中華人民共和國國家標準

機械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料

人工氣候加速試驗方法                        GB/T 14522-93

Cceled weathering test method for plastics,coatings and

Rubber materials used for machinery industrial products

本標準規(guī)定的人工氣候（氙燈）曝露試驗方法參照采用國際標準化組織ISO 4892-82《塑料實驗室光源試驗方法》有關氙燈光源部分的內(nèi)容。

1 主題內(nèi)容與適用范圍

本標準規(guī)定了模擬戶外濕熱自然大氣中主要因素的兩種人工氣候加速試驗方法；

熒光紫外線/冷凝試驗方法（以下簡稱熒光紫外線方法）；

人工氣候（氙燈）曝露試驗方法（以下簡稱氙燈方法）。

本標準適用于機械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料不同種類材料或同種類不同配方材料的耐濕熱戶外氣候性能（以下簡稱耐候性）比較；也可用于已知耐候性材料進行質(zhì)量等級評定試驗。

一般試驗可采用熒光紫外線/冷凝試驗方法；必要時并可用人工氣候（氙燈）曝露試驗方法進行驗證產(chǎn)品試驗。

本標準的試驗結果，不能簡單直接地推斷材料的使用壽命。

注：本方法引用了GB 9344塑料氙燈光源曝露試驗方法的技術內(nèi)容。

2 術語

2.1 紫外線-冷凝試驗 test of fluorescent UV-Condensation type

以熒光紫外線燈作光源，模擬并強化對高分子材料劣化影響的紫外光譜，并適當控制溫度、濕度使在樣品上周期性的產(chǎn)生凝露的試驗。

2.2 人工氣候（氙燈）試驗 test of exposure to artificial weathering(xenon arc lamp as light sourve)

以氙燈作光源，模擬并強化到達地面的日光光譜，并適當控制溫度、濕度和噴水條件的試驗。

2.3 紫外區(qū) ultraviolet regions

紫外區(qū)分UV-A波長范圍為315～400nm;UV-B波長范圍為280～315nm；UV-C波長＜280nm的輻照。

2.4 熒光紫外燈 fluoresvent UV lamp

是波長為254nm的低壓汞燈，由于加入磷的共存物使轉換成較長的波長，熒光紫外燈的能量分布取決于磷共存物產(chǎn)生的發(fā)射光譜和玻璃管的傳擴。

2.5 輻照度 irradiance

所有波長入射輻照的總量，以W/㎡表示。因為輻照是按不同的波長分布的，不同的光譜造成的光化學效應差異很大，所以不應采用不同的燈源作比較。

2.6 分光譜輻照度 spectral irradiance

表示輻照度隨波長的函數(shù)，以某一波段的W/㎡表示，通常日光的輻照度以每10nm波段的W/㎡表示，

國家技術1993-06-10批準                                           1994-03-01實施

而紫外熒光燈以每1或2nm表示，分光譜輻照度是比較具有不同能量分布光源的合適方法。

2.7 分光譜能量分布 spectral energy distribution

是表示每一波長輻照量的特性曲線，可按功率以W/㎡、或按能量以J表示，此特性曲線應包括所有入射光的波段范圍，而熒光紫外燈通常以相對的分光譜能量分布表示，它以每一波長的輻照度與峰值比較的百分率表示（見圖3）。

3 試驗設備

3.1 熒光紫外線試驗

3.1.1試驗箱的結構由耐腐蝕性金屬材料制成，包含8支熒光紫外燈，盛水盤，試驗樣品架和溫度、時間控制系統(tǒng)及指示器（見圖1）。

                                       圖1  熒光紫外線/冷凝試驗箱結構截面圖

3．1．2 熒光紫外燈應快速啟動，燈管功率為40W，燈管長度為1220㎜，試驗箱均勻工作區(qū)域的范圍為900×210㎜（見圖2）。

                                            圖2  試驗箱均勻輻照區(qū)域的范圍

3．1．3 除非另有規(guī)定，熒光紫外燈的波長為280～315nm，即UV-B波長范圍，相對分光輻照度的特性（見圖3）。

                 圖3  UV-B熒光紫外燈的相對分光譜輻照度

3.1.4燈安裝成四支一排，分兩排安裝，每排燈的燈管平行安裝，燈的中心距離為70㎜（見圖1）。

3.1.5試驗樣品應固定安裝在距燈表面的最近平行面50㎜的位置（見圖1）。試驗樣品和它的支架構成箱的內(nèi)壁，它們的背面應露于室溫的冷卻空氣中，由于試驗樣品和箱內(nèi)空氣的溫差，使試驗樣品表面的冷凝階段產(chǎn)生穩(wěn)定的曝露條件，試驗箱應由底部經(jīng)箱外壁和試驗樣品的通道產(chǎn)生自然空氣對流。

3.1.6水蒸氣由加熱箱底的盛水盤產(chǎn)生，水深不大于25㎜，并有供水自動控制器，盛水盤應定期清潔防止形成水垢。

3.1.7試驗箱的溫度由固定在寬75㎜、高100㎜、厚2．5㎜黑色鋁板（以下簡稱為黑板）連接的傳感器進行測量，該黑板應放置于曝露試驗的中心區(qū)域，溫度計的測量范圍為30～80℃，容差為±1℃，光照和冷凝階段的控制應酬單獨進行，冷凝階段由加熱水溫進行控制。

3.1.8試驗箱應放置于溫度為15～35℃的試驗室內(nèi)，距離墻300㎜，并應防止其他熱源的影響，試驗室內(nèi)的空氣保持強烈的流通，以免影響光照和凝露條件。

3.2 氙燈人工氣候試驗

3.2.1氙燈發(fā)射的光源波長范圍是從低于270nm直到紅外區(qū)，氙燈要經(jīng)過適當?shù)臑V光和有效冷卻，濾去較短波長射線和較多的紅外射線，直到達試驗樣品表面的光譜與到達地面的陽光光譜相近似。

3．2．2 試驗箱內(nèi)設有帶動樣品旋轉的轉動支架，溫度、濕度、噴水時間和氙燈功率應可調(diào)，并設有干、濕球溫度自動記錄裝置。干、濕球感溫件應置于避光處。根據(jù)需要，箱外可備電源穩(wěn)壓器，箱內(nèi)設加熱器。

為了減少氙燈冷卻水污染燈和濾光罩，冷卻水用蒸餾水或去離子水，冷卻水采用耐水腐蝕材料制成，如不銹鋼、塑料等，應避免采用鋁、銅、鐵和青銅。

3.2.3樣品架應由隋性材料制成，如鋁合金、不銹鋼或木質(zhì)材料，鄰近樣品處避免有青銅、銅和鐵的構件。

4 試驗條件

4.1 熒光紫外線試驗

4.1.1試驗樣品固定裝置于樣品架上，面對熒光燈。當試樣未將樣品架填滿時，則需用黑板將樣品架填滿，保持試驗箱內(nèi)壁封閉。

4.1.2試驗溫度，光照時可采用50、60、70℃三種溫度，優(yōu)先推薦采用60℃；冷凝階段的溫度為50℃，溫度的容差均為±3℃。

4.1.3光照和冷凝的周期可選擇4h光照、4h冷凝或8h光照、4h冷凝兩種循環(huán)。

4.1.4在光照400～450h后，每排燈管需要換一支熒光燈管，其他燈管按照圖4所示轉換位置，燈的有效壽命1600～1800h。

4.1.5在更換燈管時，應擦干盛水盤和進行清潔，避免形成水垢。

                                       圖4  熒光燈的轉換示意圖

4.2 氙燈人工氣候試驗

4.2.1輻射強度在300～890nm波長范圍內(nèi)為1000±200 W/㎡；低于300nm應不超過1 W/㎡；在掛試驗樣品區(qū)域，偏離應少于10﹪。

4.2.2試驗箱的溫度由黑板進行測量，黑板溫度為63±3℃。根據(jù)需要也可以是55±3℃或比63℃更高的溫度，但較高的溫度可能會產(chǎn)生熱老化效應，影響試驗結果。

     黑板的溫度應在不噴水時達到穩(wěn)定時測量讀數(shù)。

4.2.3相對濕度可選擇65﹪±5﹪、50﹪±5﹪或90﹪±5﹪三種條件。

     相對濕度應在不噴水時達到穩(wěn)定時測量讀數(shù)。

4.2.4噴水周期可選擇每隔102min噴水18min或每隔48min噴水12min。

4.2.5氙燈和濾光罩在使用過程中會逐漸老化，沉積水垢或由其他原因，造成輻照強度下降，因此必須進行光能量監(jiān)測。在測定光能量時，光感受器應固定在與試驗樣品接受光能量相同的位置上，當測得光能量有減弱或下降時，應調(diào)節(jié)氙燈功率，有必要時，清洗氙燈和濾光罩，氙燈和濾光罩有一定的壽命應按規(guī)定使用到一定時間后更換。

5 試驗周期

兩種試驗方法推薦下列試驗周期：

4、7、14、21、28、42、63、84 d.

根據(jù)試驗樣品的性能變化速率，可適當變更試驗周期；最終期限可根據(jù)試驗樣品性能變化達到規(guī)定值確定，一般不大于105d。

6 試驗樣品

一般應根據(jù)所要測定的性能，按有關規(guī)定制備標準樣品，涂料試驗樣品應造成75㎜×150㎜×1.0～1.5㎜。如機械性能測試時，試驗樣品應具備足夠的數(shù)量，以保證能達到預期的試驗結果。

兩種試驗方法尚分別具有下列要求：

6.1 熒光紫外線試驗

6.1.1試驗樣品的厚度應不超過20㎜，以保證足夠的熱交換使試驗樣品上產(chǎn)生凝露。

6.1.2對于塑料、橡膠等條形試驗樣品應固定于鋁合金或其他耐腐蝕和傳遞性能好的面板上。

6.1.3對于鋼底板的涂料試驗樣品應使邊緣的銹不沾污試驗樣品的表面。

6.1.4試驗樣品上大于1㎜的孔應于密封，以防止水蒸氣逸出。

6.2 氙燈試驗

試驗樣品在樣品架上應不受外來施加的壓力，為了避免因試驗樣品暴露位置不同而造成表面受光照射強度的不同，在安裝試驗樣品時，要根據(jù)試驗樣品的尺寸和形狀，合理地排列和固定在旋轉支架上，并能調(diào)換位置，如上下排調(diào)換，原地180°翻轉、上下排調(diào)換，原地180°翻轉，經(jīng)過四步構成—交換循環(huán)。在交換循環(huán)內(nèi)，每一步交換時間相等。

7 試驗樣品的性能評定

7.1 外觀的評定

對涂料主要是外觀的評定，塑料和橡膠必要時也可進行外觀評定，檢查的項目主要是光澤、顏色變化（色差）、粉化、斑點、起泡、裂紋及尺寸穩(wěn)定性等，應盡量用儀器進行定量的項目檢測，如光澤、色差等。

7.2 力學性能及其他性能的評定

一般橡膠材料進行抗拉強度、延伸率、硬度測量、塑料測量沖擊強度、斷裂延伸率、拉伸強度、彎曲強度。如必要可規(guī)定其他性能測試項目。

8 試驗報告

a.試驗方法

熒光紫外線試驗或氙燈試驗；

b.試驗條件

光照時間、冷凝或噴水時間及相應的溫度、濕度、熒光紫外燈的光譜或氙燈試驗時的輻射照強度；

c.試驗時間；

d.試驗材料名稱和型號；

e.試驗樣品的尺寸和制備方法；

f.試驗設備

設備型號、規(guī)格、氙燈試驗時的氙燈和濾光罩類型；

g.試驗結果；

h.試驗日期和人員。

附加說明：

本標準由中華人民共和國機械電子工業(yè)部提出。

本標準由機械電子工業(yè)部廣州電器科學研究所歸口。

本標準由機械電子工業(yè)部廣州電器科學研究所負責起草。

本標準主要起草人梁星才、高仁詒

本標準規(guī)定的熒光紫外線/冷凝試驗方法，參照采用美國材料試驗協(xié)會ASTM G53-84《非金屬材料曝露熒光紫外線/冷凝型試驗方法》。

本文由蘇州寶昀通檢測設備有限公司整理