GB/T 16422.2-1999

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1范圍

GB/T 16422.2-1999規(guī)定了塑料實驗室氙弧燈光源的暴露試驗方法。通則在GB/T 16422.1中給出。

2引用標(biāo)準(zhǔn)

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GB/T 15596-1995 塑料暴露于玻璃下日光或自然氣候或人工光后顏色和性能變化的測定(eqv IS0 4582:1980)

GB/T 16422.1-1996塑料實驗室光源暴露試驗方法第1部分：通則(eqv IS0 4892. 1-1994)

3原理

3.1 配備了合適濾光器的氙弧燈維護(hù)得當(dāng)時，其產(chǎn)生的輻射類似于地面日光的紫外和可見區(qū)的光譜能量分布。

3.2把試樣暴露于規(guī)定的環(huán)境條件下的光源。

3.3試驗程序可以包括測定試樣表面的輻照度和輻照量。

3.4建議采用一種已知性能的類似材料作為參考，與受試材料同時暴露。

3.5不同型號的裝置所得的試驗結(jié)果不宜進(jìn)行比較，除非受試材料在這些裝置間的重現(xiàn)性已被確定。

4試驗裝置

4.1光源

4.1.1 石英套管的氙弧燈的光譜范圍包括波長大于270 nm的紫外光、可見光和紅外輻射。為了模擬直接的自然暴露，輻射光源必須過濾.以便提供與地球上的日光相似的光譜能量分布(方法A)，見表1。

采用可減少波長320 nm以下光譜輻照度的濾光器來模擬透過窗玻璃濾光后的日光(方法B)，見表2。

當(dāng)加熱試樣對光化學(xué)反應(yīng)速度有不利影響，或在自然暴露下并不會引起熱老化時，可以使用附加的濾光器來減少非光化作用的紅外能量。

氙弧燈和濾光器的特性在使用時會因老化而變化，因此應(yīng)定時更換。此外，氙弧燈和濾光器積聚污垢時也會改變其特性，因此應(yīng)定時清洗。氙弧燈和濾光器的更換和清洗應(yīng)按制造廠家的說明進(jìn)行。

4.1.2經(jīng)濾光的氙弧燈光源的紫外光輻射分布和允差列于表1和表2。表1列出的適用于人工氣候老化(方法A)，表2列出的適用于透過窗玻璃日光的模擬暴露(方法B)。

4.1.3波長290～800 nm之間的通帶，選擇550 W/m2的輻照度用作暴露試驗時參考，這不一定是優(yōu)選的輻照度。若經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商，也可以選擇其他的輻照度，但應(yīng)在試驗報告中說明所選擇的輻照度和通帶。

4.1.4在平行于燈軸的試樣架平面上的試樣，其表面上任意兩點之間的輻照度差別不應(yīng)大于10%。如果不能達(dá)到這種要求，應(yīng)定期變換試樣的位置，以保證試樣在任意部位上有相同的暴露量。

注：只要所用試驗箱(4.2)的設(shè)計準(zhǔn)確，光譜輻照度可以是對時間的平均值。

 

4.2試驗箱

試驗箱內(nèi)有一個框架，該框架能按需要帶動試樣架轉(zhuǎn)動，使試樣表面空氣流通以便溫度的控制。應(yīng)相對于試樣來確定輻射光源的位置，使試樣表面的輻照度符合4.1.3和4.1.4的規(guī)定。

如果氙弧燈在工作時產(chǎn)生臭氧，應(yīng)把燈與試樣和操作人員隔離。如果空氣流中存在臭氧，應(yīng)抽風(fēng)把它直接排出戶外。為了減少燈的偏心影響，或者在同一個試驗箱中為增加輻照度而使用多支燈時，為改進(jìn)暴露的均勻性，可以讓框架攜帶試樣圍繞光源轉(zhuǎn)動。如有需要，可定期變換每件試樣的位置。

可以讓試樣架也圍繞其自身的軸心轉(zhuǎn)動，以使試樣架上本來并不直接暴露的面能夠直接暴露在光源的輻射下。

可以設(shè)定程序利用熄滅光源而得到黑暗循環(huán)，以模擬無日光輻射時的受控暴露條件。

無論使用何種操作方式或設(shè)定程序，都應(yīng)在報告中詳細(xì)說明。

4.3輻射儀

使用的輻射儀應(yīng)符合GB/T 16422. 1-1996中5.2的規(guī)定。

4.4黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計或黑板溫度計

使用的黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計或黑板溫度計應(yīng)符合GB/T 16422.1--1996中5.1.5的規(guī)定。

4.5控濕裝置

一 試樣表面流通空氣的相對濕度應(yīng)予以控制，并用適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行測量，該儀器在箱內(nèi)應(yīng)不受燈輻射的影響。

4.6噴水系統(tǒng)

在規(guī)定條件下，可用蒸餾水或軟化水間歇地噴淋試樣表面。噴水系統(tǒng)應(yīng)由不污染用水的惰性材料制成。噴水不應(yīng)在試樣面上留下明顯的污跡和沉淀物，水的固體含量小于1mglL或水的電導(dǎo)率小于5us/cm。使用蒸餾、去離子和反滲透方法能得到符合質(zhì)量要求的水。在試驗報告中要說明水的pH值。

4.7試樣架

試樣架可以是有背板或無背板形式。應(yīng)采用不影響試驗結(jié)果的惰性材料(例如鋁合金或不銹鋼)制成。與試樣接觸的物件不應(yīng)使用黃銅、鋼或銅。使用有背板的暴露，可能會影響試驗結(jié)果，特別是對透明試樣，因此應(yīng)由有關(guān)方面商定。

4.8評定性能變化的設(shè)備

用于評定試樣暴露后性能變化的設(shè)備應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(見GB/T 15596)。

5試樣

參見GBlT 16422.1。

6試驗條件

6.1 黑標(biāo)準(zhǔn)溫度或黑板溫度

選擇以下兩種黑標(biāo)準(zhǔn)溫度用作暴露試驗時參考：

65℃士3℃或100℃士3℃

注：較高的溫度是為特殊試驗而設(shè)，它有可能使試樣更加容易經(jīng)受熱降解而影響試驗結(jié)果。以上溫度并不一定是優(yōu)選的試驗溫度，當(dāng)有關(guān)方面協(xié)商一致時，也可以選擇其他溫度，但應(yīng)在試驗報告中說明。

如果使用噴水，在無水周期內(nèi)應(yīng)保持溫度恒定。如果溫度計不能達(dá)到規(guī)定溫度，應(yīng)在試驗報告中說明在無水期間所達(dá)到的*高溫度。

暴露裝置即使以交替方式工作，黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計也應(yīng)以連續(xù)方式進(jìn)行測量。如果使用黑板溫度計，應(yīng)在試驗報告中說明溫度計的類型、安置方式和所選擇的工作溫度。

6.2相對濕度

試驗所用的相對濕度應(yīng)由有關(guān)方面商定。但是，*好選用以下任一種條件：(50土5)%或(65±5)%

注：因為不同顏色和厚度的試樣的溫度不同，所以試驗箱內(nèi)測得的相對濕度不一定等于試樣表面鄰近空氣的相對

濕度。

6.3噴水周期

試驗所用的噴水周期應(yīng)由有關(guān)方面商定。但是*好選用以下的噴水周期：

每次噴水時間：18 min士0.5 min

兩次噴水之間的無水時間：102 min士0.5 min

'6.4黑暗周期

6.1和6.3所規(guī)定的條件適用于連續(xù)光照的試驗。黑暗周期可選用更復(fù)雜的循環(huán)周期，比如具有較

高相對濕度的黑暗周期，在該周期內(nèi)提高試驗箱溫度并形成凝露。

應(yīng)在試驗報告中說明黑暗周期循環(huán)試驗的具體條件。

7試驗步驟

7.1試樣固定

將試樣以不受任何外加應(yīng)力的方式固定于試樣架上，每件試樣應(yīng)作不易消除的標(biāo)記，標(biāo)記不應(yīng)標(biāo)在后續(xù)試驗要用的部位上。為了檢查方便，可以設(shè)計試樣放置的布置圖。

如果必要，在試樣被用于測定顏色和外觀的變化試驗時，在整個試驗期間可用不透明物遮蓋每個試樣的一部分，以比較遮蓋面與暴露面，這對于檢查試樣的暴露過程是有用的。但試驗結(jié)果應(yīng)以試樣暴露面與保存在暗處的對照試樣的比較為準(zhǔn)。

7.2暴露

在試樣投入試驗箱前，應(yīng)保證設(shè)備是在所選定的試驗條件下運轉(zhuǎn)(見第6章)，在試驗過程中應(yīng)保持恒定。

試樣暴露應(yīng)達(dá)到規(guī)定的暴露期。如果需要，可將輻照度測定裝置同時暴露。*好是經(jīng)常變換試樣的位置，以減少任何暴露的局部不均勻性。變換試樣的位置時，應(yīng)保持試樣初始固定時的取向。

如果需要取出試樣作定期檢查，應(yīng)注意不要觸摸或破壞試樣表面。檢查后，試樣應(yīng)按原狀放回各自試樣架或試驗箱，保持試驗表面的取向與檢查前一致。

7.3輻射暴露的測量

如果使用光劑量測量儀，它的安裝應(yīng)使輻射計能夠顯示試樣暴露面上的輻照度。

對于所選擇的通帶，在暴露周期內(nèi)的輻照度，用在暴露平面上單位面積的入射光譜輻射能量表示，單位是焦耳每平方米。

7.4試樣暴露后性能變化的測定

按GB/T 15596的規(guī)定進(jìn)行。

8試驗報告

參照GB/T 16422.1。

A1 空氣冷卻氙弧燈裝置

附錄A

(提示的附錄)

氙弧燈裝置

A1.1 說明及使用條件

A1.1.1所用的試驗裝置配備有一支或多支空氣冷卻氙弧燈作為輻射光源。在不同規(guī)格和類型的裝置中，使用不同類型和規(guī)格的燈，這些燈具有不同的工作功率范圍。

在不同類型的暴露裝置中，燈的功率可能是不同的。當(dāng)試樣在試樣架上暴露時，試樣暴露面上的輻照度應(yīng)處于規(guī)定的水平。

Al.1.2輻射系統(tǒng)由一支固定在試驗箱中心的氙弧燈或者對稱排列的三支燈組成，這視裝置的類型而定。吸熱系統(tǒng)可以使用以下一種或者全部組件構(gòu)成：一個空氣或水冷的吸熱器(紫外和可見光反射鏡可與吸熱器相連以反射光輻射)，一個或多個石英套管可使壓縮空氣循環(huán)流過內(nèi)套管，水流過同心石英套管之間。所有冷卻空氣應(yīng)排到實驗室建筑物外。也可在石英套管的內(nèi)表面涂復(fù)一層紅外反射涂層，以進(jìn)一步減少燈發(fā)出的熱量并防止部分熱量進(jìn)入試驗箱。

人工氣候老化試驗方法(方法A)要求對光源進(jìn)行濾光，使試樣接受到與地面日光相近的光譜低端截止值的光照。配備一支氙弧燈的裝置，使用石英濾光器，該濾光器上涂有特種涂層，外面套上限制紫外光的套管。配備三支燈的裝置，在兩個同心石英套管外西加上特種紫外玻璃，這些特種紫外玻璃濾光器各排列在三分之一的圓柱面上，構(gòu)成一個完整的圓柱狀外套，處于中心的光學(xué)系統(tǒng)和試樣架之間。

透過窗玻璃日光試驗方法(方法B)要求對來自光源的光進(jìn)行濾光，使試樣接受到與透過窗玻璃的日光相近的光譜低端截止值的光照。配備一支燈的裝置，使用上面所述的紅外吸收濾光器，或者使用特種涂層涂復(fù)在石英濾光器上，該涂層能使紫外截止值約等于透過窗玻璃的日光的紫外截止值，濾光器上還要配以外套管。配備三支燈的裝置在兩個同心石英套管外面加上窗玻璃。這些窗玻璃濾光器各排列在三分之一的圓柱面上，構(gòu)成一個完整的圓柱狀外套，處于中心的光學(xué)系統(tǒng)和試樣架之間。

紅外吸收濾光器和窗玻璃濾光器的透光率都會隨使用時間而變化。因此，這些濾光器使用4 000 h以后應(yīng)報廢，或者要按照設(shè)備的使用說明書加以處理。

在配備一支或多支空氣冷卻的氙弧燈的試驗裝置中，使用各種濾光器的組合有可能產(chǎn)生超出GB/T 16422本部分規(guī)定范圍的各種時均光譜分布。

在所述類型的試驗裝置中，通過幾種方法可以達(dá)到4.1.3提出的供參考用所選定的輻照度。有的裝置要求試樣架繞其垂直軸心轉(zhuǎn)動，依照GB/T 16422.1所述裝配在試樣平面上的輻肘計測得290～400 nm紫外光范圍內(nèi)的輻照度的均值，在方法A的情況下要達(dá)到60 W/rr12;在方法B的情況下要達(dá)到50 W/rr12。以試樣繞其垂直軸轉(zhuǎn)動和試樣不動這兩種方式運轉(zhuǎn)的具有內(nèi)部可調(diào)控輻照度的裝置，不管是一支或三支燈的，都應(yīng)達(dá)到上述輻照度。當(dāng)所規(guī)定的輻照度值不再能達(dá)到時，氙弧燈就應(yīng)報廢。

對于燈的功率可以在大范圍內(nèi)改變的裝置，不管試樣架轉(zhuǎn)動與否，紫外輻照度規(guī)定值的調(diào)節(jié)與操作方式無關(guān)。當(dāng)設(shè)定的光譜輻照度不再能通過自動控制達(dá)到時，氙弧燈就應(yīng)報廢。

A1.1.3按本標(biāo)準(zhǔn)使用的裝置配有倒數(shù)計時器來控制暴露時間。有些裝置還配有輻射計，當(dāng)設(shè)定的輻射暴露達(dá)到時，就關(guān)閉該裝置。

Al.2溫度和濕度控制

Al.2.1 由于有些塑料對溫度敏感，在采用本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的試驗中，準(zhǔn)確和嚴(yán)密地控制溫度是極為重要的。溫度由黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計測量，此溫度計裝在轉(zhuǎn)動的試樣架上，其表面與試樣處于相同的相應(yīng)位置上，并受到相同的試驗影響。

A1.2.2通風(fēng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的空氣流流經(jīng)試驗箱和試樣，通過試驗箱中暖空氣與箱外的冷空氣混合后再循環(huán)進(jìn)入箱內(nèi)而自動控制空氣的溫度。在一些裝置中，選用黑標(biāo)準(zhǔn)溫度來進(jìn)行自動控制。

在一些類型的裝置中，可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速使黑標(biāo)準(zhǔn)溫度和試驗箱溫度之間的差值保持恒定，即使紫外輻照度不同時也保持恒定。

A1,2.3試樣架可以是垂直的或者是傾斜的，裝在一個轉(zhuǎn)動的圓柱形框架上。框架以(2～7)，/min(依裝置類型而定)轉(zhuǎn)速繞燈轉(zhuǎn)動，燈位于各試樣架暴露區(qū)的水平及垂直的軸心上。

A1.2.4根據(jù)不同類型的裝置，試驗箱的空氣調(diào)節(jié)可通過用超聲增濕器把濕氣加入空氣中，或者用噴霧器把水霧噴入空氣流。在試驗箱中的相對濕度可用電容式傳感器或者接觸式濕度計測量和控制。

A2水冷卻氙弧燈裝置

A2.1說明及使用條件

A2.1.1 所用的試驗裝置配備有一支水冷卻氙弧燈作為輻射光源。雖然所用的氙燈都屬于同種類型，但是在各種不同規(guī)格和類型的裝置中，所使用的不同規(guī)格的燈有不同的功率范圍。在各種型號的暴露裝置中，每一種裝置的試樣框架的直徑、燈的規(guī)格和燈的功率都可能是不同的。當(dāng)試樣在試樣架上暴露時，試樣表面上的輻照度應(yīng)處于規(guī)定的水平。

A2.1.2使用的氙弧燈是由一支氙弧燈管，一個內(nèi)層玻璃濾光罩和一些必要的醌件組成。對于人工氣候老化(方法A)，使用硼硅玻璃內(nèi)外濾光罩，使試樣上的輻照度的光譜低端的截止值與地面日光的值相近。對于透過窗玻璃的日光的試驗方法(方法B)，使用的是一個硼硅玻璃內(nèi)濾光罩和一個鈉鈣玻璃外濾光罩，使試樣上的輻照度的光譜低端的截止值與透過窗玻璃的日光的值相近。也有其他的玻璃濾光罩，具有不同的光譜截止值。由于透光率會變化(日曬作用)，外濾光罩使用2 000 h后應(yīng)報廢，而內(nèi)濾光罩只能用400 h。

在方法A的情況下，當(dāng)340 nm的光譜輻照度選定為o.50 W/(rr12.nm)時，在方法B的情況下，在420 nm的光譜輻照度選定為1.25 W/(rri2.nm)時，可以達(dá)到4.1.3所提出的輻照度，即在290 nm≤A≤800 nm的波長范圍內(nèi)為550 W/n12。

由于光強度隨使用時間而降低，當(dāng)規(guī)定的光譜輻照度不能再通過自動控制達(dá)到時，氙弧燈管就應(yīng)報廢。

A2.1.3所有類型的氙弧燈暴露裝置都配備有合適的觸發(fā)器、電抗變壓器和指示及控制設(shè)備來手動或自動控制燈的功率。對于手動控制的裝置，燈的功率應(yīng)周期性地調(diào)節(jié)，以保持規(guī)定的光譜輻照度。

A2.1.4為了冷卻氙弧燈，用蒸餾水或去離子水以至少378,5 L/h酌流量流經(jīng)燈的部件。為了防止污染及減少形成沉積物，可用一個貼近燈前部的混合床式去離子器把水純化。燈的再循環(huán)冷卻水用熱交換器冷卻并防止污染，可用自來水或制冷劑作為熱交換介質(zhì)。

A2.1.5本標(biāo)準(zhǔn)使用的裝置配備有一個倒數(shù)計時器來控制暴露時間。有些裝置還配有一個光監(jiān)控器，使預(yù)設(shè)的輻射暴露一達(dá)到就馬上關(guān)閉裝置。

A2.2溫度和濕度控制

A2.2.1 由于有些塑料對溫度敏感，在按照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的試驗中，準(zhǔn)確和嚴(yán)密地控制溫度是至關(guān)重要的。溫度的測量和控制使用黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計或黑板溫度計。溫度計裝在轉(zhuǎn)動的試樣架上，其表面與試樣處于相同的相應(yīng)位置上，并受到相同的試驗影響。

A2.2.2暴露裝置置于隔熱箱中，以減少任何室溫變化的影響。通風(fēng)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的空氣流流經(jīng)試驗箱和試樣，空氣的溫度由再循環(huán)的試驗箱中暖空氣與箱外的冷空氣混合而自動控制。為了達(dá)到規(guī)定的黑標(biāo)準(zhǔn)溫度或黑板溫度并保持規(guī)定的干球溫度恒定，必要時可以調(diào)節(jié)和控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

A2.2.3試樣架裝在一個垂直或傾斜的圓柱形框架或轉(zhuǎn)動架上，轉(zhuǎn)動架以1 r/min轉(zhuǎn)速繞燈轉(zhuǎn)動，燈位于試樣架暴露區(qū)的水平及垂直的軸心上。