Frequently Asked Questions

Q: 我应何时选择 a) QUV 加速老化试验机 b) Q-SUN 氙灯试验箱 c) Q-Lab 户外测试?

  1. QUV
    • QUV 老化试验机启动快、价格优。紫外荧光灯可最大程度地模拟太阳紫外线,但是 QUV 缺少测试某些材料 所需的更长的波长。
    • 短波紫外线:QUV老化试验机能够最大程度地模拟短波紫外线波段的太阳光,因此最适合用来测试涂料、屋面材料以及塑料等耐久性材料。紫外荧光灯光谱稳定,由此提高再现性和重复性。
    • 冷凝:QUV老化试验机的冷凝系统 (100% RH) 可最有效地模拟户外潮湿侵蚀。水分渗入可能会造成油漆起泡等损坏。
  2. Q-SUN
    • Q-SUN 氙灯试验箱可再现全光谱太阳光,包括紫外线、可见光以及红外线,尤其适用于染料、颜料、纺织 品、油墨以及户外材料测试。但是,氙灯试验箱稳定性不如荧光灯,而且喷淋的真实性不如 QUV老化试验机 的冷凝循环。
    • 全光谱太阳光:氙灯能产生全光谱太阳光。借助滤光器,Q-SUN 试验箱可模拟户外太阳光或透过窗玻璃的太阳光。
    • 湿度与水分:Q-SUN 试验箱在对潮湿敏感的材料(如纺织品、油墨、化妆品以及药物)光稳定性测试方面性能卓越。凭借其出众的保持水分特性,它也成为唯一一台适合开展汽车面漆加速“Jacksonville”酸蚀测试的氙灯测试箱。
  3. Q-Lab 户外测试
    • Q-Lab 亚利桑那和佛罗里达曝晒场的阳光和水分条件堪称世界标准。在这里可对产品性能进行最切合实际的 预测。我们提供了某些技术,可短期获得有用数据,尽管某些曝晒测试需要几年的时间才能完成。
    • 佛罗里达自然老化测试:佛罗里达亚热带曝晒测试基地阳光充足、高温、水分充沛。大部分材料应开展佛罗里达自然基准曝晒测试。自然测试用时几个月,甚至几年,但结果最切合实际,可为加速测试提供了基准数 据。
    • 亚利桑那自然老化测试:亚利桑那沙漠曝晒测试基地水分不足、但紫外线远超佛罗里达,而且温度变化非常 大(后两种特点会造成热冲击)。
    • Q-TRAC 自然太阳光聚能装置:样品仅仅一年收集的自然太阳光就相当于在佛罗里达 5 年时间的收集量。

Q: 在 Q-SUN 氙灯试验箱或 QUV 老化试验仪中曝晒多长时间相当于在户外曝晒一年?

这个问题非常简单,但解答起来却相当困难。理论上,我们不可能找出一个简单的数值与老化测试仪曝晒时数相乘来计算户外曝晒的年限。我们所面临的问题不是没有开发出完美的老化测试仪,而是不论测试仪多么复杂高深、多么昂贵,您仍然找 不到这种神奇因子。户外曝晒环境固有的变动特性和复杂性将是我们面临的最大难题。测试仪曝晒和户外曝晒的关系取决于 多种变化因素,例如:

  • 曝晒场的地理纬度(距赤道越近,紫外线越强)。
  • 海拔(海波越高,紫外线越强)。
  • 当地地理特征,例如风力风干测试样品、或临近水源容易形成露水。
  • 逐年的天气无常变化,连续几年在同一地点造成的老化程度也会有 2:1 的变化。
  • 季节变化(冬季曝晒损坏程度可能仅为夏季曝晒的七分之一)
  • 样品放置角度(5°偏南,还是正北)。
  • 样品绝缘(通常,采用绝缘样品架的户外样品其老化速度比非绝缘样品快 50%)。
  • 测试仪操作周期(光照时间和潮湿时间)。
  • 测试仪工作温度(温度越高,老化越快)。
  • 测试的具体材料。
  • 实验室光源光谱功率分布 (SPD)。

显然,讨论加速老化测试时数和户外曝晒月数之间的转换因子是没有逻辑意义的。因为这两个因素一个恒定不变、一个变化 不定。寻找两者之间的转换因子会导致数据没有意义。

换而言之:老化数据是相对数据。虽然,我们仍能使用加速老化测试仪得出精确的耐久性数据,但是您必须认识到所得的数 据为相对数据,而非绝对数据。实验室老化测试得出的最多是相对于其他材料,该材料耐久性相对排序的可靠预测。实际 上,佛罗里达曝晒测试也是这种情况。以 5°偏南的方位在“黑盒”中户外曝晒一年与在室内或车中曝晒一年的对比情况如何,无人得知,连户外测试得出的也不过是实际使用年限的相对预测。

但是,相对数据价值极大。例如,您可能发现稍稍改动的配方其耐久性是常规材料的两倍之多。又例如,您可能会发现在几 个看似相同的供应商材料中,有些材料老化得非常快,大部分材料在经过相当长一段时间后老化,只有很少一部分经过长时 间的曝晒才老化。再比方,您可能发现不太昂贵的配方其耐久性与常规材料相当,假设常规材料实际上已经使用了 5 年,而 且性能可靠。

下面列举一则相对数据用途的例子。涂料生产商正在研制一类新型透明涂料。最初,QUV老化试验机在 200 至 400 小时内 就造成严重的开裂,这比同样用途的常规涂料的开裂时间早得多。但是,经过 3 年不断的重新配方和 QUV老化试验机反复测 试,涂料得到改良。现在,多个配方均可在 QUV老化试验机中曝晒 2,000 至 4,000 小时,比常规涂料更理想。随后佛罗里 达的并行测试显示耐久性提高了 10:1。然而,如果涂料化学家在更改配方之前一直等待佛罗里达的测试数据,那么现在他们 将仍然处于重新配方的早期阶段,而且涂料也不会取得今天的商业成功。

另一方面,如果您坚持“经验法则”转换因子,那就凭经验找出这一因子。数百个实验室已经成功研究出将 Q-SUN 或 QUV老 化试验机时数转换成户外曝晒时数的内部“经验法则”,尽管我们不可能找出通用的转换因子。但是,我们务必要清楚一点:这些经验法则是从实验室内部加速测试和户外曝晒经验对比中得出的。此外,转换法则仅适用于

  • 测试材料特定。
  • 实验室测试仪时间周期和温度组合特定。
  • 户外曝晒基地和样品安装程序特定。

如果您对材料进行过户外曝晒测试,不出几个月的时间即可得出自己的经验法则。如果您没有这方面的经验,可利用长期在户外使用的优质材料。

很多实验室成功研究出将 Q-SUN 或 QUV老化试验机时数转换成户外曝晒时数的“经验法则”。

此外,请务必记住一点:“相关”是指“等级相关”。有人问“加速测试仪与户外的相关性如何?”时,实际上他们应该问“加速测试 仪得出的材料耐久性等级再现户外材料耐久性等级的情况如何?”要衡量等级相关,我们推荐 Spearman 的 RHO。这种统计 方法计算简单,而且与线性相关方法相比,不需要过多的数据假设。一项对 27 种汽车涂料的 QUV老化试验机和佛罗里达曝 晒测试耐久性排序的研究得出:QUV老化试验机排序和佛罗里达排序之间的等级相关高达 .89。佛罗里达不同曝晒结果排序 之间的等级相关为 .88 至 .95。换而言之,QUV老化试验机几乎可像佛罗里达自我再现一样,再现佛罗里达的排序。

有关详细信息,请参阅技术手册 LU-0833。

Q: Q-SUN 和 QUV老化试验机能产生多少兰利、焦耳或kWhr/m2(千瓦时)的能量?

这个问题听起来非常简单,但是基于错误的假设之上。通常,提出此问题的人想得出材料实际接收到的辐照量(以兰利、焦耳 kWhr/m2 表示),然后与户外太阳光的能量密度(通常以辐照度W/m2表示能量密度)相除,得出在实验室加速设备中的曝晒小时数转换成户外曝晒年数的神奇因子。遗憾的是,这样得出的结果充其量只在数学计算上有意义,但是它与最基本的加速老化原则背道而驰。(更不用说,兰利在定义上仅仅是指太阳光,而非其他光源。),更甚者完全给人以误导。

这类计算无效的其中一个原因是忽略了波长的影响。光降解量的决定因素不是辐照总量的多少(以焦耳表示),而是各种波长的能量分布。例如,紫外线(短波)的能量其破坏性比可见光或红外线(这两者波长较长)的能量破坏性更强,具体取决 于测试材料。

此外,太阳光中紫外线的含量(变化很大)也会极大地影响样品的老化。实际上,兰利和焦耳无法表现出每个季节、每天、每小时太阳紫外线的巨大变化。出于这一点,一些研究表明,在辐射能相同(以兰利表示)的持续户外曝晒测试中,重复抽取相同样品的损坏严重程度变化可以达到 7:1。这也表明,兰利根本无法作为户外曝晒衡量标准。结论非常明确:兰利具备有效的用途,但肯定不是在实验室老化领域。

即使是测量紫外线辐照总量 (焦耳@TUV),例如紫外线兰利紫外线焦耳也可能会造成误导,原因相同:在紫外线中,通常波长越短,越会加快测试材料的降解速度。

下面列举一则使用兰利、焦耳或者紫外线辐射总量来 计算“实验室加速老化小时数等于户外多少年”的错误结论的示例。QUV老化试验机可利用两类灯管:波长在 340 nm 出现峰值的 UVA -340灯管和波长在313 nm 时出现峰值的 UVB-313 灯管。UVA 灯管比 UVB 灯管产生的焦耳数多(即紫外线辐照总量多),就此推断 UVA 灯管导致材料降解更快是否合理呢?结论并不是这样的。在使用 UVB 灯管的条件下,很多材料降解速度更快,因为UVB灯管有更多的短波紫外线。在 Q-SUN 试验箱中,您会发现测试结果很大程度上取决于所用的滤光器的类型。

我们不能将 Q-SUN QUV老化试验机的光强与太阳光相比的另一个原因是,这样的程序完全忽略了潮湿对于材料的影响。我们发现对很多材料而言,雨水和露水的影响比太阳光的影响更重要。通常,潮湿对于材料的粉化等现象的模拟也是非常重要的。如果不考虑潮湿,计算所得的转换因子是毫无意义的。

最后,基于辐照总量的转换计算是无效的,因为它还忽略了温度对于材料的影响。我们可以在加速老化试验箱上设定很大的温度范围,户外曝晒的温度范围也很宽泛。温度对光降解速度的影响深远。我们观察到,在某些情况下,如果测试温度每提高 10℃,材料的降解速度会翻倍。

有关详细信息,请参阅 Q-Lab Corporation 技术手册 LU-8030“利用焦耳数等效来确定实验室加速时间和户外暴晒时间所引起的错误一节。

Q: 为什么应该做老化或光稳定性测试,投资有何回报?

老化和光稳定性测试大回报:通常,老化和光稳定性测试会带来巨大的投资回报。下面列举部分您能够从相对较少的测试投 资中获得的回报。

避免灾难:受阳光和天气的影响,新产品或新配方产品可能会很快出现老化。如果某批次产品生产不当,或成分材料不佳,即使是认可的产品也会老化。召回在应用中出现灾难性问题的新产品或某批次产品,会造成什么样的代价?

大幅节省材料成本:在耐久性方面,您的产品可能与更便宜的材料(例如成本更低的颜料或费用更低的供应商提供的相同颜 料)相差无几。利用少量昂贵粘合剂,可能会带来同样的效果。例如,全新聚合物可能会降低成本,而不影响耐久性。唯一 可得知真相的方法只有测试。材料成本节省 1% 有何意义,节省 5% 或 10% 呢?

进军新市场:要打入新市场,您需要满足客户对耐久性的期望。当然您可以确信产品的耐久性已达到要求,或者您可以进行 测试。如果您认为产品耐久性需要进一步提高,可以利用测试。您可以重新设计和反复测试,直至产品耐久性达到进军新市 场的要求。能够进入新市场对您的收益有何影响?

丰富现有产品:即使产品小小的变化(例如新颜色),也可对光稳定性造成很大的影响。要利用这些小改进(对产品线有很 大影响),您需要通过测试评估其耐久性。在不影响耐久性的前提下,扩大生产线有何意义?

提高产品耐久性:通常,材料方面的小改动能够大幅提高耐久性。通常,客户在耐久性方面有很大改善,而成本没有增加。实现这一目标的唯一方法是测试不同材料和材料组合。提高产品耐久性有何意义?

减少保修请求:您在处理保修请求方面有多少花费?降低保修率能给您节省多少费用?

检验供应商的断言:所有供应商都确信其价格和耐久性是最完美的组合。在某些条件下,他们的观点可能是正确的。然而,您怎么才能得知对供应商而言“足够好”的材料,对您亦是如此?要找出哪个供应商满足您的特定需求,您需要直接测试您的 供应商,在自己的实验室或由 Q-Lab 等独立第三方开展测试均可。

扩大市场份额:更耐用的产品可扩大您的市场份额,同时削减竞争对手的份额。但是,不经过测试,无法改进耐久性。

始终走在政府规定前列: 环境和安全规定导致使用认可原材料的成本日益上涨,而且,每年有更多的材料遭到使用限制。利用环保材料重新设计已成 为生活的常态。有些新材料会影响耐久性,而有些不然。要找出答案,只能开展测试。选择可避开规定的材料,能为您省下 多少费用?如果新规定迫使您使用耐久性差的替代材料、或高成本的材料,成本又会是多少?

从竞争中脱颖而出:材料创新的速度持续加快,每天都会更优秀、更廉价的材料推出。如果您不利用这些材料,肯定他人会 使用。评估这些材料的唯一方法只有测试。在对手之前,您抢先利用这些材料有何意义?奋起直追竞争对手有何代价?

提高信誉:现在销售的产品会影响您的未来声誉。过早的现场故障会在未来几年一直困扰着您。另一方面,耐久性稳定的产品在其整个使用寿命中,都将是您产品质量的无言宣传。和其他投资一样,耐久性测试投资也会维护和提高您的声誉。好名 声对您有何意义?

确保符合耐久性标准:有些客户需要您提供光稳定性测试数据,作为购买产品的前提条件。在这种情况下,除非您在自己的 实验室中得出测试数据,或者由独立合约测试实验室提供数据,否则根本无法销售产品。

Q: 我之前从未做过老化测试,想寄一些样品进行测试,该怎么做?

如果您已经完成开展测试的大部分准备工作,但没有经验而不确定测试开展的流程,请不必担心。其实非常简单。但是,要 想测试顺利、快速开展,仍需要谨记几个重要事项。

第一步与我们联系,首次沟通不论是通过电话还是电子邮件,其效果相当。如果是首次服务,最好拨打 (305) 245-5600,联 系我们在佛罗里达的办事机构,告知代表您希望谈论新测试的意图。如果您发送电子邮件至q-lab@q-lab.com 申请电话回 访,您可以加入一些信息帮您做准备。
  • 产品是什么及其材料构成。
  • 最终用途是什么以及预计使用地点
  • 预计使用年限以及可能的老化模式
  • 期望通过测试实现什么目标

我们的客户人员将进行电话回访,或者立即与您沟通,确定最适合您需求的测试方法。在讨论过程中,我们将询问您一些问 题,例如:

  • 您开展测试是为了达到规格要求,还是为了改进耐久性
  • 您为测试安排了多少预算
  • 您需要从测试中汲取哪些知识和经验
  • 您的工作时间范围

我们将查看所有的加速和户外测试方案,与您共同决定最合适的老化测试,并就下面的具体项目达成一致:

  • 测试方法、曝晒类型
  • 测试样品的数量
  • 样品的尺寸及是否适合测试
  • 评估或衡量的类型及频率
  • 曝晒的总时间及是否需要临时暂停
  • 测试付费方法

上述信息收集完毕后,Q-Lab 工作人员会为您出具费用预测,这其中也会包含测试的所有要素。通过这项活动,确认将为您 开展测试,并确保您对相关费用有一定的概念。您也可以根据需要,再次与我们联系,以修改测试方案。我们将为您提供修 订之后的费用预测。曝晒分析。

双方对测试方案和费用达成一致后,您应将样品寄送至 Q-Lab。通常,您可将测试样品直接寄送至开展测试的测试基地。在 样品箱中,您应提供几项物品,单独寄送亦可。样品箱中应包含采购订单和拟测试的样品清单。只有收到采购订单和测试预 付款之后,我们才能执行登记流程。此外,您还需要提供完整的 ID 列表(最好以电子表格形式提供,以便于我们将标签直接 导入计算机系统),以加快整个流程、降低失误机率。如果您单独发送测试信息,请在样品箱中随附信件或说明,以便于匹 配样品和订单。

测试立项也称之为“登记”。在这一阶段,如果缺失任何信息,我们可能需要与您联系,以便在样品送达后尽快开展曝晒测 试,但前提是您已经提供了所有必要信息并下达了订单。启动样品曝晒测试后,我们将随后向您发送电子邮件,告知您在客 户网站上的用户帐户和密码,网站地址为: www.myweathertest.com 您能够从本网站上获得所有测试文件和报告。

在测试立项的任何阶段,如果您有任何问题,可致电公司在佛罗里达、亚利桑那或俄亥俄州的客户服务人员。测试启动后,您可以联系客户服务人员,或者直接与执行测试的实验室技术人员沟通。

如果您有任何针对本服务的反馈,欢迎告知。您也可以使用网站上的客户服务反馈功能。

Q: 在耐候老化箱中,宽波段和窄波段辐照度设定值有什么不同?

在氙灯和紫外加速老化测试中,辐照度设定值如果不体现具体的波长或者波长范围的话,信息是不全面的。有两种辐照度设定的方式。

窄波段辐照度设定包括340nm420nm,代表了1nm的波段范围,基于单波长值(比如,在340nm左右各½ nm)。窄波段辐照度使用“瓦特每平方米每纳米”。一般写成W/(m2∙nm), W/m2/nm, W∙m-2∙nm-1.

宽波段辐照度设定(通常为“TUV”或者“total UV”)是辐照度在整个波段范围对波长的积分,比如300-400 nm (加速实验室)或者295-385 nm (室外)。因此,宽波段辐照度值通常要远大于窄波段辐照度值。宽波段辐照度使用“瓦特每平方米”,可以写成W/m2 或者W∙m-2

下图是一个光谱能量分布图,简称SPD, 是辐照度对于波长的函数。这张SPD表明,对于特定的光源,既可以用窄波段0.35 W/m2/nm @ 340 nm表示辐照度,也可以用宽波段40 W/m2 from 300-400 nm (TUV) 表示辐照度。

SPD Graph

 
 
 
 
 
 
 
 
 

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