粉末喷涂铝型材耐候性测试方法研究.doc

粉末喷涂铝型材耐候性测试方法研究 介绍了粉末喷涂铝型材老化测试的国内外发展现状及测试方法 。 针对粉末喷涂铝板，重点研究了 3 种实验室加速耐候老化测试 QUV (UVA 灯管 ) 、 QUV (UVB 灯管 ) 和 Q- Sun 与佛罗里达户外曝晒测试之间的比较 。 分析了 3 种加速老化试验方法与佛罗里达户外曝晒光泽变化结果的相关性，并以此为例，分析多少小时加速试验结果和 1 年佛罗里达曝晒结果相当 。 关键词:粉末喷涂;耐候性;紫外测试;氙灯测试;佛罗里达曝晒;铝型材 1 引言 近年来，随着我国建设步伐的加快，铝合金建筑型材市场有了长足的发展 。 目前，我国已成为世界上铝合金建筑型材第一生产大国 。 与其它材料一样，当铝合金建筑型材受到大气条件下光照 、 温度 、 潮湿等因素的影响，会产生褪色 、 粉化 、 开裂 、 起泡 、 表面剥落等老化现象，从而影响到产品的性能和美观 。 因此铝合金建筑型材的耐候性是产品开发和质量控制的一个重要指标 。 粉末喷涂铝型材的老化测试包括户外大气测试和实验室加速测试 2 种方法 。 国内有专门的铝型材行业的大气老化标准 GB 5237.4 — 2004 [1] , 国际上常用的户外曝晒标准有欧洲 Qualicoat 第 10 版 [2] 、 美国建筑制造业协会 AAMA 2603 — 02 [3] 、 AAMA 2604 — 02 [4] 、 AAMA2605 — 02 [5] 、 英国 BS 6496 [6] 等 。 户外曝晒的测试时间相对较长，大部分制造商不愿意用几年的时间来观察一种新产品的设计是否确实得到改进，所以有必要进行实验室加速老化测试 。 在加速老化测试方面，除少数的日本企业仍沿用碳弧灯外，主流的测试方法有紫外( QUV )和氙灯( Q-Sun ) 2 种，其中紫外测试主要使用 UVA 灯管和 UVB 灯管 。 2 试验目的 本文试验的目的是为了比较 QUV ( UVA 灯管) 、 QUV ( UVB 灯管) 、 Q-Sun 这 3 种实验室加速老化测试方法与佛罗里达户外曝晒之间的关系，分析哪种加速试验方法更适合于材料何种性能的测试，并通过试验数据及数学计算，找出 3 种加速老化试验时间与佛罗里达户外曝晒时间的对比关系，帮助业内人士了解如何通过试验找出自己产品的加速因子 。 3 实验室加速老化原理 实验室加速老化测试主要使用氙灯和紫外 2 种测试设备，但它们的测试原理完全不同 。 下面通过介绍 Q-Lab 公司的 Q-Sun 氙灯试验箱和 QUV 紫外试验机的特点来分析氙灯和紫外设备的测试原理 。 3.1 氙灯试验箱的老化原理 氙灯试验箱可以模拟全光谱太阳光，包括紫外线 、 可见光和红外线 。 氙灯光谱有 2 个影响因素:滤光系统和光源稳定性 。 氙灯产生的光谱必须经过过滤来减少不需要的光谱成分 。 使用不同类型的玻璃过滤器可得到不同的光谱 。 过滤器的使用取决于被测材料和材料的最终使用条件 。 经不同过滤器过滤后得到的光谱中紫外线的短波段的量不同，这将在很大程度上影响老化的速度和类型 。 经常使用的过滤器有 3 种类型:日光 、 窗玻璃和紫外延伸过滤器 。 本次试验中，采用日光过滤器，图 1 显示了这种过滤器产生的光谱，同时也显示了从 295 ~ 400 nm 之间的紫外线短波段的光谱 。 大多数氙灯检测设备通 过水喷淋或湿度控制系统来模拟潮湿的影响 。 水喷淋可很好地模拟热冲击和机械侵蚀 。 在测试系统中，为了防止水对样品的污染，使用高纯度的去离子水是非常必要的 。 图 1 配备有日光过滤器的 Q — Sun 光谱和太阳光谱之间的关系 3.2 紫外试验机的老化原理 QUV 利用荧光紫外线灯来模拟太阳光对耐久性材料造成的损害 。 紫外灯在电学原理上与普通照明用的灯管很相似，但它主要发射紫外光而非可见光 。 对于不同的应用条件，需要不同类型的灯管产生不同的光谱 。 UVA-340 灯管对太阳光的紫外短波段光线模拟效果好 。 UVA-340 的光谱能量分布( SPD )在太阳光的截止点到大约 360 nm 范围内与太阳光谱能够很好地吻合(见图 2 ) 。 图 2 UVA 一 340 光谱与夏天正午太阳光谱比较 图 3 UVB 一 313 及 Fs 一 40 光谱与太阳光谱比较 UVB-313 灯管(见图 3 )在 QUV 中也被广泛应用 。 它们对材料产生的老化影响比 UVA-340 灯管更快，但它比太阳光截止点更短的波长可能会对许多材料产生不切实际的结果 。 UVA-340 灯管对太阳光紫外短波段的模拟效果是最佳的 。 UVB-313 灯管利用紫外线的短波段达到最快加速老化的目的，对特别经久耐用的材料的检定或质量控制非常有用 。 加热 QUV 测试室