氙燈老化試驗(yàn)推算自然氣候曝曬性能的試驗(yàn)條件

隨著氙燈老化試驗(yàn)箱、紫外老化試驗(yàn)箱價(jià)格的逐步降低，以及人們質(zhì)量意識的逐步提高，不光是大專院校、科研院所、專業(yè)測試機(jī)構(gòu)從事環(huán)境加速老化試驗(yàn)箱，現(xiàn)在連一般的企業(yè)都大量采購和使用加速老化試驗(yàn)設(shè)備，比如：氙燈老化試驗(yàn)箱、紫外老化試驗(yàn)箱。

但是，人們一直希望讓試驗(yàn)室里得出的材料和產(chǎn)品的老化性能或者耐老化的時(shí)間來推算出該材料或產(chǎn)品在自然曝曬情況下耐候時(shí)間和性能。

一般而言，我們由于試驗(yàn)條件的不同、參數(shù)不同、設(shè)備不同，以及試驗(yàn)對象的難以一致、曝曬地區(qū)、使用地區(qū)氣候的巨大差別，所以，一般我們的結(jié)論是不能推斷和推算，但是，現(xiàn)在我們通過聚乙烯罩袋固定試驗(yàn)條件得出相當(dāng)于自然曝曬的時(shí)間，可供參考。當(dāng)然如果換了試驗(yàn)對象，則換算因子或者說加速因數(shù)就不一樣了。

隨著聚乙烯罩袋在貨運(yùn)及倉儲(chǔ)中應(yīng)用的普及，其在使用過程中遇到的老化問題引起了越來越多用戶及生產(chǎn)廠家的重視。為滿足使用需要，通?？蛻粢笳执趹敉庾匀粭l件下曝露12個(gè)月后仍能保持一定的牢固強(qiáng)度，在通常外力作用下不會(huì)輕易破裂?！逗＿h(yuǎn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》也明確地要求柔性大宗包裝應(yīng)足以抵抗由于紫外線等而造成的自然氣候曝露。

戶外曝露的聚乙烯性能的變差是由于太陽光中的短波輻射引起的，通過遮蓋和屏蔽可以有效的防止聚乙烯對太陽能的吸收。為了防止或降低光氧老化作用，可在聚乙烯中添加具有蔽光作用的穩(wěn)定劑，如炭黑或紫外線吸收劑。但通常廠家很難確定添加多少量的炭黑或紫外線吸收劑就能符合客戶的要求。市場上具有遮蓋和屏蔽作用的炭黑或紫外線吸收劑的價(jià)格一般在幾萬元一噸，且種類繁多。就添加何種添加劑，添加比例多少到能達(dá)到客戶要求，仍然缺乏一套行之有效的方法。尋找行之有效的人工加速老化測試與計(jì)算方法對聚乙烯罩袋的耐老化性能的評估勢在必行。

試驗(yàn)采用平板式氙燈試驗(yàn)箱、日光Q型過濾器。試驗(yàn)箱頂部安裝有多個(gè)水冷氙燈管，過濾器置于燈管下部。試驗(yàn)箱頂部和側(cè)部均裝有反射系統(tǒng)以增強(qiáng)輻照度的均勻性。測試樣品安放在燈管下方的樣品托盤上。托盤略微小角度傾斜，以方便使水流走。為獲得準(zhǔn)確的、重復(fù)性好的測試結(jié)果，試驗(yàn)箱帶有控制光線強(qiáng)度（輻照度）、黑標(biāo)溫度和相對濕度的控制系統(tǒng)。光強(qiáng)的改變會(huì)影響材料損壞的速度，而光譜能量分布的改變則會(huì)影響材料的降解速度和類型。

測試標(biāo)準(zhǔn)采用ISO 4892—2氙弧燈老化測試方法A中zui常用的第1個(gè)循環(huán)，控制波長在340nm的輻照度為O．51±0．02 W•m之。每120min為一個(gè)循環(huán)，其中：干燥102min，噴淋18min。干燥時(shí)對溫度和相對濕度進(jìn)行控制：黑標(biāo)溫度65±3℃、測試室環(huán)境溫度38±3℃、相對濕度50±10％。

自然氣候曝露受客觀條件的約束和影響比較大，例如：曝露試驗(yàn)場應(yīng)選擇在受試產(chǎn)品實(shí)際使用環(huán)境條件下建立；場地應(yīng)平坦、空曠、不積水、草高不應(yīng)超過0．3m；曝露場附近無工廠煙囪和能散發(fā)大量腐蝕性化學(xué)氣體的設(shè)施，避免局部嚴(yán)重污染的影響。自然氣候曝露的結(jié)果還會(huì)隨投試季節(jié)的不同而改變。但這種影響會(huì)隨曝露時(shí)間的延長而減少。

為了將實(shí)驗(yàn)室得到的氙燈老化測試數(shù)據(jù)用于推測自然氣候曝露，需要確定各地區(qū)、不同氣候狀況下的太陽輻射量，以及氙燈老化測試與實(shí)際使用環(huán)境自然氣候曝露的相關(guān)性?？刂齐療衾匣椛淇偭颗c自然曝露輻射總量相當(dāng)需要考慮其實(shí)際使用環(huán)境的輻射強(qiáng)度。例如，如果塑料制品的產(chǎn)地位于中國山東省，而使用地在中國廣東省，則在山東進(jìn)行的自然氣候曝露結(jié)果不能被直接應(yīng)用于廣東省，需要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際使用環(huán)境進(jìn)行換算與推算；如果在中國生產(chǎn)的塑料制品出口到美國，那就需要結(jié)合美國當(dāng)?shù)氐那闆r來對人工老化測試結(jié)果進(jìn)行合理的換算與推算。

按接受太陽能輻射量的大小，中國大致上可分為五類地區(qū)，美國大致可分為四類地區(qū)。對應(yīng)中國一、二、三、四、五類地區(qū)的典型城市分別是：拉薩、山西北部、山東、廣東、四川。對應(yīng)美國A、B、C、D類地區(qū)的典型城市分別是：菲尼克斯、里弗塞德、達(dá)拉斯、斯蘭克頓.

每年因塑料產(chǎn)品老化造成的產(chǎn)品褪色、失光、氧化、開裂、粉化和強(qiáng)度下降，從而導(dǎo)致的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)億美元。通過氙燈老化測試，結(jié)合各地太陽輻射的年平均輻照量，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，可以在相對較短的時(shí)間內(nèi)推算出相當(dāng)于自然氣候曝露一年的聚乙烯制品的性能，有效地防止了生產(chǎn)及長時(shí)間測試或自然氣候暴露的浪費(fèi)。人工老化測試時(shí)間長、費(fèi)用高。以氙燈老化測試為例，濾光器使用4000h就應(yīng)報(bào)廢，外濾光罩使用2000h后應(yīng)報(bào)廢，而內(nèi)濾光罩只能用400h。本文提出的方法可以將實(shí)驗(yàn)室相對時(shí)間較短的測試結(jié)果迅速地應(yīng)用于實(shí)際使用當(dāng)中，快速地得到置信度高的結(jié)果，可大大節(jié)省了測試費(fèi)用，并明顯提高從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)到試制、量產(chǎn)的效率。以美國達(dá)拉斯市為代表的美國太陽能輻射C類地區(qū)，只需要8l0h就可以推測出相當(dāng)于一年（8760h）的材料性能；以美國斯蘭克頓市為代表的美國太陽能輻射D類地區(qū)，只需要579h就可以推測出相當(dāng)于一年的材料性能。