1 老化試(shì)驗的目(mù)地

眾所(suǒ)周知，每年由(yóu)於老化所造(zào)成的經(jīng)濟損(sǔn)失數以百(bǎi)萬計。老(lǎo)化(huà)常(cháng)常(cháng)造成(chéng)紡(fǎng)織(zhī)品，塗料(liào)，塑(sù)料以及(jí)其(qí)他(tā)一些(xiē)有機(jī)物的物理性能(néng)發(fā)生(shēng)變(biàn)化，主(zhǔ)要(yào)表(biǎo)現在變(biàn)色，失(shī)光，強(qiáng)度(dù)下降，龜(guī)裂，剝(bāo)落，粉化及(jí)氧化(huà)等(děng)。我們知道日光，特(tè)別是(shì)短波長的(dí)紫外光(guāng)，高溫，雨水，露水和(hé)以(yǐ)高濕度(dù)形式(shì)出(chū)現的(dí)濕(shī)氣是造成上述(shù)損壞的主要(yào)因(yīn)素。

進(jìn)行老(lǎo)化測(cè)試(shì)的(dí)目(mù)的(dí)有下幾點：

(1) 為了符(fú)合相(xiāng)關(guān)質量(liáng)技術(shù)標(biāo)準;

(2) 避免由(yóu)老化所(suǒ)造(zào)成(chéng)的(dí)損失(shī);

(3) 提(tí)高產品的聲譽(yù);

(4) 檢驗供(gōng)應商的(dí)產(chǎn)品(pǐn)質(zhì)量(liáng);

(5) 提(tí)高產品的(dí)耐候性(xìng);

(6) 大(dà)幅度降低材(cái)料(liào)費用;

(7) 擴大產品(pǐn)的(dí)品(pǐn)種(zhǒng);

(8) 幫(bāng)助(zhù)進入新(xīn)市場;

(9) 在競(jìng)爭中獲(huò)勝(shèng);

(10) 走在標(biāo)準的(dí)前麵(miàn)。

2 戶外(wài)天然老(lǎo)化測試

戶(hù)外老化測(cè)試(shì)的結(jié)果是最(zuì)接(jiē)近於自然(rán)老化的(dí)一種測(cè)試(shì)方(fāng)式(shì)。根(gēn)據產品(pǐn)的(dí)使(shǐ)用條件(jiàn)，我(wǒ)們(mén)可以(yǐ)選擇不同地(dì)點進行(háng)室(shì)外(wài)曝曬測試，如(rú)美國(guó) Q-PANEL 公(gōng)司在兩(liǎng)個(gè)標誌(zhì)性地點(diǎn)：佛羅裏達和(hé)亞利桑那曬(shài)場(cháng)。表(biǎo) 1 為佛羅裏達(dá)和亞(yà)利桑那的(dí)自然條(tiáo)件(jiàn)比較(jiào)。佛(fó)羅裏達(dá)為(wéi)高(gāo)輻照(zhào)強度(dù)，高(gāo)溫，高(gāo)濕度(dù)的(dí)典型的亞熱帶(dài)氣候。苛(kē)刻的氣候對(duì)於戶外(wài)曝(pù)曬試(shì)驗(yàn)是(shì)理想(xiǎng)的(dí)地點(diǎn)，尤(yóu)其(qí)對(duì)濕(shī)度(dù)敏感的材(cái)料(liào)，如(rú)塗料，建(jiàn)築(zhù)材(cái)料(liào)和(hé)塑料(liào)的(dí)測(cè)試(shì)是(shì)格外有用(yòng)的(dí)。而(ér)且，佛(fó)羅裏(lǐ)達(dá)對(duì)於抗黴試驗也是(shì)非(fēi)常好的(dí)。

亞利桑(sāng)那(nà)則(zé)為產品(pǐn)提(tí)供更(gēng)為嚴(yán)酷的曝曬(shài)環(huán)境。相比(bǐ)於(yú)佛羅裏(lǐ)達，高(gāo)紫(zǐ)外(wài)綫，極其(qí)高(gāo)的(dí)溫(wēn)度，大幅(fú)度(dù)的日(rì)溫(wēn)差(chà)波(bō)動(dòng)和低(dī)濕(shī)度水(shuǐ)平是最為典型(xíng)的(dí)沙(shā)漠氣候。在亞(yà)利桑(sāng)那，年輻照度比(bǐ)佛羅(luó)裏(lǐ)達多(duō) 20%;最高(gāo)氣(qì)溫(wēn)通常(cháng)高出(chū) 15 ℃。對於大多數(shù)材(cái)料(liào)來說，在(zài)這種苛(kē)刻的環境下(xià)降(jiàng)解(jiě)速(sù)度比在佛(fó)羅裏達(dá)要(yào)快(kuài)得多。對於塗料(liào)的顏色(sè)，塑料(liào)的(dí)熱老(lǎo)化和(hé)物(wù)理性(xìng)能，塑料塗層(céng)的(dí)耐光以及紡織品的(dí)抗張(zhāng)強度等(děng)有(yǒu)顯(xiǎn)著的影(yǐng)響。

由於上(shàng)述(shù)兩(liǎng)個(gè)自然曝曬場比(bǐ)溫和氣候條件(jiàn)的地區能出現更(gēng)快(kuài)速的(dí)降解過(guò)程，所以(yǐ)人們通常(cháng)會采用“佛(fó)羅(luó)裏達耐(nài)候(hòu)性(xìng)”和“亞(yà)利(lì)桑那(nà)耐(nài)候性”作(zuò)為(wéi)耐(nài)用(yòng)性(xìng)試驗(yàn)的(dí)基準(zhǔn)。

同(tóng)時，Q-panel 公司(sī)還(huán)提供(gōng)室(shì)外自(zì)然加(jiā)速(sù)老(lǎo)化設備 Q-Trac。它(tā)是(shì)通(tōng)過利(lì)用(yòng)多麵鏡(jìng)子將太(tài)陽光反射到樣品(pǐn)架上(需要(yào)指出的是(shì)，鏡子(zǐ)隻能反射(shè) 80%的太(tài)陽紫外綫)加速產品的(dí)老化。Q-Trac 所能(néng)集(jí)中(zhōng)的紫(zǐ)外綫相(xiāng)當於太陽的 5 倍;而 1 年(nián)的 Q-Trac 加(jiā)速老(lǎo)化可(kě)等同(tóng)於 5 年(nián)的佛(fó)羅裏(lǐ)達自然曝曬。適用於(yú)室外(wài)自然加(jiā)速(sù)曝曬的國際標(biāo)準有(yǒu) ASTM G90《用集中自(zì)然光綫法加速對非金屬材(cái)料的室(shì)外風蝕(shí)的(dí)規程(chéng)》等(děng)。

3 實驗室加(jiā)速老(lǎo)化(huà)試驗

由於自然(rán)的(dí)老化測試(shì)需(xū)要(yào)幾(jī)年(nián)的(dí)時間才(cái)能決(jué)定老(lǎo)化結(jié)果，對(duì)您(nín)的(dí)時間，日程安排，經費(fèi)都(dū)是很(hěn)大的考驗，同時(shí)，由於(yú)各地(dì)的氣候(hòu)條件(jiàn)千(qiān)變萬化(huà)，同樣的被(bèi)測(cè)材(cái)料(liào)有可能(néng)得到相差很(hěn)大(dà)的老(lǎo)化(huà)結果，實驗結(jié)果的重(zhòng)復性和可再現性不(bù)是很好。因(yīn)而，人(rén)們(mén)傾(qīng)向(xiàng)於(yú)使(shǐ)用(yòng)實驗(yàn)室設(shè)備人工(gōng)加速老(lǎo)化(huà)，這(zhè)樣(yàng)不僅可以縮短(duǎn)試(shì)驗(yàn)周期，重復(fù)性(xìng)好，可(kě)用於(yú)質量(liáng)控製和(hé)材料穩(wěn)定(dìng)性測試(shì)，同(tóng)時，該(gāi)種方(fāng)法的(dí)應用(yòng)範圍較(jiào)廣，因僅在(zài)室內(nèi)使用(yòng)，可以(yǐ)不受自然條(tiáo)件限(xiàn)製，僅考(kǎo)慮人(rén)為(wéi)因素的影響(xiǎng)即可，且(qiě)整個(gè)試(shì)驗過程都(dū)可由(yóu)測試箱來完成。

人工加速老化(huà)大致有碳弧燈模(mó)擬加(jiā)速(sù)，紫外(wài)光(guāng)加速人工老化，氙弧燈(dēng)加速老化三大(dà)類。碳(tàn)弧燈模(mó)擬(nǐ)加(jiā)速老(lǎo)化(huà)試驗(yàn)箱是(shì)最(zuì)早出(chū)現的，因(yīn)為維(wéi)修(xiū)費(fèi)用高(gāo)，不能校正，模擬(nǐ)光(guāng)譜範圍狹(xiá)窄等缺點(diǎn)，現(xiàn)在已很少(shǎo)使用的人已經不多。

20 世(shì)紀(jì) 70 年(nián)代，出現了(liǎo)紫外(wài)加速(sù)老化試驗(yàn)箱，我們知道(dào)太(tài)陽(yáng)光(guāng)中(zhōng)的紫外綫(xiàn)，尤其是光譜中低(dī)於 360 nm以下(xià)的峰值是造(zào)成材(cái)料(liào)老化的要因。Q-panel 公司(sī)的(dí)QUV 紫(zǐ)外(wài)加速(sù)試驗機即通過(guò)紫外燈管(guǎn)發射出(chū)紫(zǐ)外(wài)光譜模(mó)擬(nǐ)日光中(zhōng)的紫(zǐ)外光(guāng)部(bù)分(fēn)使(shǐ)材(cái)料(liào)的(dí)加速老(lǎo)化。其熒(yíng)光(guāng) UVB燈(UVB-313)的(dí)峰值波長在 313 nm左(zuǒ)右，其能(néng)量幾(jī)乎(hū)全部集(jí)中(zhōng)在280~ 360 nm之間。能量分(fēn)布的波長(cháng)範圍比日光(guāng)的(dí)要(yào)短(duǎn)，他(tā)可以(yǐ)很大程(chéng)度(dù)地加(jiā)速試(shì)驗(yàn)。UVA-340 燈，其(qí)射綫(xiàn)波長(cháng)主要集中在 295 ~360 nm之(zhī)間(jiān)， UVA-340 燈短(duǎn)波輻射(shè)與 325 nm以下的日光直(zhí)射(shè)很相似。根據對(duì)材(cái)料(liào)不同(tóng)的老(lǎo)化(huà)要(yào)求(qiú)，客戶可選擇(zé)不同的紫(zǐ)外(wài)燈管。此(cǐ)外，QUV紫外(wài)加(jiā)速試驗機還擁(yōng)有太陽眼功能，太陽眼(yǎn)是(shì)一種(zhǒng)高(gāo)精密的光度(dù)控製(zhì)係統，其可(kě)以允許用(yòng)戶選(xuǎn)擇所(suǒ)期(qī)望的(dí)光(guāng)照度水平，在太(tài)陽眼反饋(kuì)回(huí)路係統的幫助(zhù)下(xià)，可以(yǐ)對(duì)光(guāng)照(zhào)強度(dù)進行連續監(jiān)測，全自(zì)動(dòng)精確維(wéi)護(hù)。當選(xuǎn)擇強度(dù)為 0.68 W/m 2 /nm,波長為 340 的(dí) UVA-340 燈(dēng)，就(jiù)可(kě)與夏季正(zhèng)午陽光強(qiáng)度(dù)相(xiāng)匹配。同時，QUV還(huán)可(kě)以(yǐ)模擬(nǐ)雨(yǔ)水(shuǐ)和露水的影響，可(kě)采用冷(lěng)凝和水噴(pēn)淋兩種方(fāng)式(shì)達到目的。冷凝與(yǔ)自(zì)然(rán)的(dí)潮濕一(yī)致，通過升(shēng)溫加速(sù)試驗(yàn)過程，產生的(dí)冷(lěng)凝產物(wù)為純(chún)淨水-在(zài)樣品(pǐn)上(shàng)無(wú)水漬或(huò)雜質(zhì)產生(shēng)。噴(pēn)淋(lín)是模擬(nǐ)由於(yú)穩(wěn)定溫(wēn)度劇變和雨(yǔ)水衝刷(shuā)所造(zào)成(chéng)的機(jī)械(xiè)侵蝕(shí)。

適(shì)用於紫(zǐ)外加速老化(huà)測試(shì)的標準國際上主(zhǔ)要有 ISO 4892—1:1999 《塑料(liào)實(shí)驗(yàn)室光(guāng)源(yuán)曝(pù)露試驗方法 第一部分(fēn)：通則》;ISO 4892 —3:1994 《塑料(liào)實驗室光源曝露(lòu)試驗(yàn)方法 第三部(bù)分：熒光紫外(wài)燈》;ASTM G—151《非(fēi)金屬材料(liào)實(shí)驗室光源曝(pù)露加(jiā)速試驗裝(zhuāng)置的(dí)試驗標(biāo)準》;ASTM G—154 《非(fēi)金(jīn)屬材(cái)料的紫外綫熒(yíng)光(guāng)光源(yuán)暴露試驗方法》等。

從 20 世紀 50 年(nián)代開始，世界上出現(xiàn)了第一(yī)台氙弧(hú)燈模擬加速老(lǎo)化試驗機。氙弧燈以全陽光(guāng)光(guāng)譜(pǔ)作為光(guāng)源(yuán)，其(qí)采用合適(shì)的(dí)過(guò)濾處理後的(dí)氙(xiān)弧燈是(shì)測試產(chǎn)品(pǐn)對直接(jiē)陽光照(zhào)射(shè)或透過(guò)玻璃(lí)的(dí)陽光中的(dí)長(cháng)波紫外綫和(hé)可見光的(dí)敏感度的較(jiào)佳方式。它不但(dàn)可以模擬(nǐ)室內(nèi)材料(liào)的耐光性能(néng)(Q-SUN 通(tōng)過窗玻璃過濾(lǜ)器過濾後)，同時(shí)還可(kě)以(yǐ)模(mó)擬氣(qì)候(hòu)環(huán)境(jìng)(Q-SUN 具有(yǒu)水噴淋功能(néng))。目(mù)前，應(yīng)用(yòng)最為(wéi)廣(guǎng)泛(fàn)的(dí)氙(xiān)燈(dēng)老化(huà)機(jī)有旋(xuán)轉鼓式(shì)試驗(yàn)機和試(shì)樣(yàng)靜態安(ān)置的試(shì)驗(yàn)機兩(liǎng)大類。旋(xuán)轉鼓(gǔ)式被(bèi)設計成(chéng)容(róng)器內(nèi)中心安放一支燈管(guǎn)，周(zhōu)圍是旋(xuán)轉樣(yàng)品架，圍(wéi)繞(rào)光源旋(xuán)轉。此類樣品(pǐn)放(fàng)置體係經常(cháng)被(bèi)描述(shù)成“旋轉鼓(gǔ)”。而(ér)試(shì)樣靜態(tài)安(ān)置的(dí)老化(huà)機(jī)的(dí)被(bèi)測(cè)樣品(pǐn)靜(jìng)置，通(tōng)過(guò)各(gè)種控(kòng)製手段(duàn)來嚴格(gé)控製(zhì)老(lǎo)化，包括(kuò)模擬完全陽光(guāng)光譜(pǔ)的(dí)氙燈，多(duō)種選(xuǎn)擇的過濾係統，太(tài)陽(yáng)眼 TM 幅(fú)照度控(kòng)製，符(fú)合 ISO 9000 的(dí)標準(zhǔn)的校準(zhǔn)，黑(hēi)板(bǎn)溫度控製係統(tǒng)，滿(mǎn)足(zú)ISO和ASTM 要求的試(shì)驗方(fāng)法，三(sān)維試樣固定(dìng)架(jià)和水噴淋(lín)功能。

由於(yú)目前可選(xuǎn)擇(zé)的氙燈試(shì)驗機的(dí)品種很多(duō)，大(dà)多數(shù)標準(zhǔn)化(huà)組織(包括 ISO 和(hé) ASTM)，都傾向(xiàng)於發展以(yǐ)性(xìng)能為(wéi)基礎的測試手(shǒu)段和(hé)方式(shì)。這(zhè)些方式定出了(liǎo)測(cè)試(shì)條件(如(rú)輻(fú)照(zhào)，光譜，溫度(dù)，濕度等)以(yǐ)及(jí)可(kě)接(jiē)受的性(xìng)能(néng)範圍(wéi)。而不要(yào)求使(shǐ)用任(rèn)何特殊(shū)的(dí)裝置和(hé)硬件配置(zhì)。這些(xiē)標(biāo)準正(zhèng)取代(dài)基(jī)於硬(yìng)件要求(qiú)(如水(shuǐ)冷燈管和(hé)風(fēng)冷(lěng)燈(dēng)管(guǎn))的舊(jiù)式標準(zhǔn)。舊(jiù)式標準的(dí)製定是因(yīn)為當時(shí)缺乏有(yǒu)效的(dí)技術去精(jīng)確(què)測量和(hé)控製嚴格的(dí)測(cè)試條件。由於(yú)不能控製(zhì)，所有(yǒu)我(wǒ)們的標準隻(zhī)能簡(jiǎn)單(dān)的描述(shù)裝(zhuāng)置(zhì)。希望(wàng)曝(pù)曬試驗(yàn)的(dí)樣(yàng)品因為(wéi)使(shǐ)用相同(tóng)的(dí)硬件(jiàn)，能達到(dào)相(xiāng)同的作(zuò)用(yòng)和結果，但(dàn)常(cháng)常(cháng)事與願違(wéi)。

為(wéi)了進一(yī)步比(bǐ)較室內(nèi)的(dí)老化試驗與(yǔ)室外曝曬有什麼(mó)不同，幾(jī)年(nián)前，Q-panel 公(gōng)司和(hé)世界(jiè)某聞(wén)名品牌(pái)的(dí)卷材(cái)塗(tú)料(liào)生產商(shāng)合作對(duì)各類不(bù)同的卷(juàn)材塗料(liào)進(jìn)行(háng)了為(wéi)期 10 年的室(shì)外(wài)自然(rán)老化曝曬，室外人(rén)工(gōng)加(jiā)速老化曝(pù)曬(shài)和(hé)實(shí)驗(yàn)室人(rén)工(gōng)加速老化曝曬的(dí)比(bǐ)照試(shì)驗研究。該測(cè)試(shì)采(cǎi)用(yòng)五大類不同的樹脂，包(bāo)括聚酯，塑料(liào)溶(róng)膠(jiāo)，70% 的 PVDF，丙烯酸乳液，矽(guī)改性(xìng)聚酯(zhǐ)。試(shì)驗共(gòng)采用了 23 中不(bù)同(tóng)顏色(sè)，不(bù)同(tóng)基(jī)料的樣品(pǐn)。室(shì)外自(zì)然老化曝曬(shài)主要(yào)在(zài) Q-panel 公司(sī)的佛羅裏達，亞(yà)利(lì)桑(sāng)那兩(liǎng)個(gè)曝曬場進行(háng)，實(shí)驗室人(rén)工(gōng)加速(sù)老化采(cǎi)用 Q-panel 公司的 UV 熒光紫外燈(dēng)，氙燈測(cè)試箱(xiāng)。對樣品(pǐn)性能進行了(liǎo)測試(shì)，實(shí)驗(yàn)結果表(biǎo)明能(néng)模(mó)擬室外(wài)老化(huà)的效(xiào)果(guǒ)。

ISO 4892—1:1999 《塑料實驗室(shì)光源暴露試驗方(fāng)法 第一(yī)部(bù)分(fēn)：通(tōng)則》;則是(shì)基於(yú)這一基礎上(shàng)的(dí)國際標準。該(gāi)標準(zhǔn)是最早(zǎo)的以性能為(wéi)基(jī)礎(chǔ)的(dí)國際標(biāo)準(zhǔn)，由 ISO TC 61委員會在 1994 年製訂的。在其(qí)附(fù)則中，詳細(xì)地(dì)介紹(shào)並(bìng)推薦了水冷型(xíng)氙(xiān)燈和風(fēng)冷(lěng)型(xíng)氙(xiān)燈(dēng)兩大(dà)類老(lǎo)化(huà)試(shì)驗機(jī)。而基(jī)於(yú) ISO 4892 上，ASTM G03 委員(yuán)會製訂(dìng)了 G151—G155 老(lǎo)化測試標準(zhǔn)。也(yě)就是說，基(jī)於以性(xìng)能(néng)為基礎的老化標準(zhǔn)越來(lái)越得到人們的認同(tóng)和(hé)應(yīng)用(yòng)。2003 年，ISO TC 61 委員(yuán)會又對 1994 版(bǎn)的(dí) ISO 4892-3:1994 《塑料(liào)實驗室光(guāng)源曝露(lòu)試驗(yàn)方(fāng)法(fǎ) 第三部(bù)分： 熒(yíng)光紫外(wài)燈》和 ISO 4892—2:1994《塑料實(shí)驗(yàn)室(shì)光源(yuán)曝(pù)露(lòu)試(shì)驗方(fāng)法 第(dì)二部(bù)分(fēn)：氙弧燈》進(jìn)行了重新(xīn)的補(bǔ)充和修訂，這(zhè)就是(shì)最新 2003 版的 ISO 4892。另(lìng)外， 2004 年 10 月 16~22 日，在中國(guó)的成都將舉(jǔ)行 TC 61 委員會 2004 年(nián)年會。

總(zǒng)之(zhī)，目前的老化試驗辦法(fǎ)和(hé)老化試(shì)驗設備(bèi)有(yǒu)多種(zhǒng)選(xuǎn)擇。隻(zhī)有(yǒu)根據(jù)你的材料和試(shì)驗目的選擇(zé)合(hé)適的(dí)設備，才能(néng)保(bǎo)證你(nǐ)的試驗達(dá)到(dào)滿意的效果。