毛分為1-8級，1級最容易變色，8級最不容易變色；如褪色到同樣程度，3級羊毛所需時間是4級羊毛的一半，5級則是4級的2倍；

UV老化介紹

影響UV試驗的條件

燈管類型

輻照強度：UVA為@340nm；UVB為@310nm; 常見強度為0.76W、0.89W、0.63W；

試驗溫度：50-80℃（無BPT說法）；

循環模式：光照、黑暗、噴淋的組合；
 

試驗時間或循環次數

舉例：UVA 340燈管，8H光照、4H冷凝，輻照強度0.76W，室溫溫度光照時60℃、黑暗時50℃；

燈管類型

UVA-340：模擬戶外自然老化，是使用率最高的燈管；

UVA-351：模擬透過窗玻璃太陽光的老化；

UVB-313：條件最為嚴格，QC和研發用最好，推薦用于耐久性材料（屋頂材料或一些外用涂料）測試；

 

紫外線老化試驗箱示意圖

UV老化常見標準

常見標準：

塑料件：GB/T 16422.3 (ISO 4892-3)

色漆和清漆：GB/T 23987 (ISO 11507)

美標：ASTM G154，ASTM D4329

UV老化結果判定方式

判定方式：外觀檢查、灰卡評級、色差評定