SAE J2527 標準專用檢測儀器氙燈老化試驗箱KSD-XD-576W

SAE國際?? 汽車表面標準?? ?SAE J2527?? ?FEB2004發(fā)行
2004-02發(fā)行
用受輻射氙弧裝置加速照射汽車外部材料的性能標準

1 范圍
1.1 此SAE標準規(guī)定了用受輻射氙弧裝置加速照射汽車外部材料的操作程序。
1.2 是基于SAE J1960試驗參數(shù)的性能標準。
1.3 不同汽車制造的材料標準里涵蓋了試樣準備，試驗持續(xù)期和性能評價方法。
1.4 通過材料試驗比較SAE J1960和進行SAE J2527批準的器具決定可以進行此試驗的設(shè)備。比較新試驗設(shè)備和原有試驗設(shè)備的試驗協(xié)議應(yīng)通過七月方的材料試驗比較。有興趣的契約公司應(yīng)確認試驗協(xié)議細節(jié)和試驗材料。此試驗方法出版時，委員會發(fā)行了SAE J2413 “試驗新設(shè)備核實協(xié)議”。

2 參考
2.1 適用出版物
以下出版物組成了此標準的一部分去擴展在這里的規(guī)定。SAE最新發(fā)行刊物也適用。
2.2 SAE出版物
Available from SAE, 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096-0001. www.sae.org
SAE J1545 – Instrumental Color Difference Measurement for Exterior Finishes, Textiles and Colored Trim, Recommended Practice
SAE J1960 – Accelerated Exposure of Automotive Exterior Materials Using a Controlled Irradiance Water Cooled Xenon Arc Apparatus

SAE技術(shù)標準規(guī)則管理委員會指出：“SAE出版此報告為了提高目前技術(shù)和工程科學(xué)。完全志愿使用，且其特殊使用的適用性和適宜性，包括于此產(chǎn)生的任何專利侵權(quán)都為使用者負責(zé)。
SAE至少沒五年檢查每一分技術(shù)報告，報告可能重申，修訂或者取消。SAE希望得到你的評論和建議。
版權(quán)?2004 SAE國際版權(quán)所有。在預(yù)先沒有SAE同意下，不可以任何形式或方式復(fù)制，修補保存或傳播該出版物的每部分，電子的，機械的，影印，記錄或其他。

2.1.2 ASTM出版物
在ASTM, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959.可獲得。
ASTM G 113 Standard Terminology Relating to Natural and Artificial for Non-Metallic Materials
ASTM G 130 Standard Method for Calibration of Narrow and Broad-Band Ultraviolet Radiometers Using a Spectroradiometer
ASTM G 147 Standard Practice for conditioning and Handling of Nonmetallic Materials for Natural and Artificial Weathering Tests.
ASTM G 155 Standard Practice for Operating Xenon Arc Light Apparatus for Exposure of Non-Metallic Materials
ASTM G 151 Standard Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test Devices that Use laboratory Light Sources.
ASTM G 156 Standard Practice for Selecting and Characterizing Reference Materials Used to Monitor Consistency of Operating Conditions in an Exposure Test.
ASTM D 859, Standard Test Method for Silica in Water
ASTM D 4517, Standard Test Method for Low-Level Total Silica in High-Purity Water by Flameless Atomic Absorption Spectroscopy
ASTM D 523, Standard Test Method for Specular Gloss
ASTM D 660, Standard Test Method for Evaluating Degree of Checking of Exterior Paints
ASTM D 714 Standard Test Method for Evaluating Degree of Blistering of Paints
ASTM D 2244, Standard Test Method for Calculation of Color Differences from Instrumentally Measured Color Coordinates
2.2 相關(guān)出版物
以下出版物僅處于信息提供目的且不是本文件的必須部分。
2.2.1 ISO 出版物
在ANSI, 25 West 43rd Street, New York, NY 10036可得到。
ISO 4892-1, Plastics – methods of exposure to laboratory light sources, Part 1, General g uidelines
ISO 4892-2, Plastics – Methods of Exposure to laboratory light sources, Part 2 Xenon arc sources

3 定義
3.1 黑板溫度計，n
3.1.1 溫度測量裝置，涂有黑瓷漆的感溫單位用于吸收在褪色/老化試驗中大部分的輻射能。它涉及到一個非絕緣的黑板。
注明：此裝置估計了試樣暴露在自然或人造光下可能接受到的最大溫度。
3.2 BST–黑色標準溫度計-絕緣的黑板溫度計-參考ASTM G151附錄2的定義。
3.3 其他定義
適用此標準的定義可見ASTM G113。

4 重要性和使用
4.1 此試驗方法旨在模擬汽車外部遇到的極端環(huán)境下比如日光，熱和潮濕（以濕度，冷凝或雨的形式），預(yù)測汽車材料的老化性能。

5 設(shè)備
5.1 設(shè)備制造商對設(shè)備核定負責(zé)，提供依照臨界試驗參數(shù)的證據(jù)負責(zé)，包括契約方要求的不同的光譜能量分布（SPDs）。符合試驗的材料應(yīng)包括很多審核過的標準參照材料，比如試驗纖維聚苯乙烯和AATCC L4 & L2藍色毛織品。器具制造商有責(zé)任提供必要資料證明按此標準的所依照的每樣式類型。最少，資料應(yīng)包含（1）對于250-800nm的所有相關(guān)光譜能量分布資料；（2）目前很多標準核準過的參照材料的重復(fù)和復(fù)制資料。在試驗之前契約方應(yīng)該對器具試樣達成一致。
注明：一般操作中，不同設(shè)備可能給出不同結(jié)果。結(jié)果依賴于樣本特征和器具設(shè)計。更多信息參照ASTM G155 4.3和4.4。
5.2 使用的設(shè)備利用氙燈作為輻射光源。裝上樣本使其暴露在試驗室同一條件下。設(shè)備可以同時自動地控制輻射強度，黑板溫度，相對濕度和室溫。在試驗前客戶和供應(yīng)商應(yīng)對設(shè)備制造商和類型達成一致。
5.2.1更多有關(guān)設(shè)備的描述詳見ASTM G 151和ASTM G155。
5.3 除非契約方另達成一致，應(yīng)有如ASTM G151所描述的非絕緣黑板溫度計。
注明: (僅為提示) BST–黑色標準溫度計-絕緣的黑板溫度計-參考ASTM G151附錄2的定義。契約方對溫度達成一致。BST比非絕緣黑板高5°C。
5.4 暴露裝置制造商應(yīng)確保試樣暴露區(qū)域的任何方位輻射強度至少為此區(qū)域最大光線的70%。
5.4.1試樣放置的位置的輻射強度至少為最大輻射強度的90%。
注明：設(shè)備制造商提供輻射強度等級的核查。

6 設(shè)備安裝
6.1 為了最小化可變性，按照制造商說明書維修和校準設(shè)備。附錄B描述了參照材料的使用以幫助確定氙燈裝置是否操作適當。
6.2 噴灑和濕化或其他目的的水不應(yīng)留下不好的沉積物或斑點于暴曬表面。噴淋水不能含有超過1ppm固體物，且硅含量少于0.2ppm。使用ASTM 方法D859或D4517測量硅含量。去離子化合物和反滲透處理可以得到期望的噴淋水純度。在有些情況下，一些試樣的揮發(fā)物可能影響試驗箱中其他試樣。
6.3使用合適的光學(xué)過濾器以得到期望的光譜能量分布（SPD）。過濾器應(yīng)提供處于各自范圍現(xiàn)實的SPD。參照典型光譜能量分布范圍附錄CZ中的圖C1或C2和表C1或C2。
注明：附錄C中列出了不同過濾器和能量強度相結(jié)合的SPD實例。圖C1和圖C2中的CIE85為日光參照。表C1和C2列出的值從不同設(shè)備上的很`多讀數(shù)的平均值。一個設(shè)備上的一個讀數(shù)可能不能準確的匹配表中列出的值。
6.4 選擇計劃的循環(huán)，在以下循環(huán)中其提供120分鐘光照和60分鐘黑暗：60分鐘黑暗且前后架噴淋，40分鐘光照后20分鐘光照和試樣前面噴淋，之后60分鐘光照，然后重復(fù)。試驗次序應(yīng)遵照表2設(shè)立的情形。

段	光照	黑暗	噴灑
1	無	60分	前和后
2		不適用	無
3		不適用	前
4		不適用	無

*輻射量（KJ·m^-2·nm^-1）基于J1960方法而列出，其有在340nm下0.55w m^-2·nm^-1的輻射強度。設(shè)備控制寬波段而非窄波段或者操作高光線等級將不時顯示有不同發(fā)光量。

 

6.5 操作控制面板使設(shè)備維持表3指定的范圍。如果在設(shè)備穩(wěn)定后，實際控制面板的操作條件不適合機器設(shè)置，停止試驗且在恢復(fù)試驗前糾正不適合的原因。

表3：控制面板傳感器目標值

 

?????????????????????????????? 黑暗??????????????????????????? 光 控制????????????????????????? 1部分?????????????????????????? 2、3、4部分 目標??????????? 公差????????????? 目標??????????? 公差

自動發(fā)光????????????? 無?????????????????????????????? 0.55 w m-2 黑板溫度計???? ???????38????????????? ±3 °C???????????? 70?????????????? ±3 °C 艙內(nèi)溫度（干球溫度計） 38?????????? ??±3 °C???????????? 47????????????? ?±3 °C 相對濕度????????????? 95????????????? ±5%??????????? ??50?????????????? ±5% 輻射暴露量???????? 見適用說明???????????????????????? 見適用說明

注明：公差在每段噴灑部分不適用。

* 340nm下0.55w m^-2·nm^-1是在J1960列出的設(shè)備默認發(fā)光。設(shè)備控制寬波段而非窄波段將有不同的值。其他更高或更低的值，契約方達成一致后可以使用，但是他們使得附錄B中顯示的聚苯乙烯參照材料的列出值和表2列出的輻射量無效。

 

7 試驗程序

7.1 準備將暴露的試樣，讓其適合使用的試樣支架。參考ASTM G147面板的調(diào)節(jié)和控制。

7.2 試樣大小和試樣支架一致。超過其大小的試樣可能給出不合適的暴露值。從契約方得到關(guān)于材料試驗安裝非規(guī)則大小試樣的正確方法。光源距離是影響接受輻射量和表面溫度從而影響暴露結(jié)果的主要因素。按照制造商的指導(dǎo)使試樣獲得相同光線暴露至關(guān)重要。

注明：建議密封所有試樣剪切邊緣。來自鋼板上的腐蝕可能污染試樣。密封塑料剪切邊緣以避免來自襯底的副產(chǎn)品。風(fēng)干的底漆適合此操作。參考ASTM G147試樣準備和處理。

7.3 用惰性不反射材料填補未使用的縫槽保持需要的空氣流動。如陽極電鍍鋁板。

注明：高度反射材料可能影響設(shè)備操作。參考制造商關(guān)于設(shè)備操作的說明書。

7.4 在設(shè)置器具滿足輻射暴露量要求后（Kj·m^-2·nm^-1），以黑暗循環(huán)為頭開始試驗。見適用的材料說明。

注明：一旦暴露開始，設(shè)備操作間斷不能超過一天一次。多余的干擾，如在日常操作期間打開艙門可能引起試驗結(jié)果的改變。

7.5 對于一些設(shè)備和/或材料，在暴露期間試樣的周期性的重新配置應(yīng)確保每次接受到相等的輻射暴露量。如材料沒有可用資料，試樣重新配置由契約方達成一致。

7.6 報告性質(zhì)改變，由契約方達成一致的。

 

8 評估報告

在指定間隔測量和報告試驗試樣性質(zhì)改變，由契約方達成一致。以下方法可能使用：

器具測量

SAE J1545 Instrumental Color Difference Measurement for Exterior Finishes, Textiles and Colored Trim, Recommended Practiceupon by contractual parties. One or more of the following methods may be used;

ASTM D523 Test method for Specular Gloss

ASTM D660 Test Method for Evaluating Degree of Checking of Exterior Paints

ASTM D714 Test Method for Evaluating Degree of Blistering of Exterior Paint

ASTM D2244, Standard Test Method for Calculation of Color Differences from Instrumentally MeasuredColor Coordinates

 

9 暴露報告

9.1 暴露報告需契約方達成一致。

9.2 報告應(yīng)包含以下信息：

9.2.1 一份指出暴露參照材料的顏色改變暴露報告（圖1），以CIELAB為色差單位，應(yīng)和暴露試樣一同核準。如果任何色差數(shù)據(jù)在規(guī)定公差外（控制極限），應(yīng)在空白處指出原因和糾正。

9.2.2 暴露控制/報告形式應(yīng)包含以下附加信息：

9.2.3 實驗室名稱

9.2.4 暴露設(shè)備類型和系列號

9.2.5 根據(jù)控制圖標的設(shè)備操作描述年和月。

9.2.6 試驗方法

9.2.7 使用的參照材料，包括批號。

9.2.8 操作核查頻率，如間隔每天，3或7天。

9.2.9 使用參照材料的顏色變化，目標值和公差，以CIELAB色差單位。

9.2.10 參照材料的每月平均色差。

9.2.11 黑板溫度計每日報告（BPT）。

9.2.12 干球溫度計或測試室內(nèi)溫度日常報告。

9.2.13 輻射日常報告。

 

有SAE紡織品和軟制塑料品委員會準備

圖1

 

附錄A85

艙內(nèi)維護和校準

A.1 維護

A.1.1 為了更好的試驗結(jié)果，必須有規(guī)律地清潔侵蝕裝置。一般來說，必要清潔頻率取決于設(shè)備使用水的性質(zhì)和空氣的性質(zhì)且在實驗室里（清潔）。如6.2中提到，在有些情況下，一些樣本滲出材料到艙內(nèi)可能對其他樣本造成有害作用。試樣的腐爛可能要求更高頻率清潔試驗艙。

A1.2 關(guān)于清潔操作建議，請參考相應(yīng)的安裝手冊。對以下關(guān)注應(yīng)特別注意：

試驗艙

調(diào)節(jié)室（如適用）

氙燈過濾器

光學(xué)組件

黑色傳感器（BPT或BST）

氙氣燈

A.1.3 噴嘴堵塞跡象進行檢查。如果連續(xù)發(fā)生堵塞，在水位線下需要另外的過濾器。按照制造商建議取代噴嘴。

A.2 替換進度表

A.2.1.1 燈裝配和相關(guān)部分

一般來說，當達不到規(guī)定輻射或可見退化跡象時，應(yīng)替換氙燈或過濾器。另外，嚴格堅持制造商關(guān)于耗材的替換建議，特別是以下情況：

氙燈

氙燈過濾器

光學(xué)組件

A.2.2 當不能維持表面光澤或當可見裸露金屬時，替換黑板傳感器。

A.2.3 如適用，每周檢查濕球溫度計吸條，當觀測到污點或礦物累積物時替換。在所有情況下，遵照制造商關(guān)于濕度體系裝置的維護和合理操作的說明。

A.3 校準檢查

A.3.1 每日檢查控制和計劃（除了周末和假日）以確保滿足試驗參數(shù)要求。

A.3.2 按照制造商操作指南詳細介紹每2周校準設(shè)備。建議在每周的同一天進行校準。

 

附錄B：耐光照色牢度測量程序

B1 范圍

B.1.1 附錄B描述了使用聚苯乙烯耐光標準件作為參照塑料品幫助確定氙弧設(shè)備是否操作適當。

B.1.2 在每次校準后（每兩周）使用聚苯乙烯標準件達到千焦每小時的規(guī)定量。

B.1.3 通過儀器在規(guī)定輻射量達到前后測量參照塑料可獲得以CIELAB為單位的色差值。

B.1.4 聚苯乙烯耐光標準件暴露在輻射量下（如340nm下Kj·m^-2·nm^-1），其等價于2到7天時期。

注明：Delta b值基于J1960試驗方法而提供。其不適用于使用更高或更低發(fā)光水平的試驗或使用多功能過濾器而非UV加強過濾器的試驗。控制寬波段UV而非窄頻的侵蝕儀器應(yīng)使用等價的寬波段輻射量以得到目標服務(wù)值。記下等價340nm下0.55w m^-2·nm^-1的寬波段（300到400nm）近似60 w m^-2。

B2 程序

B.2.1 此方法用于測定色差所要求操作能力的工具包括了鏡面組件，使用illuminant D-65, 10 度觀測員資料提供色差值。不允許替換。可以進行發(fā)射或者反射形式測量。僅使用20mm或更大的孔徑。

B.2.2 按照制造商說明校準用于色差測量的器具。

B.2.3 參考材料測量

B.2.3.1 反射類型

B.2.3.1.1 在一未暴露參照塑料后裝上用于校準的白瓷磚對著器具樣本端。

注明：小心避免任何周圍光線的干擾。

注明：為了保持白色校準瓷磚表面，建議購買第二塊校準瓷磚。

B.2.3.1.2 進行一次初始讀數(shù)。保存此讀數(shù)，作為參照讀數(shù)。轉(zhuǎn)到B2.4步。

B.2.3.2 發(fā)射類型

B.2.3.2.1 按照制造商說明將未暴露參照塑料置于合適位置。如無明確建議，將薄片盡可能近置于探測器。

B.2.3.2.2 將校準用的白瓷磚對著器具外樣本端。

注明：為了保持白色校準瓷磚表面，建議購買第二塊校準瓷磚。

B.2.3.2.3 進行一次初始讀數(shù)。保存此讀數(shù)，作為參照讀數(shù)。

B.2.4 將一參照塑料放于樣本支架，并系在加載彈簧支持裝置上。

B.2.5 將其固定在鄰近黑板溫度計的樣本架上。

B.2.6 以黑暗循環(huán)為頭打開暴露裝置，且進行2到7天的等價能量期（如340nm下KJ·m^-2·nm^-1）暴露參照塑料。

B.2.7 在到達輻射暴露量后，從設(shè)備上移走參照塑料。

B.2.8 檢查表面水斑。如果發(fā)現(xiàn)水斑，用白色滲水粗棉布小心去除。使用另外白色粗棉布完全擦干參照塑料。水斑通常代表水質(zhì)量不合適。水斑問題應(yīng)立即調(diào)查和糾正。

B.2.8.1 小心不要劃花參照塑料，這樣可能影響測量結(jié)果。

B.2.9 重復(fù)B.2.3.1或B2.3.2規(guī)定的色差測量步驟于參照塑料的暴露區(qū)域，并測量delta b*色差值。

B.2.10 與使用循環(huán)的曲線圖比較delta b*讀數(shù)。

B.2.11 標準參照材料供應(yīng)商為聚苯乙烯片的購買提供了曲線圖。

B.2.12 如果delta b*并沒落在標準參考委員會預(yù)先規(guī)定之內(nèi)，立即按照B2.3-B2.11部分試驗其他聚苯乙烯片。如果聚苯乙烯參照標準仍在規(guī)定之外，停止試驗直到問題解決。

B.2.13 聚苯乙烯的目的是監(jiān)控試驗成果。其出于統(tǒng)計學(xué)過程管理（SPC）目的。在范圍之外的一點并不能表示試驗無效。

 

附錄C：擴展UV過濾器和日光過濾器的典型光譜能量分布

表C1：擴展UV過濾器（J1960 光譜）

注明1：擴展UV過濾器的紫外光線是11%且近紅外光線可見度是89%，其光線波長為290nm到800nm（CIE出版物NO.85：1989）。當進行試驗時，由于試樣的反射性質(zhì)和數(shù)目，在試樣平面測量的值將改變30%。

注明2：在340nm， 0.55Wm^-2·nm^-1下校準和操作擴展UV光譜燈。寬波段，300-400nm，等價近似60W m^-2。

注明3：表C1含的SPD數(shù)據(jù)使用了“矩形”綜合方法得來。數(shù)據(jù)是基于250到400mm帶通的81個光譜和用于400-800nm的37個相同光譜。矩形方法的公式如下：

當光譜以2nm為增量時，在指定帶通使用矩形積分計算光線。

（等式1）

這里：Ixy=帶通內(nèi)，低波段x和高波段y的總光線。

X=最低波段

Y=最高波段

In=在x和y帶通內(nèi)波長為n的光線。

其他綜合技術(shù)可以用于估計SPD，但可能得到不同結(jié)果。當和表C1比較光譜能量分布時，應(yīng)使用同樣的綜合方法，矩形法。

圖C1：擴展UV和日光SPD曲線圖

表C2：日光過濾器

注明1：對于帶日光過濾器的氙弧燈，有低于290nm的小但重要的光線。短波UV發(fā)射量取決于發(fā)射和使用過濾器的年限。

注明2：氙弧資料-所給范圍是基于111個光譜分布，其是由帶不同類型和年限的日光過濾器氙弧裝置測得。此范圍基于來自數(shù)據(jù)平均值的2個sigma極限。考慮到此標準要求，氙弧過濾器比表中所示提供了更似日光的光譜能量分布。

注明3：表C2含的SPD數(shù)據(jù)使用了“矩形”綜合方法得來。數(shù)據(jù)是基于250到400mm帶通的111個光譜和用于400-800nm的86個相同光譜。矩形方法的公式如下：

當光譜以2nm為增量時，在指定帶通內(nèi)使用矩形積分計算光線。

（等式2）

這里：Ixy=帶通內(nèi)，低波段x和高波段y的總光線。

X=最低波段

Y=最高波段

In=在x和y帶通內(nèi)波長為n的光線。

其他綜合技術(shù)可以用于估計SPD，但可能得到不同結(jié)果。當和表C1比較光譜能量分布時，應(yīng)使用同樣的綜合方法，矩形法。

圖C2：日光過濾器vs日光光譜能量分布

 

基本原理

不適用

SAE標準和ISO標準的關(guān)系

不適用

適用

此試驗方法規(guī)定了控制光線，用于不同汽車材料加速暴露的氙弧裝置的操作方法。

SAE操作規(guī)程建議中的試驗持續(xù)期，樣本準備特列和評估方法，涵蓋于不同汽車制造商的材料標準中。

此試驗方法沒有說明試驗材料的重復(fù)和復(fù)制公差。

參考部分

ASTM D 523 Test method for Specular Gloss

ASTM D 660 Test Method for Evaluating Degree of Checking of Exterior Paints

ASTM D 714 Test Method for Evaluating Degree of Blistering of Exterior Paint

ASTM D 859 Standard Test Method for Silica in Water

ASTM D 2244 Standard Test Method for Calculation of Color Differences from Instrumentally Measured Color Coordinates

ASTM D 4517 Standard Test Method for Low-Level Total Silica in High-Purity Water by Flameless Atomic Absorption Spectroscopy

ASTM G 113 Standard Terminology Relating to Natural and Artificial for Non-Metallic Materials

ASTM G 130 Standard Method for Calibration of Narrow and Broad-Band Ultraviolet Radiometers Using a Spectroradiometer

ASTM G 155 Standard Practice for Operating Xenon Arc Light Apparatus for Exposure of Non-Metallic Materials