Hodnocení trvanlivosti nátěrů a barev pomocí UV akcelerované zkušební komory pro povětrnostní podmínky

Abstraktní

Pokud jsou nátěry a barvy dlouhodobě vystaveny venkovnímu prostředí, jsou nepřetržitě vystaveny slunečnímu ultrafialovému záření, dešťovému smývání, infiltraci rosy a teplotním cyklům, což postupně vede k poruchám stárnutí, jako je ztráta lesku, zabarvení, křídování, praskání a olupování. Přestože testy přirozeného venkovního prostředí poskytují výsledky blízké skutečným provozním podmínkám, celý zkušební cyklus často trvá několik let a nemůže splnit požadavky na účinnost vývoje receptur nátěrů, iterace produktů a testování shody. Zkušební komora pro urychlené zvětrávání UV je důležitým zařízením pro umělé simulované zrychlené testování zvětrávání. Její zkušební princip je založen na simulovaném zrychleném stárnutí v prostředí: UV lampy simulují sluneční záření, kondenzovaná vlhkost simuluje déšť a rosu. Materiály jsou umístěny do cyklických programů střídavě mezi vystavením světlu a vlhkosti a podléhají zrychlenému stárnutí při specifikovaných teplotách, aby se rychle získaly údaje o odolnosti proti povětrnostním vlivům. Soustředí se na... LISUN UV-263LS Tato práce popisuje princip fungování a hardwarové složení UV urychlené zkušební komory pro povětrnostní podmínky. V kombinaci s příslušnými normami v průmyslu nátěrů a barev představuje kompletní zkušební postup včetně přípravy vzorků, programování cyklů a hodnocení výkonu po stárnutí a analyzuje praktické použití tohoto zařízení v různých kategoriích nátěrů, jako jsou exteriérové ​​architektonické barvy, nátěry dřeva a vrchní nátěry automobilů. Poskytuje reference pro výzkumné a vývojové laboratoře nátěrů a instituce pro kontrolu kvality k hodnocení odolnosti vůči povětrnostním vlivům. 

Úvod

Jako materiály na ochranu povrchů a dekoraci se nátěry a barvy široce používají ve vnějších stěnách budov, venkovních dřevěných výrobcích, vnějších dílech automobilů, v antikorozní ochraně ocelových konstrukcí a v dalších oblastech. Odolnost nátěrových vrstev vůči povětrnostním vlivům přímo určuje životnost a vzhled výrobku. Ultrafialové paprsky v přirozeném slunečním světle jsou hlavní příčinou degradace organických nátěrů. UV fotony narušují molekulární řetězce polymerních pryskyřic a spouštějí fotooxidační reakce. Kondenzace rosy a infiltrace dešťových srážek způsobené střídáním dne a noci zároveň způsobují hydrolýzu při vysoké vlhkosti a vysoká teplota dále urychluje rychlost fotochemických reakcí. Na postupné degradaci nátěrových filmů působí několik faktorů společně. Tradiční testy venkovního prostředí vyžadují umístění testovacích panelů na otevřených testovacích místech. Pozorování zjevných jevů stárnutí trvá měsíce nebo i roky, takže je obtížné rychle porovnat rozdíly v odolnosti vůči povětrnostním vlivům mezi různými přísadami a pryskyřičnými systémy ve fázi screeningu formulací.

Technologie umělého urychleného zvětrávání dokáže v laboratořích reprodukovat hlavní destruktivní venkovní faktory a zkrátit zkušební cykly. Mezi takovými zařízeními simuluje UV komora pro urychlené zvětrávání hlavně tři klíčové faktory prostředí: UV záření, kondenzaci, vysokou vlhkost a teplotní výkyvy. Ve srovnání s xenonovými obloukovými komorami se více zaměřuje na fotodegradační účinky v UV pásmu a je velmi vhodná pro hodnocení jevů stárnutí, jako je křídování, ztráta lesku a praskání organických povlaků. LISUN UV-263LS Zkušební komora pro zrychlené UV povětrnostní podmínky je fluorescenční UV zkušební komora pro stárnutí. Lze ji naprogramovat pro střídání cyklů UV světla, kondenzace a vodní sprchy, aby se za kontrolovaných teplotních podmínek provedly zrychlené testy stárnutí nátěru. Během několika týdnů dokáže replikovat poškození stárnutím nátěru, ke kterému by venku docházelo po měsíce nebo dokonce roky. UV zrychlená zkušební komora pro stárnutí dokáže splňovat domácí i mezinárodní normy pro stárnutí nátěrů, včetně GB/T 23987-2009, GB/T 16422.3-2022, ASTM G154 a ISO 11507, a přizpůsobit se tak různým scénářům, jako je porovnání výzkumu a vývoje formulací, vstupní kontrola kvality a certifikační testy produktů.

UV-263LS_Zkušební komora pro UV stárnutí

Princip zrychleného stárnutí v zkušební komoře pro zrychlené UV záření

Princip testování UV komory pro urychlené povětrnostní podmínky je založen na simulovaném urychleném stárnutí v prostředí: UV lampy simulují sluneční záření, kondenzovaná vlhkost simuluje déšť a rosu. Materiály jsou umístěny do cyklických programů, ve kterých se střídá vystavení světlu a vlhkosti, a podléhají urychlenému stárnutí při specifikovaných teplotách, aby se rychle získaly údaje o odolnosti vůči povětrnostním vlivům. Celý proces stárnutí je koordinován třemi moduly: UV ozařování, kondenzační zvlhčování a regulace teploty. Modul UV ozařování využívá fluorescenční UV lampy k produkci ultrafialových paprsků ve specifických vlnových pásmech. Lampy UVA-340 mají spektra odpovídající UV oblasti venkovního slunečního záření a jsou vhodné pro konvenční simulaci povětrnostních vlivů; krátkovlnné lampy UVB-313 poskytují vyšší zářivou energii pro vysoce intenzivní urychlené screeningové testy. UV fotony bombardují polymery uvnitř nátěrových filmů, rozbíjejí chemické vazby pryskyřice, generují volné radikály a iniciují fotooxidační degradaci, což vede k povrchovým změnám, jako je snížení lesku a barevný posun.

Kondenzační modul generuje vodní páru ohřevem vodní nádrže ve spodní části komory. Poté, co se uvnitř skříně vytvoří teplotní rozdíl, vodní pára kondenzuje na ochlazeném povrchu vzorku do kapalného vodního filmu, čímž simuluje ranní rosu. Některé modely jsou vybaveny systémem vodního postřiku pro simulaci venkovního dešťového splachování. Vlhkost z rosy a deště proniká mikroskopickými póry nátěrů a urychluje hydrolýzu, čímž zesiluje poškození stárnutím způsobené UV zářením, což je nezanedbatelný faktor prostředí pro selhání venkovního nátěru. Všechny zkušební postupy se provádějí v kontrolovaných teplotních rozsazích. Odpovídající teploty jsou nastaveny pro fázi vystavení světlu a fázi kondenzace, aby se simulovaly environmentální charakteristiky letního slunečního záření a teplotní rozdíl mezi dnem a nocí. UV urychlená zkušební komora pro zvětrávání provádí cyklické programy napsané podle norem. Vzorky střídavě procházejí fázemi UV záření a kondenzace s vysokou vlhkostí v opakovaných cyklech, čímž se poškození stárnutím nahromaděné po dlouhou dobu v přírodním prostředí stlačuje do krátkých laboratorních zkušebních cyklů. Je třeba poznamenat, že UV urychlená zkušební komora simuluje hlavně vazebný efekt ultrafialového světla a vlhkosti a nemůže plně replikovat speciální venkovní faktory, jako jsou znečišťující látky v ovzduší, eroze písku a biologické napadení. Výsledky testů se používají hlavně pro relativní srovnání výkonu mezi vzorky.

Struktura hardwaru a specifikační parametry UV-263LS Zkušební komora pro zrychlené UV povětrnostní podmínky

Jedno LISUN UV-263LS UV zkušební komora pro urychlené povětrnostní podmínky má čtvercovou vnitřní konstrukci. Vnější skříň je vyrobena z vysoce kvalitního ocelového plechu válcovaného za studena s elektrostatickým stříkáním. Vnitřní dutina je odolná proti korozi a snadno se čistí. Zařízení je vybaveno 8 kusy 40W UVA-340 zářivkových UV lamp. Intenzitu ozáření lze plynule nastavit od 0.35 do 1.2 W/㎡. Soustava pro monitorování ozáření je vybavena pro monitorování intenzity UV výstupu v reálném čase a kompenzaci úbytku světla lampy v průběhu doby provozu. Systém regulace teploty řídí teplotu černého panelu komory v rozsahu okolní teploty +10 °C až 70 °C. Kondenzace se provádí ohřevem vodní nádrže za účelem generování vodní páry a relativní vlhkost uvnitř komory může dosáhnout nad 75 % relativní vlhkosti. Zařízení je vybaveno programovatelným regulátorem z tekutých krystalů, který umožňuje volnou úpravu doby svícení, doby kondenzace, doby postřiku a celkového počtu cyklů. Dobu testu lze nastavit od 0 do 999 hodin a lze zaznamenávat kompletní provozní data. Držák vzorků je vhodný pro standardní testovací panely s nátěry a může držet více skupin vzorků současně, čímž zajišťuje stabilní vzdálenost mezi vzorky a lampami, takže každý testovací panel dostává konzistentní UV záření a snižuje se chyba rozptylu testu. Níže uvedená tabulka uvádí klíčové specifikace hlavních modelů v... LISUN Zkušební komora pro zrychlené UV povětrnostní podmínky řady UV-263.

Implementační body pro zkoušku odolnosti nátěrů a barev vůči povětrnostním vlivům s využitím UV urychlené zkušební komory

Před provedením zkoušek odolnosti nátěrů a barev vůči povětrnostním vlivům pomocí UV zrychlené zkušební komory pro povětrnostní vlivy je nutné připravit zkušební panely v souladu s odpovídajícími normami. Vhodné podklady se vybírají na základě typů nátěrů: cementové desky se obecně používají pro venkovní architektonické barvy, odpovídající dřevěné podklady pro nátěry dřeva a za studena válcované ocelové plechy pro průmyslové vrchní nátěry. Stříkání nebo natírání štětcem se provádí přesně podle konstrukčních specifikací nátěrových hmot, tloušťka suchého filmu se kontroluje a úplné vytvrzení se provádí za standardních podmínek, aby se zajistilo úplné vytvrzení nátěrových filmů. Pro každou zkušební skupinu se připraví více paralelních panelů. Některé panely se používají pro odběr vzorků a detekci v pravidelných intervalech, zatímco nezestárlé originální referenční panely se ponechávají pro porovnání lesku a barevných rozdílů po zestárnutí. Povrchy panelů musí zůstat čisté, bez olejových skvrn a otisků prstů, aby se zabránilo vnesení dalších rušivých faktorů.

Připravené testovací panely se úhledně umístí na stojan vzorků v UV zkušební komoře pro urychlené povětrnostní podmínky tak, aby strany směřovaly k lampám. Mezi panely musí být vyhrazeny mezery a překrývající se stínění není povoleno. Testovací program je nastaven podle zvolené normy. Na příkladu normy GB/T 23987-2009 Barvy a laky - Expozice nátěrů umělým povětrnostním vlivům - Expozice zářivkovým UV lampám a vodě se nastaví teplota a doba trvání fáze UV ​​ozáření, teplota a doba trvání kondenzace pro kondenzační fázi, definují se doby celého cyklu a celkový počet zkušebních hodin. Spusťte zařízení v provozu. UV zkušební komora pro urychlené povětrnostní podmínky automaticky střídá procesy UV ozáření a kondenzace. Během provozu pravidelně kontrolujte parametry ozáření a teploty a sledujte hladinu vody v nádrži na vodu, abyste zajistili dostatečný přísun vody pro kondenzaci. V časových bodech uvedených v testovacím plánu vyjměte odpovídající panely, nechte je stabilizovat za standardních podmínek prostředí a poté otestujte míru zachování lesku nátěru, barevný rozdíl ΔE, stupeň křídování, stupeň prasklin, adhezi a další ukazatele. Zaznamenejte všechna data a porovnejte je s původními referenčními panely, abyste vyhodnotili stupeň stárnutí nátěru.

Kromě architektonických nátěrů je UV urychlená zkušební komora pro povětrnostní podmínky použitelná také pro mnoho organických nátěrových systémů, jako jsou barvy na dřevo, vrchní nátěry plastů a antikorozní nátěry. Ve fázi výzkumu a vývoje může UV urychlená zkušební komora pro povětrnostní podmínky rychle porovnat rozdíly v odolnosti proti povětrnostním vlivům mezi různými UV odolnými přísadami a pryskyřičnými formulacemi a prověřit formulace s lepšími vlastnostmi. Při kontrole kvality ověřuje, zda hotové nátěry splňují požadavky technických specifikací. Je třeba upřesnit, že výsledky získané z UV urychlené zkušební komory pro povětrnostní podmínky jsou relativní hodnoty odolnosti proti povětrnostním vlivům. Pokud je vyžadována skutečná životnost materiálů ve venkovním prostředí, musí být korelační kalibrace kombinována s testy přirozené expozice.

Body kontroly kvality údržby a testování zařízení

Údržba komory pro zkušební zkoušku UV zrychleného povětrnostního vlivu přímo ovlivňuje spolehlivost dat ze zkoušek povětrnostních vlivů na nátěry. Zářivky UV lampy s kumulativním počtem provozních hodin slábnou. Ozáření je nutné pravidelně sledovat. Pokud UV výkon nesplňuje standardní požadavky, je nutné lampy neprodleně vyměnit; stav lampy na základě jednoduchého osvětlení nelze použít k posouzení provozuschopnosti. Nádrž na kondenzační vodu je třeba pravidelně vyměňovat a čistit, aby se zabránilo hromadění vodního kamene a mikrobů a kontaminaci vzorků vodní párou. Po každém testu vyčistěte komoru na vzorky, abyste odstranili odpadlé nečistoty nátěru. Provozní prostředí zařízení udržujte dobře větrané s okolní teplotou regulovanou na 5–35 °C, aby byl zajištěn stabilní provoz systému regulace teploty. Zkušebky musí ve všech fázích plně zaznamenávat dobu výměny lampy, záznamy o kalibraci ozáření, spuštěné programy zařízení a data o detekci vzorků, aby vytvořily kompletní zkušební soubory splňující požadavky na sledovatelnost zkušebních protokolů. Parametry standardního cyklu se nesmí libovolně měnit. Změny teploty světla, kondenzační teploty a trvání každého segmentu přímo ovlivní stárnutí a způsobí, že výsledky testů budou nesrovnatelné.

Závěr

Odolnost nátěrů a barev vůči povětrnostním vlivům je klíčovým ukazatelem pro hodnocení kvality venkovních nátěrových hmot. Tradiční testy přirozeného vystavení vlivům počasí mají dlouhé cykly a jen stěží se mohou vyrovnat rychlému rytmu výzkumu a vývoje moderních nátěrových hmot. UV zrychlená zkušební komora pro povětrnostní vlivy využívá UV lampy k simulaci slunečního záření a kondenzované vlhkosti k simulaci rosy a deště, čímž dosahuje zrychleného stárnutí v programovatelných cyklických sekvencích. Dokáže porovnat rozdíly v odolnosti různých nátěrů vůči povětrnostním vlivům v krátkém časovém horizontu. LISUN UV-263LS Zkušební komora pro zrychlené UV povětrnostní podmínky Nabízí nastavitelné ozáření a stabilní regulaci teploty a vlhkosti. Je kompatibilní s řadou domácích i mezinárodních norem pro testování odolnosti nátěrů vůči povětrnostním vlivům a dokáže provádět zrychlené vyhodnocení odolnosti nátěrů vůči povětrnostním vlivům u exteriérových architektonických barev, nátěrů dřeva, průmyslových vrchních nátěrů a různých dalších barev a povlaků, což poskytuje podporu pro vývoj receptur, kontrolu kvality výrobků a testování shody s předpisy. V praktickém testování musí testeři standardizovat přípravu panelů, striktně dodržovat normy pro stanovení zkušebních cyklů, provádět pravidelnou kalibraci a údržbu zařízení, plně rozumět hranicím možností UV zkušební komory pro zrychlené stárnutí a porovnávat data o zrychleném stárnutí s výsledky přirozené expozice, aby mohli vědecky a objektivně vyhodnotit odolnost nátěrů a barev vůči povětrnostním vlivům.