這是一個(gè)非常簡單的問題,但解答起來卻相當(dāng)困難。理論上,我們不可能有一個(gè)“魔術(shù)”的數(shù)值與老化測試儀曝曬時(shí)數(shù)相乘來計(jì)算得到室外曝曬的年數(shù)。問題并不在于我們沒有開發(fā)出完美的老化試驗(yàn)箱,而是不論你的老化試驗(yàn)箱多么復(fù)雜高深、多么昂貴,都不可能找到這種神奇的因子。戶外曝曬環(huán)境固有的變動(dòng)特性和復(fù)雜性將是我們面臨的最大難題。決定試驗(yàn)箱曝曬和室外曝曬的關(guān)系的變量包括:
? 曝曬場的地理緯度(越接近赤道,紫外線越強(qiáng))。
? 海拔(海波越高,紫外線越強(qiáng))。
? 當(dāng)?shù)氐乩硖卣?,例如有風(fēng)會(huì)風(fēng)干測試樣品、或臨近水源容易形成凝露。
? 逐年的天氣無常變化,連續(xù)幾年在同一地點(diǎn)造成的老化程度也會(huì)有2:1的變化。
? 季節(jié)變化(如冬季曝曬可能僅為夏季曝曬的七分之一)
? 樣品放置角度(5°偏南,還是正北)。
? 樣品絕緣性(通常,采用絕緣樣品架的戶外樣品其老化速度比非絕緣樣品快 50%)。
? 試驗(yàn)箱操作周期(光照時(shí)間和潮濕時(shí)間)。
? 試驗(yàn)箱工作溫度(溫度越高,老化越快)。
? 測試的具體材料。
? 實(shí)驗(yàn)室光源光譜功率分布 (SPD)。
Q-SUN氙燈老化箱,采用全光譜氙弧燈,可發(fā)出紫外光、可見光和紅外光。
很明顯,討論加速老化測試小時(shí)數(shù)和室外曝曬月數(shù)之間的轉(zhuǎn)換因子是沒有任何意義的。因?yàn)檫@兩個(gè)因素一個(gè)恒定不變、一個(gè)變化不定。尋找兩者之間的轉(zhuǎn)換因子會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)沒有意義。
換而言之:老化數(shù)據(jù)是相對(duì)數(shù)據(jù)。
不過,我們?nèi)阅苁褂眉铀倮匣囼?yàn)箱得出精確的耐久性數(shù)據(jù),但是您必須認(rèn)識(shí)到所得的數(shù)據(jù)為相對(duì)數(shù)據(jù),而非絕對(duì)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)室老化測試得出的最多是相對(duì)于其他材料,該材料耐久性相對(duì)排序的可靠預(yù)測。實(shí)際上,佛羅里達(dá)Forida曝曬測試也是這種情況。5°偏南的方位在“黑箱”中曝曬一年與在室內(nèi)或車中曝曬一年的對(duì)比情況如何,無人得知,連戶外測試得出的也不過是實(shí)際使用年限的相對(duì)預(yù)測。
但是,相對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值極大。例如,您可能發(fā)現(xiàn)稍稍改動(dòng)的配方其耐久性是常規(guī)材料的兩倍之多。又例如,您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)在幾個(gè)看似相同的供應(yīng)商材料中,有些材料老化得非???,大部分材料在經(jīng)過相當(dāng)長一段時(shí)間后老化,只有很少一部分經(jīng)過長時(shí)間的曝曬才老化。再比如,您可能發(fā)現(xiàn)不太昂貴的配方其耐久性與常規(guī)材料相當(dāng),假設(shè)常規(guī)材料實(shí)際上已經(jīng)使用了 5 年,而且性能可靠。
很多實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功的開發(fā)出將Q-SUN或QUV時(shí)間轉(zhuǎn)換成室外曝曬時(shí)間的“經(jīng)驗(yàn)方法”
下面列舉一則相對(duì)數(shù)據(jù)用途的例子。涂料生產(chǎn)商正在研制一類新型透明涂料。最初,QUV老化試驗(yàn)機(jī)在 200 至 400 小時(shí)內(nèi)就造成嚴(yán)重的開裂,這比同樣用途的常規(guī)涂料的開裂時(shí)間早得多。但是,經(jīng)過3 年不斷的重新配方和 QUV老化試驗(yàn)機(jī)反復(fù)測試,涂料得到改良?,F(xiàn)在,多個(gè)配方均可在 QUV老化試驗(yàn)機(jī)中曝曬 2,000 至 4,000 小時(shí),比常規(guī)涂料更理想。隨后佛羅里達(dá)的并行測試顯示耐久性提高了 10:1。然而,如果涂料化學(xué)家在更改配方之前一直等待佛羅里達(dá)的測試數(shù)據(jù),那么現(xiàn)在他們將仍然處于重新配方的早期階段,而且涂料也不會(huì)取得今天的商業(yè)成功。
另一方面,如果您堅(jiān)持“經(jīng)驗(yàn)法則”轉(zhuǎn)換因子,那就憑經(jīng)驗(yàn)為主的方法找出這一因子。
盡管不可能有一個(gè)通用的鉆還銀子,數(shù)百個(gè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成功研究出將 Q-SUN 或 QUV老化試驗(yàn)機(jī)時(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換成戶外曝曬時(shí)數(shù)的內(nèi)部“經(jīng)驗(yàn)法則”。然而,我們務(wù)必要清楚一點(diǎn):這些經(jīng)驗(yàn)法則是從實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部加速測試和戶外曝曬經(jīng)驗(yàn)對(duì)比中得出的。此外,這些轉(zhuǎn)換的經(jīng)驗(yàn)只有在下列條件均符合才是有效的:
? 特定的測試材料。
? 特定的試驗(yàn)箱時(shí)間周期和溫度。
? 戶外曝曬基地和樣品安裝程序特定。
如果您了解材料進(jìn)行過戶外曝曬測試,不出幾個(gè)月的時(shí)間即可得出自己的經(jīng)驗(yàn)法則。如果您沒有這方面的經(jīng)驗(yàn),可利用長期在戶外使用的優(yōu)質(zhì)材料。
很多實(shí)驗(yàn)室成功研究出將Q-SUN或QUV老化試驗(yàn)機(jī)時(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換成戶外曝曬時(shí)數(shù)的“經(jīng)驗(yàn)法則”。
此外,請(qǐng)務(wù)必記住一點(diǎn):“相關(guān)性”是指“排序相關(guān)性”。
有人問“加速試驗(yàn)箱與戶外的相關(guān)性如何?”時(shí),實(shí)際上他們應(yīng)該問“加速試驗(yàn)箱得出的材料耐久性排序再現(xiàn)戶外材料耐久性排序的情況如何?”對(duì)于測量排序相關(guān)性,我們推薦 Spearman’sRHO的方法。這種統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算簡單,而且與線性相關(guān)方法相比,不需要線性相關(guān)性測試所需的關(guān)于數(shù)據(jù)的假設(shè)。一項(xiàng)對(duì) 27 種汽車涂料的 QUV老化試驗(yàn)機(jī)和佛羅里達(dá)曝曬測試耐久性排序的研究得出:QUV老化試驗(yàn)機(jī)排序和佛羅里達(dá)排序之間的等級(jí)相關(guān)高達(dá)0.89。佛羅里達(dá)不同曝曬結(jié)果排序之間的等級(jí)相關(guān)為0.88 至0.95。換而言之,QUV老化試驗(yàn)機(jī)重復(fù)佛羅里達(dá)排序幾乎與佛羅里達(dá)重復(fù)自己一樣好。