老化中的基本壓力是已知的和量化的。材料受壓力的時間以及在紫外線和水壓下的溫度是自然老化中的主要變量。在實驗室中精確地復(fù)制它們，可以通過消除空閑時間來提供加速。通過在自然極限內(nèi)最大化紫外線、水和溫度的壓力，進(jìn)一步加速是可能的。此處報告的試驗表明，加速實驗室老化的最重要因素是這些壓力的適當(dāng)平衡。
熒光紫外老化試驗箱中的暴露條件可以通過選擇熒光紫外燈、紫外和冷凝暴露的時間、紫外暴露的溫度和冷凝暴露的溫度。改變所有這些老化應(yīng)力的能力是該設(shè)備所獨有的，并且在現(xiàn)有的老化設(shè)備或自然老化暴露中是不可用的或不方便的。
我們的研究旨在確定加速紫外線、水和溫度應(yīng)力的極限，并了解各種試驗條件如何與高光澤汽車涂層的特定佛羅里達(dá)暴露條件相關(guān)聯(lián)。操作儀器的建議限制和方法最近已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并公布在ASTMG-53-77“非金屬材料曝光用光和水曝光儀器(熒光紫外線冷凝型)操作的推薦實施規(guī)程”中。
通過圖表和統(tǒng)計方法，對相同材料的重復(fù)試驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，并與佛羅里達(dá)暴露結(jié)果進(jìn)行了比較。Spearman等級相關(guān)被發(fā)現(xiàn)是一種確定幾個測試條件中哪一個產(chǎn)生與戶外暴露的較佳相關(guān)性的方便方法。
本文的目的是試圖通過以下方式彌合這一可信度差距:
1. 檢查由紫外線、水和溫度引起的自然老化應(yīng)力，并從理論上證明暴露在惡劣環(huán)境中與在侵蝕性較小的老化條件下的性能相關(guān)的假設(shè)的有效性。
2. 報告在實驗室中通過再現(xiàn)和改變紫外線、水和溫度應(yīng)力所獲得的信息，以說明加速老化的可行性。
3. 提出評估任何加速老化技術(shù)如何與加速戶外暴露或?qū)嶋H服務(wù)條件相關(guān)的方法。
本報告的范圍受到限制，將老化定義為當(dāng)材料暴露在陽光中的紫外線能量、水（如雨或露）和溫度的普遍壓力下所發(fā)生的退化。我們認(rèn)識到，還有來自鹽水、生物和空氣污染的其他壓力。這些都是局部的老化應(yīng)力 發(fā)生在某些環(huán)境或結(jié)構(gòu)或車輛的某些區(qū)域 結(jié)構(gòu)或車輛的某些區(qū)域。
對局部應(yīng)力的響應(yīng)往往遵循可預(yù)測的模式。在鹽霧、二氧化硫和鑄模室中進(jìn)行的單一性能試驗滿足了預(yù)測材料對這種局部應(yīng)力的抵抗力的需要。
我們預(yù)測耐候性的問題總是集中在重現(xiàn)紫外線、水和溫度應(yīng)力的綜合影響上。對這些普遍壓力的反應(yīng)可以采取多種形式。低光澤油漆可以以相對穩(wěn)定的速度粉化，直到油漆被侵蝕掉。老化會產(chǎn)生穩(wěn)定、粘附的保護涂層，如鋁上的氧化物。在其他情況下，材料不會受到老化的不利影響，直到達(dá)到一定的應(yīng)力閾值水平。紫外線和溫度應(yīng)力經(jīng)常以這種方式起作用。醇酸磁漆是汽車車輪可接受的涂層，因為車輪上的紫外線和溫度應(yīng)力非常低。
紫外線、水和溫度應(yīng)力之間的相互作用是規(guī)律，而不是例外。溫度可以改變光化學(xué)或氧化反應(yīng)的速率，而光化學(xué)侵蝕可以改變潮濕時的氧化速率。盡管我們的老化方法受到了定義的限制，但它仍然是一個復(fù)雜的多變量問題。在我們把這些應(yīng)力在實驗室里結(jié)合起來之前，我們應(yīng)該了解這些應(yīng)力在自然老化中是如何起作用的。
陽光中的紫外線脅迫
歐洲老化文獻(xiàn)和醫(yī)學(xué)專業(yè)將太陽紫外線光譜分為三個范圍。UV-A是波長在400納米和315納米之間的能量。UV-B在315納米-290納米范圍內(nèi)。UV-C包括290納米以下的太陽輻射，這種輻射永遠(yuǎn)不會到達(dá)地球表面。這種分類非常方便和有用。
UV-A的上限為400納米，是公認(rèn)的可見光和紫外光之間的界限。UV-A和UV-B范圍之間的315納米界限定義了紫外線能量開始對人體皮膚造成不良影響和色素變化的點。紅斑，也就是我們所說的曬傷，在波長低于315納米時開始發(fā)生，在297納米時達(dá)到高峰。290納米的UV-C邊界是地球表面太陽輻射的一個尖銳的截止點，由臭氧吸收造成的（圖2）。
量子理論解釋了UV-A、UV-B和UV-C的不同效果。光的能量是以稱為光子的離散單位傳輸。光子的能量與波長成反比。太陽發(fā)出的輻射的波長遠(yuǎn)低于242納米。波長低于242納米的光子的能量高到足以使氧氣解離并產(chǎn)生臭氧。反過來，臭氧是一個非常有效的紫外線吸收器，吸收所有低于290納米的太陽輻射，使這種波長的能量永遠(yuǎn)不會到達(dá)海平面的地球表面。臭氧部分吸收了UV-B，因此太陽光中的UV-B數(shù)量隨著太陽高度的變化而變化。
UV-B 290-315納米范圍內(nèi)的光子大到足以在太陽高度低于14度時被大氣完全吸收。在19度的太陽高度，太陽光的截止點是310納米，在40度的高度，太陽光的截止點是303納米。在太陽高度為60度和90度之間，最大數(shù)量的UV-B到達(dá)地球表面，陽光的截止點約為295納米。
UV-A總是存在于陽光中。即使在1 1英寸的太陽高度，陽光也能延伸到320納米。UV-A中的光子更小，它們通過紫外線時只被部分吸收。將UV-A與UV-B分開的一種實用而方便的方法是用窗玻璃過濾陽光。普通玻璃在350納米開始強烈吸收，并排除310納米以下的波長。在任何合理的時間內(nèi)幾乎不可能曬傷有窗戶玻璃保護的人體皮膚。
Scott已經(jīng)展示了當(dāng)UV-B被冬季大氣過濾排除在陽光之外時會發(fā)生什么。然而，觀察到的降解減少可能部分歸因于溫度壓力的降低。在亞利桑那州的夏天，當(dāng)最大的UV-B強度出現(xiàn)時，可以從成對的直接曝光和玻璃下的曝光中獲得更精確的確認(rèn)，即UV-B是大多數(shù)光化學(xué)變化的原因。兩次曝光的溫度基本相同。
UV-A和UV-B效應(yīng)之間的差異也可以在熒光UV-冷凝裝置中通過用熒光黑光燈代替熒光太陽燈來檢測。我們在設(shè)備的一側(cè)用黑光燈進(jìn)行了許多這種實驗，另一邊是太陽燈。黑光燈在301納米和313納米汞線的UV-B范圍內(nèi)有一些發(fā)射。
兩次曝光中出現(xiàn)的故障類型和順序基本相同。然而，使用黑光燈通常需要2到4倍的時間來產(chǎn)生降解。例如，使用太陽燈，成對曝光在500小時內(nèi)將醇酸磁漆的20”光澤從87降低到7。黑光燈曝光需要1096小時才能將光澤度降低到11。由于水應(yīng)力和溫度應(yīng)力在該試驗中存在，它們也導(dǎo)致了降解。
量子效應(yīng)，即光的能量水平隨著波長的減小而增加，通過大氣中紫外光在人類皮膚和聚合物上的行為反復(fù)得到證明。大部分來自太陽的光輻射，即99%的輻射，根本沒有能量來打斷化學(xué)鍵，導(dǎo)致光化學(xué)降解。UV-B 290 - 315 nm波段僅包含陽光總能量的0.1%。冬季，UV-B僅占總量的0.05%；夏季約占總數(shù)的0.2%。
陽光中的臭氧阻隔和量子效應(yīng)使得用相對低成本、低能量需求的40瓦紫外線源再現(xiàn)太陽光的效果成為可能。日光燈的峰值發(fā)射波長為313納米，截止波長為280納米，是UV-B的很好來源,同時還有一些UV-A中的發(fā)射(圖3)。盡管280納米的截止波長比陽光截止波長低10納米，但在七年的測試中沒有觀察到不尋常的紫外線效應(yīng)。
用發(fā)射UV-B的日光燈獲得的紫外線壓力相當(dāng)于晴天正午仲夏的陽光。在熒光紫外老化試驗箱中，300納米附近的低波長處的強度高于自然日光中的強度。然而，以這種方式增加強度的可行性已經(jīng)在EMMA裝置中被證明了許多年，在該裝置中，利用反射器將自然陽光增強了許多倍。
使用紫外線輻射增加紫外線應(yīng)力對于評估不同化學(xué)成分的材料是不可接受的?！癉ew Cycle”*程序在加速老化方面向前邁進(jìn)了一步，因為它采用了交替的紫外線和冷凝曝光來代替噴水的同時曝光。然而，這些進(jìn)步的優(yōu)點被使用地球表面陽光中從未發(fā)現(xiàn)的UV-C輻射所否定.從氙弧中移除濾光器,會使試樣受到波長低至190 nm的UV-C輻射，在那里光可以使氧氣解離。
施加能量時，光化學(xué)反應(yīng)瞬間發(fā)生，并與時間成正比。由于地球自轉(zhuǎn)的原因，自然暴露在紫外線下的時間被限制在每天6個小時左右，而在實驗室中，紫外線暴露的時間沒有限制。
復(fù)制陽光的效果需要實驗室復(fù)制陽光的整個光譜能量分布，這一神話應(yīng)該得到及時和體面的埋葬。復(fù)制UV-A和可見光是無害的，因為這些波長對今天的外部材料無害，但這是一種能源浪費。在再現(xiàn)陽光的影響時，只需觀察兩個條件——UV-B波長和大氣臭氧截止的良好模擬。
在世界各地的農(nóng)村地區(qū)，雨水或露水的化學(xué)性質(zhì)是相當(dāng)穩(wěn)定的。雨水和露水都是由水蒸氣和空氣的混合物凝結(jié)而成的，通常含有飽和的溶解氧。與大氣中二氧化碳平衡的水的pH值約為5.6，降雨通常是酸性的。在美國東部，1972年至1973年期間的平均pH值低于4.3，在一些地方觀察到pH值低至2.1。酸度的增加歸因于大氣中的硫酸和硝酸。
你可能認(rèn)為露水是無害的，但是沒有理由懷疑露水的酸性比雨水弱。空氣污染物留在地面附近的趨勢可能會使露水比雨水更酸。在任何情況下，由空氣-水蒸氣混合物凝結(jié)而成的雨或露水都是含有溶解氧的電解質(zhì)。
自然水循環(huán)的持續(xù)時間和頻率變化很大。暴露在戶外的材料通常每天有14或15個小時被露水打濕。在夏季陣雨中，雨可能只下15分鐘，也可能持續(xù)兩三天。云可以阻止材料向寒冷的夜空輻射熱量，從而使材料保持在露點以上。風(fēng)可以將材料保持在環(huán)境干球溫度，也可以抑制凝結(jié)。
暴露在同一地點的相同材料在潮濕的持續(xù)時間和頻率方面會有所不同。使表面隔熱，這樣它可以將熱量散發(fā)到空中，而不會從地面的輻射中獲得熱量，它比未絕緣的表面潮濕的時間更長。露水首先在汽車隔熱的后艙和引擎蓋上形成。
自然濕度時間和頻率的這種極端變化顯然會給固定時間和溫度的實驗室循環(huán)的復(fù)制帶來問題。我們處理這個問題的方法一直是反復(fù)試驗的。在40°C至60°C的溫度范圍內(nèi)，對4至20小時的水循環(huán)進(jìn)行了評估。
通過使用克利夫蘭涂層技術(shù)協(xié)會于1963年開發(fā)的克利夫蘭冷凝試驗的原理和裝置，可以在實驗室中輕松、準(zhǔn)確地復(fù)制雨水或露水的化學(xué)性質(zhì)。該裝置目前已在世界各地用于測試油漆、塑料、金屬、木材、防銹油和其他材料的耐水性。
克利夫蘭協(xié)會在設(shè)計和評估克利夫蘭冷凝測試儀方面對老化科學(xué)做出了重大貢獻(xiàn)。這個裝置展示了如何在實驗室中以低成本簡單可靠地復(fù)制天然水。此外，大約700個克利夫蘭冷凝測試儀的使用限制了水隨溫度的加速效應(yīng)。
自然降雨或露水通常發(fā)生在0°C至20°C的溫度范圍內(nèi)。克利夫蘭儀器是一種通風(fēng)蒸餾器，使用室內(nèi)環(huán)境空氣作為冷卻影響。最低實際冷凝溫度為40°C。連續(xù)冷凝的經(jīng)驗表明，幾乎任何材料都可以使用40°C的冷凝溫度。在50攝氏度時，有必要限制某些材料的暴露時間。在60°C時，會出現(xiàn)異常效應(yīng)。幾年前，在克利夫蘭冷凝試驗中觀察到丙烯酸漆在60°C時出現(xiàn)異常發(fā)白。
當(dāng)水循環(huán)太長或太熱時，還有其他指標(biāo)可以確定。由于凝結(jié)物的純度高，在熒光紫外凝結(jié)儀中很少出現(xiàn)斑點。當(dāng)出現(xiàn)斑點時，可能是由于可溶物從涂層或基材中析出。白漆在熱水和長時間的水循環(huán)中似乎會更快失效。
利用這些指標(biāo)，我們已經(jīng)確定，利用大范圍的水循環(huán)可以獲得與自然老化的良好相關(guān)性。例如40℃下20小時，可以使用長冷卻循環(huán)，和50℃下4小時，可以使用短的熱循環(huán)。60°C的冷凝溫度可能會對許多材料產(chǎn)生異常影響。在50°C時，一些涂層可以承受8小時甚至16小時的暴露而沒有異常影響。然而，當(dāng)測試未知物時，必須限制冷凝暴露的時間和溫度。
只要我們不在太長的時間里保持太高的溫度，升高的實驗室冷凝溫度加速了水的影響，就沒有異常的結(jié)果。似乎潮濕時間和潮濕溫度之間存在相互作用。據(jù)推測，較高的實驗室溫度會增加滲透速率和氧化反應(yīng)速率，因此50℃下的4小時模擬20℃下的14小時。
地表溫度是天氣中最易變的因素。一輛汽車以每小時55英里的速度在公路上行駛，其表面溫度將接近環(huán)境溫度。同樣一輛車，鎖著停在陽光直射的地方，表面溫度會比環(huán)境溫度高30°C。在無風(fēng)晴朗的夜晚，地表溫度會比環(huán)境溫度低8攝氏度。
顏色也是影響工作溫度的一個因素。白漆的最高溫度通常比黑漆低10°C至15°C。這種情況很難在實驗室重現(xiàn)。
當(dāng)在實驗室小室中使用熱電弧源時，輻射會加熱小室和試樣。這需要引入冷卻空氣來冷卻面板和腔室。在熒光紫外線冷凝裝置中，紫外線源的320瓦輸出不足以將面板溫度提高到55°C或60°C以上。在紫外線照射過程中，加熱空氣被引入室內(nèi)以提高面板溫度。黑色面板的溫度只會比白色面板高幾度。從實用的角度來看，很難匹配室外溫度實驗室中深色和淺色材料的區(qū)別。每當(dāng)引入空氣進(jìn)行加熱或冷卻時，顏色之間的溫差就會減小。這是我們將不得不忍受的加速老化的限制。
多年來，隨著結(jié)構(gòu)的隔熱或封閉，材料的工作溫度應(yīng)力逐漸增加。隨著我們增加隔熱材料，當(dāng)前的能源危機將對材料的耐溫性提出更高的要求。材料科學(xué)家已經(jīng)逐漸提高戶外暴露的溫度來滿足需求。汽車漆已經(jīng)從45°S開架式暴露轉(zhuǎn)移到5°S開架式暴露，然后轉(zhuǎn)移到5°S黑盒絕緣暴露。塑料通常暴露在膠合板背襯上，這是一種很好的絕緣材料。一些制造商將涂層金屬板暴露在膠合板上。
設(shè)計加速試驗方法所需的最重要信息是陽光直射下的最高工作溫度。夜間潮濕時的工作溫度對于所有顏色都是相似的，并且可以從天氣記錄中預(yù)測。紫外線壓力也是可以預(yù)測的，但是陽光中的溫度必須在使用中測量。未絕緣材料的溫度預(yù)計在50°C到60°C之間，而在黑暗的絕緣水平面上，溫度通常在70°C到80°C之間。
目前，在實驗室中，在相同的溫度下測試不同的顏色似乎不是一個嚴(yán)重的問題。白色涂料在相對較高的溫度下測試，導(dǎo)致更多的降解，但我們的工作表明，各種顏色的相對等級基本上沒有變化。然而，較好對從淺色到深色的幾種顏色的油漆系統(tǒng)進(jìn)行實驗室評估。
老化文獻(xiàn)中一個持久的神話是這樣一種理論，即清晨陽光和露水的結(jié)合導(dǎo)致了無法解釋的協(xié)同效應(yīng)，這是我們無法在實驗室中復(fù)制的。這是一個有趣的理論，但它與真實的老化不一致。在太陽高度達(dá)到UV-B通過大氣傳播的點之前，陽光會使材料變干。
然而，同時暴露于紫外線和水中在過去通常被用于老化儀器中。在同步曝光中，來自紫外線源的熱量使得難以保持試樣濕潤。濕度溫度的控制也是一個問題。自然老化發(fā)生在不同溫度下的單獨的紫外線和水中。這種交替暴露可以而且應(yīng)該用于加速老化。
表1總結(jié)了在實驗室中再現(xiàn)自然老化應(yīng)力的必要條件。
滿足這些條件的紫外線、水和溫度的任何組合都可以與自然老化很好地關(guān)聯(lián)起來。在過去七年我們尋找“答案”的過程中，我們推薦了8UV-4 CON、4UV-4 CON、6UV-6 CON和16UV-8CON的時間周期。所有這些循環(huán)，在不同的溫度下，目前都被用于熒光紫外老化試驗箱中，以滿足特定的需求。
幾年來，我們實驗工作的基本目標(biāo)是找到一組可以稱為“加速老化”的條件。我們的結(jié)論是“答案”不存在。加速老化的條件必須符合室外暴露或使用條件的具體要求。室外氣候測試設(shè)施將材料暴露在45度S、5度S、垂直南或北的隔熱和開放式機架中，以與特定的服務(wù)環(huán)境相關(guān)聯(lián)。我們不應(yīng)該驚訝地得知，以滿足需要,實驗室的氣候條件也必須改變。
我們已經(jīng)在各種加速試驗條件和佛羅里達(dá)暴露之間進(jìn)行了相關(guān)性研究。這些研究涉及9種專利涂料系統(tǒng)中的27種汽車涂料。每個系統(tǒng)都有三種相同的顏色——綠色、藍(lán)色和白色。五個系統(tǒng)用于絕緣應(yīng)用，通常在佛羅里達(dá)的絕緣5°S機架上進(jìn)行測試。其他四種設(shè)計用于較低的工作溫度，通常通過5°S的開放式機架暴露進(jìn)行評估。為了相關(guān)性的目的，所有27個都暴露在兩種類型的機架上。基底是鋼和柔性塑料。
檢驗相關(guān)性的先進(jìn)性能是20”光澤，但是當(dāng)它們發(fā)生時，注意到顏色變化和其它影響。在第一次分析中，光澤度損失百分比是計算中使用的值。然而，人們認(rèn)為，消費者對最終光澤度的反應(yīng)比對損失率的反應(yīng)更大。因此，所有的相關(guān)性都將在佛羅里達(dá)暴露一段時間后的20°光澤與在熒光紫外冷凝測試中暴露一段時間后的20°光澤聯(lián)系起來。
使用20”光澤值作為相對外觀的量度的有效性通過將兩個完整的測試以獨立的顏色組提交給與測試無關(guān)的五個人進(jìn)行評級來測試。與光澤度值的等級相關(guān)性非常好，20°光澤度中約5點的視覺辨別差異似乎是可能的。
兩種常用的相關(guān)方法可用于分析，即皮爾遜線性相關(guān)和斯皮爾曼等級相關(guān)。皮爾遜方法假設(shè)所考慮的性質(zhì)可以在區(qū)間尺度上測量。1.0的全面相關(guān)性要求兩組數(shù)據(jù)之間的線性關(guān)系。光澤值是否是真實的區(qū)間數(shù)據(jù)，以及實驗室方法和室外暴露之間是否存在線性關(guān)系，是值得懷疑的。
Spearman等級相關(guān)旨在處理非參數(shù)數(shù)據(jù)，如外觀或粉筆的視覺等級。Mitton已經(jīng)說明了如何將Spearman等級相關(guān)應(yīng)用于評估加速老化方法與佛羅里達(dá)州的粉化特性的相關(guān)性。Spearman方法下的全面相關(guān)性可以在沒有線性關(guān)系的情況下實現(xiàn)。
不管產(chǎn)生了多少光澤和色差數(shù)據(jù)，最終的決定幾乎總是通過視覺比較測試來做出的。因此，Spearman方法類似于實際操作。計算也更簡單。選擇Spearman方法，并將所有光澤度值轉(zhuǎn)換為等級，如圖所示在表2中。
熒光紫外冷凝試驗與佛羅里達(dá)的相關(guān)性
在不同水平的紫外線、水和溫度應(yīng)力下對這27種涂層進(jìn)行的重復(fù)測試提供了足夠的信息來概括系統(tǒng)和顏色的反應(yīng)。
1. 通過使用黑光燈降低紫外線壓力，九個系統(tǒng)中沒有一個在排名上有明顯變化。
2. 有兩個系統(tǒng)因水的壓力超過使用中遇到的壓力而改變了等級。三個系統(tǒng)對這種水壓力有抵抗力。
3. 有三個系統(tǒng)在隔熱應(yīng)用中遇到的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出不同程度的溫度敏感性。
4. 有三個系統(tǒng)，由于在使用過程中溫度適中，預(yù)計會顯示出溫度敏感性，但沒有表現(xiàn)出來。在高于服役預(yù)期的溫度下進(jìn)行的加速試驗不會影響排名。
5. 佛羅里達(dá)的顏色關(guān)系通常可以表示為綠色、白色、藍(lán)色。在大多數(shù)情況下，熒光紫外線冷凝試驗中的關(guān)系是綠色>白色>藍(lán)色。加速測試中綠色和白色之間的溫差小于室外暴露的溫差。
可以得出結(jié)論，在測試特定系統(tǒng)時，可能會違反紫外線、水和溫度應(yīng)力的一般限制。我們知道為了縮短測試時間而違反了這些規(guī)則。然而，更為明顯的是，氣候應(yīng)力必須平衡，以便比較甚至稍微不同的系統(tǒng)。
當(dāng)我們達(dá)到相關(guān)系數(shù)約為0.85的測試#16和#18時，我們的信心也達(dá)到了相應(yīng)的水平。將從高光澤涂層中學(xué)到的原理應(yīng)用于硬紙板基材上的低光澤白色涂層的測試。假設(shè)降解將在幾周內(nèi)發(fā)生，但六周的試驗僅產(chǎn)生少量粉化。在另一個實驗室對熒光紫外老化試驗箱進(jìn)行了12周的測試，得出了同樣的結(jié)果。然而，單獨使用水的克利夫蘭冷凝試驗產(chǎn)生了所需的性質(zhì)變化。加速老化的硬性規(guī)定不能適用于所有材料和涂層基材。
觀察到佛羅里達(dá)暴露的非線性測試趨勢，并對每個測試的線性進(jìn)行圖形檢查。與佛羅里達(dá)相比，較好的涂層保持光澤的時間更長，而弱涂層降解得更快。這些測試似乎放大了涂層之間的差異。當(dāng)與曝光量x比較時，整套涂層500小時的中值光澤度為37表示加速比大約為17: 1。估計每個涂層的加速比，最耐用涂層的加速比大約為8:1，最不耐用涂層的加速比大約為25:1。
可以推測，對于中度和重度老化環(huán)境，也存在非線性。在佛羅里達(dá)和實驗室試驗中，通過絕緣暴露使應(yīng)力水平最大化，可以預(yù)期較弱的涂層比良好的涂層降解得更快。
通過最大化應(yīng)力來放大差異既有好處也有壞處。顯然，這樣的程序可以非常迅速地挑出弱者，通常在一周之內(nèi)。然而，相似涂層之間的差異可能被高估。研究中的兩個幾乎相同的系統(tǒng)表現(xiàn)出相當(dāng)一致的秩差1。令人懷疑的是，這樣的差異會在使用中顯示出來，而對其他屬性的檢查可能會改變相對的優(yōu)點。
該測試計劃是通過觀察佛羅里達(dá)和熒光紫外冷凝測試在兩個系統(tǒng)上的等級差異而啟動的。測試程序從未對這兩個系統(tǒng)進(jìn)行過與它們在佛羅里達(dá)絕緣expo- sure中的排名完全相同的排名。然而，反轉(zhuǎn)的幅度被發(fā)現(xiàn)是九分之一或兩個等級。隨著對這種差異的原因的理解，熒光紫外冷凝試驗在兩個系統(tǒng)中都被使用。
Spearman等級相關(guān)已被證明在處理加速試驗和佛羅里達(dá)暴露之間觀察到的非線性方面是有用的。Spearman方法評估了一個測試程序在不要求線性時間關(guān)系的情況下以相同順序放置涂層的能力。Spearman方法只需處理7個樣本，但rho的重要性與樣本數(shù)量成正比。從實用的觀點來看，將30種以上的涂料進(jìn)行排序是麻煩的。但是，15個值很容易處理，27個值也不是一個不合理的數(shù)字。如果要評估五個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)都要準(zhǔn)備四種或五種顏色。如果可能，應(yīng)始終包括已知耐久性的控制涂層。
在佛羅里達(dá)州和亞利桑那州等侵蝕性環(huán)境中進(jìn)行的數(shù)千次測試表明，自然老化可以通過各種技術(shù)加速。人們一致認(rèn)為，這種試驗與更溫和環(huán)境中的老化有著有益的關(guān)聯(lián)。對自然老化的分析表明了為什么可以獲得不同環(huán)境之間的這種相關(guān)性的原因。最大紫外線、水和溫度應(yīng)力在任何地方都是相似的。
材料受應(yīng)力的時間以及紫外線和水應(yīng)力期間的溫度是自然老化的主要變量。炎熱、潮濕的環(huán)境會導(dǎo)致最嚴(yán)重的退化。然而，即使在一個地區(qū)重復(fù)暴露也可能會有不同的速率。當(dāng)通過等級相關(guān)程序排除年度、季節(jié)和位置比率差異時，自然加速老化被證明能夠一致且可靠地預(yù)測材料的相對優(yōu)點。
今天的涂料和塑料是自然進(jìn)化過程的產(chǎn)物。弱者已經(jīng)不再使用了。對紫外線、水和溫度的敏感閾值已經(jīng)提高。對于今天的材料，自然老化不是一個連續(xù)的過程。這是一個零星的、間歇的過程，只有當(dāng)壓力達(dá)到一定水平時才會發(fā)生。因為沒有發(fā)生惡化，室外測試架上的大部分時間都被浪費了。
老化中的基本應(yīng)力是已知的和量化的。在實驗室中精確地復(fù)制它們可以通過消除空閑時間來提供加速。通過在自然極限內(nèi)最大化紫外線、水和溫度應(yīng)力，進(jìn)一步加速是可能的。
與本文關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品:
