GB/T 16422.2-1999

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1范圍

GB/T 16422.2-1999規(guī)定了塑料實(shí)驗(yàn)室氙弧燈光源的暴露試驗(yàn)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(cè)定(eqv IS0 4582:1980)

GB/T 16422.1-1996塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)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(shí)，其產(chǎn)生的輻射類似于地面日光的紫外和可見(jiàn)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(yàn)程序可以包括測(cè)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(shí)暴露。

3.5不同型號(hào)的裝置所得的試驗(yàn)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(yàn)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(zhǎng)大于270 nm的紫外光、可見(jiàn)光和紅外輻射。為了模擬直接的自然暴露，輻射光源必須過(guò)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(jiàn)表1。

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

當(dāng)加熱試樣對(duì)光化學(xué)反應(yīng)速度有不利影響，或在自然暴露下并不會(huì)引起熱老化時(shí)，可以使用附加的濾光器來(lái)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(shí)會(huì)因老化而變化，因此應(yīng)定時(shí)更換。此外，氙弧燈和濾光器積聚污垢時(shí)也會(huì)改變其特性，因此應(yīng)定時(shí)清洗。氙弧燈和濾光器的更換和清洗應(yīng)按制造廠家的說(shuō)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(guò)窗玻璃日光的模擬暴露(方法B)。

4.1.3波長(zhǎng)290～800 nm之間的通帶，選擇550 W/m2的輻照度用作暴露試驗(yàn)時(shí)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(yàn)報(bào)告中說(shuō)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(diǎn)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(yàn)箱(4.2)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，光譜輻照度可以是對(duì)時(shí)間的平均值。

4.2試驗(yàn)箱

試驗(yàn)箱內(nèi)有一個(gè)框架，該框架能按需要帶動(dòng)試樣架轉(zhuǎn)動(dòng)，使試樣表面空氣流通以便溫度的控制。應(yīng)相對(duì)于試樣來(lái)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(shí)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(gè)試驗(yàn)箱中為增加輻照度而使用多支燈時(shí)，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(dòng)。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(dòng)，以使試樣架上本來(lái)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(wú)日光輻射時(shí)的受控暴露條件。

無(wú)論使用何種操作方式或設(shè)定程序，都應(yīng)在報(bào)告中詳細(xì)說(shuō)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(jì)或黑板溫度計(jì)

使用的黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)或黑板溫度計(jì)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(duì)濕度應(yīng)予以控制，并用適當(dāng)?shù)膬x器進(jìn)行測(cè)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(yàn)報(bào)告中要說(shuō)明水的pH值。

4.7試樣架

試樣架可以是有背板或無(wú)背板形式。應(yīng)采用不影響試驗(yàn)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(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，特別是對(duì)透明試樣，因此應(yīng)由有關(guān)方面商定。

4.8評(píng)定性能變化的設(shè)備

用于評(píng)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(jiàn)GB/T 15596)。

5試樣

參見(jiàn)GBlT 16422.1。

6試驗(yàn)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(yàn)時(shí)參考：

65℃士3℃或100℃士3℃

注：較高的溫度是為特殊試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果。以上溫度并不一定是優(yōu)選的試驗(yàn)溫度，當(dāng)有關(guān)方面協(xié)商一致時(shí)，也可以選擇其他溫度，但應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明。

如果使用噴水，在無(wú)水周期內(nèi)應(yīng)保持溫度恒定。如果溫度計(jì)不能達(dá)到規(guī)定溫度，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明在無(wú)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(jì)也應(yīng)以連續(xù)方式進(jìn)行測(cè)量。如果使用黑板溫度計(jì)，應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明溫度計(jì)的類型、安置方式和所選擇的工作溫度。

6.2相對(duì)濕度

試驗(yàn)所用的相對(duì)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?yàn)椴煌伾秃穸鹊脑嚇拥臏囟炔煌栽囼?yàn)箱內(nèi)測(cè)得的相對(duì)濕度不一定等于試樣表面鄰近空氣的相對(duì)

濕度。

6.3噴水周期

試驗(yàn)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(shí)間：18 min士0.5 min

兩次噴水之間的無(wú)水時(shí)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(yàn)。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(duì)濕度的黑暗周期，在該周期內(nèi)提高試驗(yàn)箱溫度并形成凝露。

應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中說(shuō)明黑暗周期循環(huán)試驗(yàn)的具體條件。

7試驗(yàn)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(yàn)要用的部位上。為了檢查方便，可以設(shè)計(jì)試樣放置的布置圖。

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

7.2暴露

在試樣投入試驗(yàn)箱前，應(yīng)保證設(shè)備是在所選定的試驗(yàn)條件下運(yùn)轉(zhuǎn)(見(jiàn)第6章)，在試驗(yàn)過(guò)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(cè)定裝置同時(shí)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(shí)，應(yīng)保持試樣初始固定時(shí)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(yàn)箱，保持試驗(yàn)表面的取向與檢查前一致。

7.3輻射暴露的測(cè)量

如果使用光劑量測(cè)量?jī)x，它的安裝應(yīng)使輻射計(jì)能夠顯示試樣暴露面上的輻照度。

對(duì)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(cè)定

按GB/T 15596的規(guī)定進(jìn)行。

8試驗(yàn)報(bào)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(shuō)明及使用條件

A1.1.1所用的試驗(yàn)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(shí)，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(yàn)箱中心的氙弧燈或者對(duì)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(gè)空氣或水冷的吸熱器(紫外和可見(jiàn)光反射鏡可與吸熱器相連以反射光輻射)，一個(gè)或多個(gè)石英套管可使壓縮空氣循環(huán)流過(guò)內(nèi)套管，水流過(guò)同心石英套管之間。所有冷卻空氣應(yīng)排到實(shí)驗(yàn)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(yàn)箱。

人工氣候老化試驗(yàn)方法(方法A)要求對(duì)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(gè)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(gè)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(guò)窗玻璃日光試驗(yàn)方法(方法B)要求對(duì)來(lái)自光源的光進(jìn)行濾光，使試樣接受到與透過(guò)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(guò)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(gè)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(gè)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(huì)隨使用時(shí)間而變化。因此，這些濾光器使用4 000 h以后應(yīng)報(bào)廢，或者要按照設(shè)備的使用說(shuō)明書(shū)加以處理。

在配備一支或多支空氣冷卻的氙弧燈的試驗(yàn)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(shí)均光譜分布。

在所述類型的試驗(yàn)裝置中，通過(guò)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(dòng)，依照GB/T 16422.1所述裝配在試樣平面上的輻肘計(jì)測(cè)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(dòng)和試樣不動(dòng)這兩種方式運(yùn)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(shí)，氙弧燈就應(yīng)報(bào)廢。

對(duì)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(dòng)與否，紫外輻照度規(guī)定值的調(diào)節(jié)與操作方式無(wú)關(guān)。當(dāng)設(shè)定的光譜輻照度不再能通過(guò)自動(dòng)控制達(dá)到時(shí)，氙弧燈就應(yīng)報(bào)廢。

A1.1.3按本標(biāo)準(zhǔn)使用的裝置配有倒數(shù)計(jì)時(shí)器來(lái)控制暴露時(shí)間。有些裝置還配有輻射計(jì)，當(dāng)設(shè)定的輻射暴露達(dá)到時(shí)，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(duì)溫度敏感，在采用本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的試驗(yàn)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(jì)測(cè)量，此溫度計(jì)裝在轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)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(yàn)箱和試樣，通過(guò)試驗(yàn)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(dòng)控制空氣的溫度。在一些裝置中，選用黑標(biāo)準(zhǔn)溫度來(lái)進(jìn)行自動(dòng)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(yàn)箱溫度之間的差值保持恒定，即使紫外輻照度不同時(shí)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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，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(yàn)箱的空氣調(diào)節(jié)可通過(guò)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(yàn)箱中的相對(duì)濕度可用電容式傳感器或者接觸式濕度計(jì)測(cè)量和控制。

A2水冷卻氙弧燈裝置

A2.1說(shuō)明及使用條件

A2.1.1 所用的試驗(yàn)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(hào)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(shí)，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(gè)內(nèi)層玻璃濾光罩和一些必要的醌件組成。對(duì)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(duì)于透過(guò)窗玻璃的日光的試驗(yàn)方法(方法B)，使用的是一個(gè)硼硅玻璃內(nèi)濾光罩和一個(gè)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(guò)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(huì)變化(日曬作用)，外濾光罩使用2 000 h后應(yīng)報(bào)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(shí)，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(shí)，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(zhǎng)范圍內(nèi)為550 W/n12。

由于光強(qiáng)度隨使用時(shí)間而降低，當(dāng)規(guī)定的光譜輻照度不能再通過(guò)自動(dòng)控制達(dá)到時(shí)，氙弧燈管就應(yīng)報(bào)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(lái)手動(dòng)或自動(dòng)控制燈的功率。對(duì)于手動(dòng)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(gè)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(lái)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(gè)倒數(shù)計(jì)時(shí)器來(lái)控制暴露時(shí)間。有些裝置還配有一個(gè)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(duì)溫度敏感，在按照本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的試驗(yàn)中，準(zhǔn)確和嚴(yán)密地控制溫度是至關(guān)重要的。溫度的測(cè)量和控制使用黑標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)或黑板溫度計(jì)。溫度計(jì)裝在轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)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(yàn)箱和試樣，空氣的溫度由再循環(huán)的試驗(yàn)箱中暖空氣與箱外的冷空氣混合而自動(dòng)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(shí)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(gè)垂直或傾斜的圓柱形框架或轉(zhuǎn)動(dòng)架上，轉(zhuǎn)動(dòng)架以1 r/min轉(zhuǎn)速繞燈轉(zhuǎn)動(dòng)，燈位于試樣架暴露區(qū)的水平及垂直的軸心上。