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涂层耐老化试验常用的办法



涂层耐老化试验常用的办法
0 导言

涂层的耐候性是指涂层在外部环境(阳光、空气、水、凝露、工业气体、微生物)作用下坚持原有功能的能力,涂层在运用过程中会因遭到外部环境的影响而出现一些不可逆的损坏现象,如:变色、失光、粉化、开裂、生锈、脱落、斑点和沾污等。暴露于野外的建筑物、汽车、钢结构等,每年因为外在涂层的变色、粉化、脱落等老化损坏形成巨大的丢失,逐步引起人们的重视并成为关注的重点。因而,对涂料质量来说,涂层的耐候功能显得尤为重要。


1 涂层老化的成因

涂层老化的原因包含内因和外因,内因与涂料的成膜物类型及所用的颜填料、助剂等原资料有关,也与涂料的配方体系有很大联系。涂层老化的外因指涂层曝露于野外环境下,遭到多种损坏要素的作用,首要是阳光、雨水、凝露、气温、氧气、霉菌和工业气体等。


2 涂层老化试验的首要办法

涂层老化试验的办法分天然曝露试验和试验室人工气候加快老化试验。


2.1 天然曝露试验

天然曝露试验是指涂层直接曝露于天然环境下,考察涂层在特定环境下的耐候功能,天然环境依据气候特征可分为干热气候、湿热气候、亚湿热气候、亚湿热工业气候、冰冷气候和寒温高原气候等。一般天然曝露试验选用的规范首要有:GB/T 9276―1996《涂层天然气候曝露试验办法》和ISO 2810:2004《色漆和清漆涂层天然老化曝露及鉴定》。规范首要内容如下:


(1) 曝露场

按规范规则设置,内有曝露试板架、气候装置等,曝露架是摆在曝露场内用于曝露试验的支架,由惰性资料制成,结构巩固,曝露架可分为朝南45 °、朝南2 °、笔直、水平等。


(2) 试验样板

除还有规则外,试验样板基材应选用实践运用的底材,其处理办法按GB/T 9271—2008/要求进行,经商定也可运用其他底材和处理办法。样板的面积应>0.03 m2,边长应>100 mm,一般规则为250 mm×150 mm。


(3) 样板制备及反面、边际的涂装

除还有规则或商定,涂膜的制备及厚度应参照各种受试产品规范规则进行。除还有规则或商定外,喷涂完最后1 道烘干型涂料的样板应在恒温恒湿室内维护1 d 后, 自干型应在恒温恒湿室内维护7 d 后,方可进行试验。应挑选适合的涂料对每1 块样板边际、反面进行涂装,封边宽度一般为5 mm,并放置至涂膜枯燥。推荐运用受试样品或耐候性、防腐性杰出的涂料。


(4) 样板标识办法

从样板制备开始,用涂料或记号笔按施涂次第在每块样板反面标出所施涂的涂料样品编号(每种涂料样品的唯一性标识), 施涂完工后从样板反面的标识可追溯到所施涂的样品。


(5) 样板放置

将样板放置在曝露架上,运用瓷绝缘子固定样板。


(6)样板查看

样板的曝露期限, 可按产品规范的要求或商定,也可规则曝露样板到达某一老化损坏程度作为曝露期限。投试前应先观测样板涂膜外观以及要求测定的物理机械功能等并做记录。以年或月作为曝露试验的时刻单位。曝露投试时节一般规则在每年春末夏初,除非还有规则,查看距离为在投试3 个月内,每半月查看1 次样板;然后在投试3 个月后至1 a 期间,每月查看1 次样板;在曝露超过1 a 后,每3 个月查看1次样板。当天气骤变时,应随时查看。假如规则在必定的曝露周期,需洗涤样板,则在查看前用棉纱在自来水或纯水中冲洗,晒干后查看;若规则需进行抛光的,则按规则进行抛光处理,然后再查看。曝露试板查看按GB/T 1766—2008 规则进行。


(7)气候数据搜集

曝露试验场内设有气候观测仪器,每3 个月搜集1 次气候数据,首要包含:日照时数、太阳辐射量、气温、湿度、降雨量、风向和风速等。


2.2 人工加快老化试验

人工加快老化试验是使用试验箱来模仿天然气候作用。与天然条件下的天然曝露试验比较,人工加快老化试验仅涉及了如光强、温度、喷淋、凝露、湿度等几个有限的要素,并对这几个要素进行控制、调节,然后可到达加快老化试验的目的。

依据选用的光源进行分类, 涂层老化试验常用是:荧光紫外灯型、氙弧灯型。


2.2.1 荧光紫外灯型

荧光紫外灯型老化机的光源首要是模仿天然光中的紫外波段,并经过对光强、温度、喷淋、凝露等要素进行控制来进行加快老化试验。常见的荧光紫外灯有UVA(UVA-340、UVA-351)和UVB(UVB-313、F40)2种。其光谱与天然光的对比见图1、图2。



从图1、图2 能够看出,UVA、UVB 的发射光谱集中在紫外波段280~360 nm,缺少了天然光中的红外光部分,其中UVB-313 灯宣布的光含有低于295 nm(天然光截止波长)以下的辐射,或许会对资料的老化试验形成必定的偏差,但因为荧光紫外灯老化试验办法能够较快地考察、比较、遴选某些特别资料的耐候功能,因而现在仍广泛使用。

荧光紫外灯型人工加快老化试验的相关规范见表1。



2.2.2 氙弧灯型

该型老化机首要部件有: 氙弧灯光源体系、滤光器、喷水体系、冷却体系、增湿体系、辐照度控制器、样板架等。冷却方式有风冷和水冷。结构上有平板式和旋转式2 种。

从图3 能够发现,氙灯宣布的光谱与天然光的光谱非常接近,特别是在紫外部分和可见光部分,所以氙弧灯老化试验能够更好的模仿天然光来考察涂层在野外的耐久性,现在许多涂料产品规范选用氙灯老化机进行人工加快老化试验。



2.2.3 人工加快气候老化试验规范首要内容

经规则或商定断定具体的办法规范后,在人工气候老化试验前均应断定试验参数。如:光源类型、黑标/板温度、箱体温度、降雨周期、光照/黑暗周期、凝露、辐照强度等。一般在规范中有规则,也可依据需求进行商定。


(1)试板的制备、维护及投试

一般在相关产品规范中对试板的底材、受试涂料施涂、膜厚、维护时刻等有规则,按规则履行即可,如有特别需求也可进行商定。当受试涂层的维护期完毕后,将1 块规范板放入避光环境中保存,其余的均投入试验,且样板在试板架上需定期重排,以确保试板在试验箱内所受要素影响的均匀性。


(2)人工气候老化试验时刻

试验时刻在按相关产品规范中有规则,特别需求也能够商定。还能够规则在某些试验参数(变色、失光、粉化、起泡、生锈等)到达某一等级时停止试验,取出查看试板。


(3)人工气候老化试验样板的查看及评级

试板查看能够在试验过程中及试验完毕时进行,样板查看时,将试验样板与规范板进行比较。调查有无异常现象,查看可按GB/T 1766―2008《色漆和清漆涂层耐老化的评级办法》中的规则进行,如有规则或商定,也可选用其他评级办法鉴定。


3 加快性与相关性

随着涂层耐老化试验的使用越来越广泛,人们对天然曝露试验与人工加快老化试验两者的相关性越来越感兴趣,并进行了许多试验。经过试验得到以下简略的对应联系: x h(或MJ)人工加快老化试验=y 月(或年)的天然曝露试验,然后取得一个加快因子,以用来解决实践需求。但加快因子存在很大的局限性。因为加快性与相关性是一对矛盾, 加快性好,则相关性差。没有哪种试验室的曝露试验能彻底模仿野外实践条件下的曝露,人工加快老化试验也不破例。

加快因子局限性很大,没有普遍意义,原因在于:

(1)基于人工灯光源和天然光的辐照量相等得到的加快因子,未考虑温度、湿度等其他要素对资料的影响,也未考虑资料的功能改变;

(2)加快因子与受试资料有关,用不同类型的资料做试验取得的加快因子会有很大的不同;

(3)加快因子与考察的功能有关,例如,考察变色或失光取得的加快因子也会有明显差异;

(4)影响野外曝露及人工加快老化速率的可变要素也会很大程度地影响计算出的加快因子, 如温度的改变能够导致加快因子的差异。

影响人工加快老化试验与野外曝露试验相关性的环境要素首要有:

(1)地区差异,不同的试验地点对天然曝露试验的成果有很大的影响;

(2)时节差异,四季的不同能明显影响天然曝露试验成果;

(3)人造光源与天然光光谱能量分布差异导致的影响;

(4)人造光源设定高于实践运用的辐照度形成的影响;

(5)人工老化箱设定的光照与黑暗的循环改变形成的影响;

(6)人工老化箱内的试样温度高于实践运用温度形成的影响。


4 结语

涂层耐老化试验在涂料范畴的使用越来越广泛,涂层耐候功能作为衡量涂料抵抗环境影响功能的一个重要目标, 其办法规范在涂料行业界是必不可缺的。因为天然曝露试验周期长,遭到的不断定要素影响大, 近年来许多涂料产品规范制定时将人工加快老化试验列入,以考察涂料的耐候性。人工加快老化试验的推广使用, 能够使行业界更好地对涂料的耐老化功能进行把关, 然后确保涂料在实践运用中坚持杰出的装饰及维护功能。




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