耐候测试的必要性和方法.doc

耐候測試的必要性和方法 在開發新材料或者增加材料的用途時，應該要考慮到材料的性能將會如何受到氣候的影響。一個經過精心設計的耐候測試程式可以識別出這些可能産生的問題，可惜一些産品的生産商和他們的顧客並沒有真正地理解這類測試。 塑膠零件的耐候測試是防止材料産生一些可能性失效的關鍵一步。在生産商設計和選擇材料時，耐候測試服務的義務也逐漸列入於産品的需求上。在這種壓力下，生産商利用一些新材料和新的添加劑來作爲解決的辦法。 一個經過精心設計的耐候測試程式可以識別出可能産生的問題，找出問題的源頭，但是一些産品的生産商和他們的顧客並沒有真正地理解這類測試。如果不進行測試，改變樹脂，添加劑或處理過程會對其耐候性能産生一些不利的影響。塑膠材料産生問題的原因 塑膠材料的失效主要有三個原因：結構設計時未考慮到最終使用環境；使用産品時未考慮到其設計參數；對加工過程或原料有改動影響了産品性能。這些問題包括産品的顔色和表面形貌的改變，例如發黃、褪色、變色或者失去了光澤。對於其他的一些産品，這些問題還指材料的完整性或一些物理性能的改變，例如尼龍在洗衣機裏逐漸磨損而逐漸變脆，從而破裂。 産生問題的一些新因素 在某些應用領域，塑膠産品需要先進行耐候測試才可以進入。比如交通控制産品的製造者會對産品樣本進行戶外測試，有時候他們會很驚奇一些産品對於當地的環境具有出乎意料的敏感性。 一些新的聚合物，例如茂金屬類化合物以及一些共聚混合物和合金等新材料的耐用性仍然是個很大的問題，至今仍然沒有足夠的檢測方法。同樣，一些新的著色劑具有著未預料到的色牢度和耐光性問題。 在使用中，塑膠家具某部分在經過從窗外射進的太陽光的短期照射後，表現出嚴重的褪色和變色。這種産品首先表現出整體的褪色，然後是色調轉移成棕褐色，進而變綠，這正如有機著色劑在不同的比例下失去不同的飽和性一樣。室內的紫外光照射可能並不是唯一的關鍵褪色因素，通過聚丙烯熒光儀錶燈的照射證明確實是這樣，由於附近燈光的照射，材料表現出褪色，並逐漸變白而脆，而遠離燈光的部位並未表現出這些明顯的現象。  來源於不同工廠相同規格的樹脂在性能上也可能有所不同，所有這些都會影響到産品的生産和性能上——包括它的耐候性能。這種情況尤其體現在一些半結晶的聚合物，例如聚丙烯。造粒過程中水源的不同也會影響原料的鈣含量，導致耐候性能的不同。 穩定劑或非穩定劑 從某種意義上來說，所有聚合物的添加劑都可以被認爲是污染物。儘管它們具有一些積極的因素，但它們也會造成一些不可預料的負面影響。例如，某些添加物質例如雲母能夠吸收HALS紫外光穩定劑，減少它們的效能。並且不同矽添加劑中的金屬含量可能促進聚合物的降解。 碳黑是另一種常被用作預防紫外光的材料，但是碳黑具有不同的級別和形狀。它們其中一些能吸收抗氧化劑，從而降低而不是提高材料的穩定性。 金屬鼇合物例如鈣和鋅硬脂酸鹽常被添加用作處理過程中的穩定劑。但是它們對一些其他的添加劑具有不良作用，例如受阻胺光穩定劑（HALS）。通過這種處理，耐候性將會有所減小。 迴圈使用所帶來的問題 回收後重新切粒的産品會影響産品的持久性能，尤其對於它的物理性能。這些材料早期的熱處理會損失一些保護抗氧化劑的添加劑。最終結果則是該材料具有高紫外光敏感性、低分子量並常發黃。機械性能也會受到一些影響。 政府對一些可再迴圈利用的材料進行了規定，歐洲一些國家提出對一些汽車材料的最終再迴圈利用標準立刻對美國的生産商有了較大的影響。當再迴圈利用材料增多時，材料具有持久的耐用性也將成爲可能。 測試方法 有三種主要的耐候測試：自然氣候、室外強化和實驗室類比： ● 自然的室外測試需要標本照射陽光，暴露在大氣中，它們或是直接或是用玻璃擋板。兩種基準氣候常被用來在美國測試産品：濕熱的亞熱帶佛羅里達氣候和幹熱的亞利桑那州沙漠氣候。其他地方的氣候適合於其他市場，例如，Atlas在歐洲範圍內有25種氣候測試。室外測試常採用全年的照射、風化處理，這些處理隨著時間有所不同。● 當要更大程度地暴露於太陽輻射下，我們可以用太陽跟蹤器或者集中處理系統如Atlas的Emmaqua直接暴露在真實的戶外風化條件下，來獲得更快的戶外測試。這些測試方法能提供比原來真實時間風化情況下至少快八倍的有效結果。 ● 將實驗室測試利用具有特殊環境的測試箱和人工的光源，這些能提供極好的重復性和再現性，類似於真實時間條件，但又快許多倍時所獲得的結果。可用不同的環境控制和燈源（如熒光，碳氙弧，或金屬鹵化物）。每種都有獨特的光譜特性，能和太陽光的幾個關鍵的波長相匹配，來預測産品的性能。