在佛羅里達南部, 潮濕在加速材料老化的過程中起關(guān)鍵性的作用。通過把測試樣品曝曬在白天和夜間的水噴淋循環(huán)中,Q-Trac 自然太陽光聚集器可以模擬亞熱帶條件的影響。有兩個循環(huán)用來模擬佛羅里達南部氣候條件:噴淋循環(huán)-1和噴淋循環(huán)-2。
白天,Q-Trac 向被測樣品每小時噴淋 8 分鐘。晚上,Q-Trac 反轉(zhuǎn)到 5 度鎖定位置。晚上 9 點、午夜及凌晨3點分別向樣品噴淋 8 分鐘以模擬露水的形成。噴淋循環(huán)-1特別適合于建筑材料、粘合劑和一些塑料制品的測試。
夜晚,水噴淋循環(huán)是:噴淋 3 分鐘后停止12 分鐘,每小時重復(fù) 4 次,每晚整個過程從晚上 7 點持續(xù)到早上 5 點。在白天,不進行噴淋。噴淋循環(huán) -2 特別適合于一些涂料測試。
有很多方法可用來確定 Q-Trac 的測試時間。當(dāng)參照物的變化達到預(yù)先設(shè)定的程度,即取出試樣。或者當(dāng)試樣本身的性能(如光澤,顏色)下降到預(yù)先設(shè)定的程度來確定測試時間。Q-Lab 推薦根據(jù)累計的紫外線曝曬量來規(guī)定測試時間,雖然規(guī)定測試時間也應(yīng)考慮總的太陽光輻射曝曬。
以累計的紫外線曝曬量來規(guī)定測試時間,我們推薦這一方法的原因是,太陽光中的紫外線通常是引起材料老化的主要原因。通常,試驗的終點由佛羅里達(亞熱帶)或亞利桑那(干旱地區(qū))的等效太陽年確定。等效太陽年以多年實際的日照測量數(shù)據(jù)的平均值為基礎(chǔ)。
每年,Q-Trac 將產(chǎn)生大約 1420 MJ/m2 的總紫外線輻射。這一數(shù)值大約是在佛羅里達(亞熱帶)測試 5 年多累計的紫外線輻射,或是在亞利桑那(干旱地區(qū))測試 4.25 年累計的紫外線輻射量(如圖 10 所示)。但這并不意味著 Q-Trac 在一年測試中使樣品發(fā)生的降解是在佛羅里達必須要測試 5 年才能達到相同結(jié)果。像所有的加速老化測試,加速老化程度與許多因素相關(guān),如材料的成分,發(fā)生降解的模式,溫度響應(yīng)和潮濕等。然而一般來說,人們可期望 Q-Trac 的加速老化速度大約是佛羅里達進行自然曝曬的 3 到 10 倍。
到達樣品架上的輻照量不能直接測量。正確的做法應(yīng)該是:照射在反射鏡上的太陽能乘以反射鏡的數(shù)量,再乘以反射鏡的平均反射率來計算累計的輻照量。一個特別設(shè)計的,太陽跟蹤裝置連續(xù)監(jiān)測接近法線入射處的太陽能。跟蹤裝置裝備有一個正入射直射光輻照計中度計(NIP)和兩個 Eppley 全紫外線輻射計(TUVR)。
兩個 Eppley TUVR 測量太陽光譜中的紫外線部分(295-385nm)。一個 TUVR 裝備有一個黑色的遮蔽盤,僅用來測量散射光線。另一個 TUVR 測量整個180 度的區(qū)域,既包括直射光束又包括散射光線。遮蔽的和未遮蔽的 TUVR 之間的差值表明有多少直射的紫外線照射到 Q-Trac 的每個反射鏡上。這一數(shù)據(jù)是計算累計 TUV 量的基礎(chǔ)。
一個法線入射中度計(NIP)測量總的直射光束輻射(295-3000nm)。NIP可觀測 6 度視角范圍,并利用一個準(zhǔn)直管來排除散射光。對總的輻射能的計算同計算總的紫外線輻射相類似。
白天,按照 ASTM G90,Procedure B,Cycle 1 曝曬樣品。傍晚,整個試驗架(包括樣品)從 Q-Trac 中取出。樣品被浸入去離子水箱中浸泡 1 小時, 溫度保持在 21°C ± 3°C (70°F ± 5°F)。浸泡以后,將此試驗架(包括樣品)放在一個冷凍裝置中(溫度保持 -18°C [0°F ] )放置 12 個小時。
第二天早上,樣品在實驗室室溫條件下解凍,此解凍過程最少需要1小時。試驗架(包括樣品)重新安裝在 Q-Trac 上,以進行下一天的戶外曝曬。這種循環(huán)被用來快速且精確地評價涂層的耐候性,如涂層的開裂、起皮及片狀剝落等。
自然太陽光跟蹤聚能曝曬裝置自 20 世紀(jì) 60 年代被用于自然戶外加速老化試驗。Q-Trac 自然太陽光跟蹤聚能曝曬裝置是一種先進的雙軸裝置。它從早到晚持續(xù)跟蹤太陽且自動補償太陽仰角因季節(jié)變化引起的影響。反射鏡陣列把陽光高度聚集到測試樣品上。一年內(nèi),Q-Trac 樣品接收到的紫外線的總量是在佛羅里達的5倍。
這使得對產(chǎn)品的測量周期大大縮短。
因為 Q-Trac 在陽光充足的時候能最有效地會聚陽光,所以它僅適合在亞利桑那州的鳳凰城地區(qū)使用,鳳凰城的氣候條件是最適合的。在白天或夜間,水噴淋循環(huán)都能使樣品變濕以模擬不同的實際應(yīng)用條件。晚上,Q-Trac 旋轉(zhuǎn)到 5 度倒置鎖定位置,此處能提供更長的、更符合實際的潮濕時間。
ASTM G90 利用自然太陽光對非金屬材料進行戶外加速老化的測試方法。
ASTM D4141 涂料的戶外加速老化的測試方法。
ASTM D4364 利用自然太陽光對塑料進行戶外加速老化的測試方法。
ISO 877 塑料-直接大氣暴露、玻璃透射日光大氣暴露和菲涅耳反射鏡
反射日光加速大氣暴露試驗方法
SAE J1961 利用日光菲涅耳反射鏡裝置對汽車外飾件進行加速曝曬。