Как да се провеждат съвместими ксенонови дъгови тестове съгласно ISO 4892‑2 и ASTM G155

Резюме
По време на външна експлоатация на материалите, облъчването със слънчева светлина, променливите условия на температура и влажност и дъждовните пръски са основни причинители на избледняване, влошаване на механичните свойства и напукване на повърхността. Оборудването за изпитване с ксенонова дъга възпроизвежда пълния спектър от естествена слънчева светлина чрез ксенонови лампи, установявайки ускорени циклични среди на осветеност, висока температура, кондензация и водни пръски. То компресира многогодишните цикли на естествено стареене в няколко седмици. ISO 4892‑2 и ASTM G155 са два основни глобални общи стандарта за ускорено ксеноново-дъгово изпитване на атмосферни влияния на неметални материали, определящи задължителни спецификации за спектрално съпоставяне на оборудването, контрол на облъчването, цикли на температура и влажност, филтърни системи и процедури за изпитване. LISUN Използвайки като носител на изследването водоохлаждаема ксенонова дъгова изпитвателна камера XD‑WAT‑Ci3000 за атмосферни влияния, тази статия описва сценарии за приложение на ксеноново дъгово изпитвателно оборудване в множество индустрии, систематично разглежда стандартизираните процедури за изпитване съгласно двата стандарта и илюстрира хардуерната основа за съответствие със стандарта чрез таблица за сравнение на параметри. Тя предоставя пълни практически справки за тестове за съответствие на покрития, пластмаси, автомобилни компоненти, фотоволтаични строителни материали и текстилни материали.

Въведение

Тестовете за естествено атмосфероустойчивост на открито страдат от дълги тестови цикли, неконтролируеми променливи на околната среда и лоша повторяемост на данните, което не отговаря на чувствителните към времето изисквания за итерации на научноизследователска и развойна дейност на нови материали, проверка на качеството на готовия продукт и партидни тестове в лаборатории на трети страни. Следователно, ксеноновото дъгово тестово оборудване се е превърнало в основен лабораторен инструмент за оценка на устойчивостта на материалите на атмосферни влияния. Като класическо водоохлаждаемо... Оборудване за изпитване на ксенонова дъга, LISUN XD‑WAT‑Ci3000 е оборудван с 4500 W ксенонова лампа с дълъг живот и над 90% спектрално съответствие с естествената слънчева светлина. Снабден е с множество превключващи се оптични филтри, система за контрол на облъчването със затворен контур и независими модули за разпръскване на температура и влажност. Предварително зареден с пълни стандартни процедури за ISO 4892‑2 и ASTM G155, устройството позволява директно извикване на стандартни цикли без ръчно въвеждане на параметри, служейки като универсален тестер за научноизследователска и развойна дейност, контрол на качеството и научни изследвания.

ISO 4892‑2 определя лабораторни методи за облъчване с ксенонова дъга за пластмаси. Той разграничава две условия на симулация: дневна светлина на открито и облъчване зад стъкло, и определя избора на филтър, диапазоните на облъчване, температурата на черния панел и продължителността на цикъла на пръскане. ASTM G155 е обща практика за облъчване с ксенонова дъга на неметални материали, покриващи покрития, текстил, каучук и автомобилни части. Той налага унифицирани ограничения върху калибрирането на оборудването, паралелното изпитване на образци, регистрирането на данни и оценката на резултатите. Въпреки че споделят припокриващи се параметри, двата стандарта се различават по подробните условия на изпитване. Само чрез приемане на хардуерно съвместимо оборудване за изпитване с ксенонова дъга и следване на стъпка по стъпка процедури за изпитване, данните от изпитванията могат да получат международно признание.

Многообхватно покритие на приложенията на ксеноново дъгово тестово оборудване

Възползвайки се от всеобхватни възможности за симулация на околната среда, LISUN XD‑WAT‑Ci3000 Xenon Arc тестовото оборудване обхваща пет основни сектора на приложение: научноизследователска и развойна дейност в областта на материалите, контрол на качеството на готовата продукция, автомобилно производство, строителна фотоволтаична индустрия и научни институти за изпитване, с различни приоритети за изпитване за всеки сектор.

За научноизследователска и развойна дейност в областта на формулирането на нови материали, това оборудване за ксенонова дъга може да побере до 22 образци с размери 145 mm × 70 mm. Персоналът в научноизследователската и развойна дейност зарежда множество групи образци от пластмаси, покрития и текстил с различни формулировки на добавки и смоли и провежда тестови цикли, дефинирани в ISO 4892‑2. Преди и след стареене се използват спектрофотометри, гланцометри и тестери за опън, за да се събират данни като цветова разлика ΔE, задържане на гланц и якост на опън. Чрез сравняване на разграждането от стареене на различни формулировки, разработчиците могат да изберат оптимални формули, устойчиви на атмосферни влияния, и значително да съкратят циклите на разработване на нови материали. Например, при научноизследователска и развойна дейност на модифицирани полипропиленови пластмаси за външна употреба, ускорените ксенонови дъгови тестове бързо оценяват как дозировката на UV-стабилизатора потиска напукването и пожълтяването и предотвратява повреди по време на експлоатация при дългосрочни приложения на открито.

При проверка на качеството на готовите промишлени продукти, строителни материали като алуминиево-пластмасови композитни панели, задни листове за фотоволтаични модули и водоустойчиви мембрани изискват фабрични тестове за вземане на проби за атмосферни влияния съгласно GB/T 16422.2 (идентичен с ISO 4892‑2). Оборудването за ксенонова дъга симулира редуващи се условия на високотемпературно лятно излагане и отмиване от обилни дъждове, за да открие дефекти от повърхностно тебеширяне, разслояване и обезцветяване. Само продукти, преминаващи ускорено стареене за определена продължителност, могат да отговорят на изискванията за достъп до пазара на местни и чуждестранни пазари на строителни материали и да намалят рисковете след продажбата при инженерни проекти на крайните потребители.

Автомобилната индустрия представлява високочестотно приложение на ксеноновото дъгово тестово оборудване. Тъканите за таблото на автомобила, външните брони, автомобилните бои и безопасното стъкло изискват различни условия на тестване. Външните компоненти приемат цикли на филтриране на дневна светлина по метода ISO 4892‑2 за симулация на излагане на открито. Вътрешните части следват условията зад стъклото по ASTM G155, за да възпроизведат слънчева светлина с висока температура вътре в затворени превозни средства. Оборудването автоматично превключва осветлението, високата температура и режимите на пръскане, за да провери избледняването, крехкостта и образуването на мехури по боята при дългосрочна експлоатация, отговаряйки на спецификациите за материали на производителите на оригинално оборудване от Ford, Volkswagen и General Motors.

Освен това, това оборудване за изпитване с ксенонова дъга подпомага фундаментални изследвания на механизмите на стареене за университети и институти за изследване на материали. Изследователите могат да персонализират циклите на облъчване, температура и влажност, за да изолират отделните ефекти на UV лъчението, влажността и температурата върху разкъсването и омрежването на полимерните вериги. Лаборатории за изпитване на трети страни използват предварително програмирани стандартни процедури, за да извършват поръчкови тестове за атмосферни влияния на покрития, текстил, електронни пластмаси и продукти от каучук и пластмаса за външна употреба и да предоставят протоколи от изпитвания, признати по ISO и ASTM.

Основни хардуерни параметри на LISUN XD‑WAT‑Ci3000 Оборудване за изпитване на ксенонова дъга за съответствие с ISO 4892‑2 и ASTM G155

И двата стандарта налагат строги изисквания към източника на светлина, облъчването, температурата и влажността, филтърните системи и капацитета на носене на образци за ксеноново дъгово изпитвателно оборудване. Хардуерни спецификации LISUN Водноохлаждаемата ксенонова дъгова камера XD‑WAT‑Ci3000 напълно отговаря на стандартните ограничения. Таблицата по-долу сравнява ключовите спецификации на устройството спрямо изискванията за съответствие със стандартите.

Таблица 1 Основни параметри на LISUN XD‑WAT‑Ci3000 Оборудване за изпитване с ксенонова дъга и изисквания за съответствие с ISO 4892‑2 и ASTM G155

Както е показано в Таблица 1, LISUN Ксеноново-дъговото изпитвателно оборудване XD‑WAT‑Ci3000 отговаря на всички задължителни технически клаузи на двата международни стандарта относно светлинния източник, контрола на околната среда и аксесоарните системи, формирайки хардуерната основа за съвместими ксенонови дъгови изпитвания за устойчивост на атмосферни влияния. Опростените изпитвателни камери, лишени от съответните функции за контрол, не могат да предоставят данни от изпитвания, признати по ISO и ASTM.

Пълен стандартизиран работен процес за тестване съгласно двата стандарта

Базиран на LISUN XD‑WAT‑Ci3000 ксеноново дъгово изпитвателно оборудване и общата работна логика на ISO 4892‑2 и ASTM G155, пълният работен процес на изпитване включва седем фази: предварителна обработка на образеца, проверка и калибриране на оборудването, конфигуриране на условията на изпитване, монтиране на образеца, непрекъснато излагане на образеца, кондициониране и измерване на производителността на образеца и оценка на резултатите. Разликите между двата стандарта се състоят главно в параметрите на цикъла и избора на филтър, докато основните работни стъпки остават последователни.

Първата фаза обхваща подготовката на пробите и събирането на изходни данни. Образците трябва да бъдат изрязани до еднакви размери, както е посочено в стандартите, с чисти повърхности, без маслени петна и драскотини. Подгответе поне три паралелни образци за всяка група проби (статистическо изискване, посочено в ASTM G155), заедно с референтни образци с известни характеристики на атмосферни влияния. Запишете началните изходни стойности, включително разликата в цвета, повърхностния блясък и якостта на опън, чрез спектрофотометър, гланцомер и тестер за опън. Етикетирайте образците недвусмислено, за да избегнете смесване на различни формулировки или партиди.

Втората фаза обхваща пълна проверка на устройството и калибриране на оборудването за изпитване с ксенонова дъга. Проверете натрупаните работни часове на лампата и сменете ксеноновата лампа, ако тя наближава номиналния си живот от 2000 часа. Проверете съпротивлението на охлаждащата вода под 5 μS/cm и се уверете, че тръбопроводите за пръскане са свободни и без течове. Стартирайте процедури за калибриране на сензорен екран, за да калибрирате сондата за облъчване 340 nm, температурата на въздуха в камерата и сензора за температура на черния панел, като поддържате отклоненията в рамките на стандартните допустими отклонения. Архивирайте калибровъчните записи като приложения към протоколите от изпитванията. Изберете оптични филтри според целевия стандарт: монтирайте боросиликатен филтър за дневна светлина за облъчване на открито по метод А по ISO 4892‑2; заменете го с филтър с натриево-калциев хлорид за облъчване на закрито по метод Б зад стъкло; разположете стандартен филтър за дневна светлина за облъчване на открито по ASTM G155.

Третата фаза е настройка на тестовите условия. Припомнете си съответните стандартни процедури на сензорния екран на устройството. Цикълът по подразбиране за ISO 4892‑2 Метод А е 102 минути светлосухо плюс 18 минути светлинно пръскане, облъчване фиксирано на 0.51 W/m² @340 nm, температура на черния панел 65 °C и влажност на камерата 60 % относителна влажност. Общият цикъл на открито за ASTM G155 задава облъчване на 0.55 W/m² @340 nm, температура на черния панел 63 °C с интервали на пръскане, които могат да се персонализират според категорията на материала. Създавайте и запазвайте персонализирани процедури за специфични за автомобилните или строителните материали стандарти, за да избегнете многократно ръчно въвеждане.

Четвъртата фаза се занимава с монтирането на образците. Поставете образците равномерно върху въртящата се барабанна стойка с тестовите повърхности, обърнати към ксеноновата лампа. Поддържайте минимално разстояние от 10 мм между образците за равномерно облъчване. Блокирайте свободните места на стойките със стандартни черни панели, за да предотвратите колебания в средата на камерата. Затворете вратата на камерата и потвърдете светлонепроницаемостта и херметичността на уплътнението.

Петата фаза обхваща управлението на непрекъснатото провеждане на тестовете. Стабилизирайте зададените стойности за 30 минути преди започване на тестовото време. Оборудването за тестване с ксенонова дъга автоматично циклично променя осветяването, нагряването, пръскането и кондензацията. Съгласно двата стандарта, отваряйте камерата на всеки 250 часа за визуална проверка и фотографирайте повърхностни дефекти, като избледняване, напукване и образуване на мехури. Спрете отчитането на времето преди отваряне на вратата; възобновете отчитането на времето само след като облъчването, температурата и влажността на камерата се върнат към зададените стойности. Записвайте кривите на облъчването, температурата и влажността на черния панел в реално време по време на тестването.

Шеста фаза е извличане на пробите и стандартно кондициониране. След завършване на целевата обща продължителност на експозицията, спрете камерата и извадете пробите. Кондиционирайте пробите в продължение на 4 часа при постоянна температура от 23 °C±2 °C и 50 %±5 % относителна влажност, за да елиминирате преходните промени в характеристиките, причинени от висока температура и висока влажност по време на стареене. Измерете отново разликата в цвета, блясъка и механичните свойства и изчислете коефициентите на задържане на характеристиките спрямо първоначалните данни за изходното ниво.

Седмата фаза е оценка на резултатите, съответстващи на изискванията. Оценете степените на кредиране и обезцветяване спрямо стандартни референтни таблици и количествено определите стойностите на цветовата разлика ΔE. Анализирайте влошаването на якостта на опън и удължението при скъсване. ISO 4892‑2 се фокусира върху основната класификация на материалите по отношение на атмосферните влияния. ASTM G155 изисква сравнение със степента на стареене на референтния образец и валидира качеството на изпитването чрез дисперсия на данните от паралелните образци. Окончателните протоколи от изпитванията трябва да включват модел на оборудването, параметри на цикъла, записи за калибриране и набори от данни за производителността на образеца.

Ключови бележки за прилагане на ISO 4892‑2 и ASTM G155

При извършване на тестове с LISUN XD‑WAT‑Ci3000 ксеноново дъгово изпитвателно оборудване, съществуват критични процедурни разлики между двата стандарта. Неправилната конфигурация на условията на изпитване ще направи измерените данни невалидни.

Изборът на филтър представлява най-съществената разлика. ISO 4892‑2 определя само два основни режима на филтриране: дневна светлина и зад стъкло без разширен UV режим. ASTM G155 допълнително предлага подобрени UV комбинации от филтри за външни части на автомобили и външни покрития, изискващи по-високи коефициенти на ускорение. Прекалибрирайте облъчването след смяна на филтъра, за да елиминирате грешките в интензитета, причинени от спектрални промени.

Изискванията за цикъла на пръскане се различават. ISO 4892‑2 Метод А изисква периодично пръскане, за да се симулират валежи на открито; пръскането трябва да се деактивира за условия зад стъкло на закрито. ASTM G155 не налага цикли на пръскане. Потребителите могат да изберат непрекъсната суха светлина или периодично пръскане в зависимост от реалните условия на експлоатация; пръскането обикновено се изключва за тестване на вътрешни компоненти.

Изискванията за проследяване на данните варират. ASTM G155 налага строги изисквания за регистриране: кривите на историята на почасовото облъчване, температурата и влажността трябва да се съхраняват изцяло. Включеният софтуер за събиране на данни за компютър автоматично експортира пълни регистрационни данни за целите на лабораторни одити от трети страни. ISO 4892‑2 изисква само документиране на ключови параметри.

И двата стандарта изискват контрол на равномерността на облъчването под напрежение за ксеноново дъгово изпитвателно оборудване. Стойката за образци с въртящ се барабан трябва да работи непрекъснато; статичното едностранно облъчване на образците е забранено. Конструкция с постоянно въртене LISUN XD‑WAT‑Ci3000 избягва локално свръхоблъчване или недостатъчно облъчване и гарантира синхронно стареене за многогрупови образци.

Заключение

Оборудване за изпитване на ксенонова дъга е основен лабораторен хардуер за оценка на дългосрочната стабилност на неметални материали при работа на открито. Оборудван с пълен набор от светлинен източник, температура и влажност, пръскане и филтърно оборудване, LISUN Водоохлаждаемата ксенонова дъгова изпитвателна камера XD‑WAT‑Ci3000 отговаря на всички технически спецификации на ISO 4892‑2 и ASTM G155, поддържайки изискванията за изпитване в научноизследователската и развойна дейност на материали, контрола на качеството на промишлените продукти, автомобилното производство, строителната фотоволтаична индустрия и научноизследователските институции. Стриктното спазване на пълните работни процеси, посочени в двата стандарта — включително предварителна обработка на пробите, калибриране на оборудването, настройка на условията, контрол на експозицията и оценка на резултатите — заедно с предварително програмираните стандартни процедури, минимизира грешките, причинени от човек, и позволява получаването на международно признати данни за ускорено изветряне. На фона на нарастващото търсене на разработване на нови материали и контрол на качеството на вносни и износни продукти, съвместимото оборудване за изпитване с ксенонова дъга, заедно със стандартизираните процедури за изпитване, са критични стълбове за контрол на качеството на материалите при изветряне, съкращаване на циклите на научноизследователска и развойна дейност и задоволяване на изискванията за тестване за достъп до пазара.