Procjena trajnosti premaza i boje pomoću komore za ispitivanje vremenskih uvjeta ubrzanim UV zračenjem

Sažetak

Kada su premazi i boje izloženi vanjskim uvjetima dulje vrijeme, kontinuirano su izloženi sunčevom ultraljubičastom zračenju, ispiranju kišom, infiltraciji rose i temperaturnim ciklusima, što postupno dovodi do oštećenja uzrokovanih starenjem poput gubitka sjaja, promjene boje, kredanja, pucanja i ljuštenja. Iako prirodna ispitivanja izloženosti na otvorenom daju rezultate bliske stvarnim uvjetima korištenja, puni ciklus ispitivanja često traje nekoliko godina i ne može zadovoljiti zahtjeve učinkovitosti razvoja formulacije premaza, iteracije proizvoda i ispitivanja sukladnosti. Komora za ispitivanje ubrzanog UV trošenja važna je oprema za umjetno simulirano ubrzano ispitivanje vremenskih uvjeta. Njezin princip ispitivanja temelji se na simuliranom ubrzanom starenju u okolišu: UV lampe simuliraju sunčevo zračenje, kondenzirana vlaga simulira kišu i rosu. Materijali se stavljaju u cikličke programe koji se izmjenjuju između izlaganja svjetlosti i vlazi te se podvrgavaju ubrzanom starenju na određenim temperaturama kako bi se brzo dobili podaci o otpornosti na vremenske uvjete. Usredotočeno na LISUN UV-263LS U ovom radu opisan je princip rada i sastav hardvera komore za ispitivanje ubrzanim UV zračenjem. U kombinaciji s relevantnim standardima u industriji premaza i boja, predstavljen je cjeloviti tijek rada ispitivanja, uključujući pripremu uzorka, programiranje ciklusa i procjenu performansi nakon starenja, te se analizira praktična primjena ove opreme u različitim kategorijama premaza kao što su vanjske arhitektonske boje, premazi za drvo i automobilski završni premazi. Rad pruža reference za laboratorije za istraživanje i razvoj premaza i institucije za kontrolu kvalitete za procjenu trajnosti na vremenske uvjete. 

Uvod

Kao materijali za zaštitu površina i dekoraciju, premazi i boje se široko koriste u vanjskim zidovima zgrada, vanjskim drvenim proizvodima, vanjskim dijelovima automobila, antikorozivnim čeličnim konstrukcijama i drugim područjima. Otpornost slojeva premaza na vremenske uvjete izravno određuje vijek trajanja i izgled proizvoda. Ultraljubičaste zrake u prirodnoj sunčevoj svjetlosti glavni su uzrok degradacije organskih premaza. UV fotoni prekidaju molekularne lance polimernih smola i pokreću reakcije fotooksidacije. U međuvremenu, kondenzacija rose i infiltracija kiše uzrokovane izmjenom dana i noći donose hidrolizu s visokom vlagom, a visoka temperatura dodatno ubrzava brzinu fotokemijskih reakcija. Višestruki čimbenici djeluju zajedno kako bi postupno degradirali filmove premaza. Tradicionalna ispitivanja izloženosti na otvorenom zahtijevaju postavljanje ispitnih ploča na otvorena ispitna mjesta. Potrebni su mjeseci ili čak godine da se uoče očiti fenomeni starenja, pa je teško brzo usporediti razlike u otpornosti na vremenske uvjete između različitih aditiva i sustava smola u fazi probira formulacija.

Tehnologija umjetnog ubrzanog trošenja može reproducirati glavne vanjske destruktivne čimbenike u laboratorijima i skratiti cikluse ispitivanja. Među takvom opremom, komora za ispitivanje ubrzanog UV trošenja uglavnom simulira tri ključna čimbenika okoliša: UV zračenje, kondenzaciju, visoku vlažnost i promjene temperature. U usporedbi s komorama za ksenonsko lučno trošenje, više se fokusira na učinke fotodegradacije UV pojasa i vrlo je prikladna za procjenu fenomena starenja poput kredanja, gubitka sjaja i pucanja organskih premaza. LISUN UV-263LS Komora za ispitivanje ubrzanog UV vremenskih uvjeta je fluorescentni UV uređaj za starenje. Može se programirati za izmjenične cikluse UV svjetla, kondenzacije i prskanja vodom kako bi se dovršili ubrzani testovi otpornosti na vremenske uvjete pod kontroliranim temperaturnim uvjetima. U roku od nekoliko tjedana može replicirati oštećenja od starenja premaza koja bi se nastala na otvorenom tijekom mjeseci ili čak godina. Komora za ubrzano UV starenje može provesti domaće i međunarodne standarde otpornosti premaza na vremenske uvjete, uključujući GB/T 23987-2009, GB/T 16422.3-2022, ASTM G154 i ISO 11507, prilagođavajući se raznim scenarijima kao što su usporedba istraživanja i razvoja formulacija, ulazna inspekcija kvalitete i ispitivanje certificiranja proizvoda.

UV-263LSKomora za ispitivanje starenja UV zračenjem

Princip ubrzanog starenja komore za ispitivanje ubrzanog UV zračenja

Princip ispitivanja komore za ubrzano UV starenje temelji se na simuliranom ubrzanom starenju u okolišu: UV lampe simuliraju sunčevo zračenje, kondenzirana vlaga simulira kišu i rosu. Materijali se stavljaju u cikličke programe koji se izmjenjuju između izlaganja svjetlu i vlazi te se podvrgavaju ubrzanom starenju na određenim temperaturama kako bi se brzo dobili podaci o otpornosti na vremenske uvjete. Cijeli proces starenja koordiniraju tri modula: UV zračenje, kondenzacijsko ovlaživanje i kontrola temperature. Modul za UV zračenje koristi fluorescentne UV lampe za emitiranje ultraljubičastih zraka specifičnih valnih pojaseva. UVA-340 lampe imaju spektar koji odgovara UV području vanjske sunčeve svjetlosti i prikladne su za konvencionalnu simulaciju vremenskih uvjeta; kratkovalne UVB-313 lampe isporučuju veću energiju zračenja za ubrzane probirne testove visokog intenziteta. UV fotoni bombardiraju polimere unutar premaznih filmova, prekidaju kemijske veze smole, stvaraju slobodne radikale i pokreću fotooksidativnu degradaciju, što dovodi do promjena na površini poput smanjenja sjaja i promjene boje.

Kondenzacijski modul stvara vodenu paru zagrijavanjem spremnika vode na dnu komore. Nakon što se unutar ormarića stvori temperaturna razlika, vodena para kondenzira se u tekući vodeni film na ohlađenim površinama uzorka kako bi simulirala jutarnju rosu. Neki modeli opremljeni su sustavom za prskanje vodom kako bi simulirali vanjsko ispiranje kišom. Vlaga iz rose i kiše prodire u mikroskopske pore premaza i ubrzava hidrolizu, pojačavajući oštećenja od starenja uzrokovana UV svjetlom, što je nezanemariv okolišni faktor za oštećenje vanjskog premaza. Svi postupci ispitivanja provode se unutar kontroliranih temperaturnih raspona. Odgovarajuće temperature postavljene su za fazu izlaganja svjetlu i fazu kondenzacije kako bi se simulirale okolišne karakteristike ljetnog izlaganja suncu i temperaturne razlike između dana i noći. Komora za ispitivanje ubrzanog UV trošenja izvodi cikličke programe napisane prema standardima. Uzorci naizmjenično prolaze kroz faze UV ​​zračenja i kondenzacije visoke vlažnosti u ponovljenim ciklusima, komprimirajući oštećenja od starenja akumulirana tijekom dugih razdoblja u prirodnim okruženjima u kratke laboratorijske cikluse ispitivanja. Treba napomenuti da komora za ispitivanje ubrzanog UV trošenja uglavnom simulira učinak spajanja ultraljubičastog svjetla i vlage te ne može u potpunosti replicirati posebne vanjske čimbenike poput atmosferskih zagađivača, erozije pijeska i biološkog napada. Rezultati ispitivanja se uglavnom koriste za relativnu usporedbu performansi između uzoraka.

Struktura hardvera i parametri specifikacija UV-263LS Komora za ispitivanje ubrzanog UV vremenskih uvjeta

The LISUN UV-263LS Komora za ispitivanje ubrzanog UV zračenja ima kvadratnu unutarnju strukturu komore. Vanjski ormarić izrađen je od visokokvalitetne hladno valjane čelične ploče s elektrostatskim raspršivanjem. Unutarnja šupljina otporna je na koroziju i lako se čisti. Oprema je opremljena s 8 komada fluorescentnih UV lampi UVA-340 od ​​40 W. Zračenje se može kontinuirano podešavati od 0.35 do 1.2 W/㎡. Sklop za praćenje zračenja opremljen je za praćenje intenziteta UV izlaza u stvarnom vremenu i kompenzaciju opadanja svjetlosti lampe tijekom vremena rada. Sustav za kontrolu temperature upravlja temperaturom crne ploče komore u rasponu od temperature okoline od +10 ℃ do 70 ℃. Kondenzacija se ostvaruje zagrijavanjem spremnika vode kako bi se stvorila vodena para, a relativna vlažnost unutar komore može doseći iznad 75% relativne vlažnosti. Uređaj je opremljen programabilnim kontrolerom s tekućim kristalima, koji omogućuje slobodno uređivanje trajanja svjetla, trajanja kondenzacije, trajanja prskanja i ukupnog broja ciklusa. Vrijeme ispitivanja može se postaviti od 0 do 999 sati, a mogu se snimiti i svi operativni podaci. Držač uzorka odgovara standardnim ispitnim pločama za premaze i može istovremeno držati više skupina uzoraka, osiguravajući stabilnu udaljenost između uzoraka i lampi tako da svaka ispitna ploča prima konzistentno UV zračenje i smanjuje pogrešku disperzije ispitivanja. Tablica u nastavku navodi ključne specifikacije glavnih modela u LISUN UV komora za ubrzano ispitivanje vremenskih uvjeta serije UV-263.

Točke implementacije za ispitivanje otpornosti premaza i boja na vremenske uvjete korištenjem komore za ubrzano UV zračenje

Prije provođenja ispitivanja trajnosti premaza i boja na vremenske uvjete s UV komorom za ubrzano trošenje, ispitne ploče moraju se pripremiti u skladu s odgovarajućim standardima. Prikladne podloge odabiru se na temelju vrsta premaza: cementne ploče općenito se koriste za vanjske arhitektonske boje, odgovarajuće drvene podloge za drvene premaze, a hladno valjane čelične ploče za industrijske završne premaze. Prskanje ili nanošenje četkom izvodi se strogo slijedeći konstrukcijske specifikacije proizvoda za premaze, kontrolira se debljina suhog filma, a potpuno stvrdnjavanje se provodi u standardnim uvjetima kako bi se osiguralo potpuno stvrdnjavanje filmova premaza. Za svaku ispitnu skupinu priprema se više paralelnih ploča. Neke se ploče koriste za uzorkovanje i detekciju u postupnim intervalima, dok se neostarjele originalne referentne ploče zadržavaju za usporedbu sjaja i razlika u boji nakon starenja. Površine ploča moraju ostati čiste, bez mrlja od ulja i otisaka prstiju kako bi se izbjeglo unošenje dodatnih faktora interferencije.

Pripremljene ispitne ploče uredno su postavljene na stalak za uzorke komore za ispitivanje ubrzanog UV trošenja, sa stranama okrenutim prema svjetiljkama. Između ploča moraju se ostaviti praznine, a preklapanje zaštite nije dopušteno. Program ispitivanja postavljen je prema odabranom standardu. Uzimajući kao primjer GB/T 23987-2009 Boje i lakovi - Izloženost premaza umjetnom trošenju - Izloženost fluorescentnim UV svjetiljkama i vodi, postavite temperaturu i trajanje za fazu UV zračenja, temperaturu i trajanje kondenzacije za fazu kondenzacije, definirajte razdoblja potpunog ciklusa i ukupne sate ispitivanja. Pokrenite rad opreme. Komora za ispitivanje ubrzanog UV trošenja automatski izmjenjuje procese UV zračenja i kondenzacije. Tijekom rada redovito provjeravajte parametre ozračenosti i temperature te pratite razinu vode u spremniku kako biste osigurali dovoljnu opskrbu vodom za kondenzaciju. U vremenskim točkama navedenim u planu ispitivanja izvadite odgovarajuće ploče, ostavite ih da se stabiliziraju u standardnim uvjetima okoline, a zatim testirajte brzinu zadržavanja sjaja premaza, razliku u boji ΔE, stupanj kredanja, stupanj pukotina, prianjanje i druge pokazatelje. Zabilježite sve podatke i usporedite s originalnim referentnim pločama kako biste procijenili stupanj starenja premaza.

Osim arhitektonskih premaza, UV ubrzana komora za ispitivanje vremenskih uvjeta primjenjiva je i na mnoge organske sustave premaza kao što su boje za drvo, plastični završni premazi i antikorozivni premazi. U fazi istraživanja i razvoja, UV ubrzana komora za ispitivanje vremenskih uvjeta može brzo usporediti razlike u otpornosti na vremenske uvjete između različitih UV otpornih aditiva i formulacija smole kako bi se procijenile formulacije s boljim performansama. U inspekciji kvalitete, provjerava ispunjavaju li gotovi premazi zahtjeve tehničkih specifikacija. Mora se pojasniti da su rezultati dobiveni iz UV ubrzane komore za ispitivanje vremenskih uvjeta relativne vrijednosti otpornosti na vremenske uvjete. Ako je potreban stvarni vanjski vijek trajanja materijala, korelacijska kalibracija mora se kombinirati s testovima prirodne izloženosti.

Točke kontrole kvalitete održavanja i ispitivanja opreme

Održavanje komore za ispitivanje ubrzanog UV zračenja izravno utječe na pouzdanost podataka ispitivanja otpornosti premaza na vremenske uvjete. Fluorescentne UV lampe podliježu smanjenju svjetlosti s kumulativnim radnim satima. Zračenje treba redovito pratiti. Kada UV izlaz ne zadovoljava standardne zahtjeve, lampe se moraju odmah zamijeniti; status lampe jednostavnog osvjetljenja ne može se koristiti za procjenu ispravnosti. Spremnik kondenzacijske vode treba redovito mijenjati i čistiti kako bi se spriječilo nakupljanje kamenca i mikroba, izbjegavajući kontaminaciju uzoraka vodenom parom. Očistite komoru za uzorke nakon svakog ispitivanja kako biste uklonili ostatke premaza. Održavajte radno okruženje opreme dobro prozračenim s kontroliranom temperaturom okoline na 5‑35 ℃ kako biste osigurali stabilan rad sustava za kontrolu temperature. Ispitivači moraju u potpunosti zabilježiti vrijeme zamjene lampe, zapise o kalibraciji zračenja, programe rada opreme i podatke o detekciji uzoraka u svim fazama kako bi formirali cjelovite datoteke ispitivanja koje zadovoljavaju zahtjeve sljedivosti izvješća o ispitivanju. Standardni parametri ciklusa ne smiju se proizvoljno mijenjati. Promjene temperature svjetlosti, temperature kondenzacije i trajanja svakog segmenta izravno će promijeniti naprezanje starenja i učiniti rezultate ispitivanja neusporedivima.

Zaključak

Otpornost premaza i boja na vremenske uvjete ključni je pokazatelj za procjenu kvalitete proizvoda za vanjske premaze. Tradicionalni testovi prirodne izloženosti imaju duge cikluse i teško se mogu mjeriti s brzim ritmom iteracije istraživanja i razvoja modernih proizvoda za premaze. Komora za ubrzano UV ispitivanje vremenskih uvjeta koristi UV lampe za simuliranje sunčevog zračenja i kondenzirane vlage za simuliranje rose i kiše, ostvarujući ubrzano starenje pod programabilnim cikličkim sekvencama. Može usporediti razlike u otpornosti na vremenske uvjete različitih premaza u kratkom razdoblju. LISUN UV-263LS Komora za ispitivanje ubrzanog UV vremenskih uvjeta Ima podesivu ozračenost i stabilnu kontrolu temperature i vlažnosti. Kompatibilan je s više domaćih i međunarodnih standarda ispitivanja otpornosti premaza na vremenske uvjete i može dovršiti ubrzanu procjenu otpornosti na vremenske uvjete za vanjske arhitektonske boje, premaze za drvo, industrijske završne premaze i razne druge boje i premaze, pružajući podršku ispitivanju za razvoj formulacija, inspekciju kvalitete proizvoda i ispitivanje sukladnosti. U praktičnom radu ispitivanja, ispitivači moraju standardizirati pripremu panela, strogo se pridržavati standarda za postavljanje ciklusa ispitivanja, provoditi redovitu kalibraciju i održavanje opreme, u potpunosti razumjeti granice mogućnosti UV komore za ubrzano starenje i uspoređivati ​​podatke o ubrzanom starenju s rezultatima prirodne izloženosti, kako bi znanstveno i objektivno procijenili trajnost premaza i boja na vremenske uvjete.