汽車(che)用高分(fen)子材(cai)料老(lao)化測(ce)試(shi)方(fang)法

　　節能、提高(gao)質量和功(gong)能、節約(yue)用材(cai)、簡化工(gong)藝(yi)越(yue)來(lai)越(yue)成為汽車(che)制造行(xing)業(ye)關(guan)註的(de)焦點(dian)，汽車(che)塑料化已成(cheng)為解(jie)決(jue)上述(shu)問(wen)題的(de)重要技術途徑(jing)之壹(yi)，且(qie)成為發展(zhan)的(de)大趨(qu)勢(shi)。塑料(liao)件由(you)普(pu)通的(de)裝飾(shi)件和(he)軟(ruan)墊逐(zhu)步向(xiang)結構(gou)件和(he)功(gong)能件轉(zhuan)變(bian)，如塑(su)料保(bao)險(xian)杠、儀表板、燃油(you)箱(xiang)等(deng)。越(yue)來(lai)越多的(de)高分(fen)子材(cai)料在(zai)汽車(che)生產(chan)制造中(zhong)發揮著(zhe)重(zhong)要作用(yong)，高(gao)分(fen)子材(cai)料的(de)老(lao)化測(ce)試(shi)技(ji)術也(ye)相(xiang)應(ying)地倍受(shou)重視(shi)。

　　基(ji)本老(lao)化因素(su)：

　　汽車(che)用高分(fen)子材(cai)料老(lao)化降(jiang)解(jie)的(de)三(san)個(ge)主(zhu)要氣候(hou)因素(su)為(wei)：日光輻(fu)射、水(濕(shi)度(du))和(he)溫(wen)度(du)。其中不(bu)僅有(you)數量的(de)問(wen)題，各參(can)數的(de)質量也是壹(yi)個(ge)很(hen)重(zhong)要的(de)因素(su)。不(bu)同波(bo)長的(de)日光對高分(fen)子材(cai)料會(hui)造(zao)成(cheng)不(bu)同程度的(de)破壞，因為特定的(de)高分(fen)子材(cai)料只(zhi)吸收特定波(bo)長的(de)光;材(cai)料與(yu)水的(de)接(jie)觸也(ye)分(fen)為(wei)不(bu)同的(de)形(xing)式(shi)和階(jie)段(duan)，這(zhe)些(xie)不(bu)同將(jiang)會(hui)導(dao)致(zhi)不(bu)同的(de)降(jiang)解(jie)過程;溫(wen)度(du)的(de)冷(leng)熱循環會(hui)產(chan)生(sheng)機(ji)械應(ying)力，特別是對於復(fu)合材(cai)料，與(yu)長期高(gao)溫(wen)作(zuo)用(yong)相(xiang)比，會(hui)產(chan)生(sheng)更(geng)多類(lei)型(xing)的(de)降(jiang)解(jie)。而在(zai)實(shi)際應(ying)用中(zhong)，溫(wen)度(du)、濕(shi)度(du)和(he)輻(fu)射三(san)者(zhe)的(de)作用(yong)是不(bu)可分(fen)割(ge)的(de)，它們的(de)協同(tong)作(zuo)用(yong)更增加(jia)了研究(jiu)材(cai)料老(lao)化的(de)難度。除(chu)此之(zhi)外(wai)，當然還(hai)有(you)很(hen)多其他因(yin)素(su)，諸(zhu)如風沙(sha)、飄(piao)塵等(deng)。

　　自(zi)然老(lao)化測(ce)試(shi)：

　　整(zheng)車(che)暴曬(shai)試(shi)驗

　　整車(che)暴曬(shai)是模擬(ni)汽車(che)使(shi)用(yong)環境條(tiao)件的(de)最佳(jia)方(fang)式。在(zai)整(zheng)車(che)暴曬(shai)過(guo)程中，所(suo)有(you)的(de)材(cai)料和(he)零(ling)部(bu)件的(de)分(fen)布(bu)跟使(shi)用(yong)情(qing)況保(bao)持壹(yi)致(zhi)，在(zai)老(lao)化過程中相(xiang)互作(zuo)用，老(lao)化速度(du)和類(lei)型(xing)接(jie)近於(yu)實(shi)際情(qing)況，加(jia)速度小。因此，試(shi)驗結果與(yu)實(shi)際使(shi)用(yong)狀(zhuang)況的(de)吻合(he)程度高(gao)。整(zheng)車(che)進行(xing)暴曬(shai)試(shi)驗時(shi)，客(ke)戶(hu)可以根據自己的(de)試驗目的(de)，對整車(che)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)、車(che)頂篷開(kai)啟(qi)狀態、車(che)窗開(kai)啟(qi)狀態做出(chu)要求(qiu)，壹(yi)般使(shi)擋(dang)風玻(bo)璃(li)面(mian)向赤(chi)道，並且(qie)根據季(ji)節的(de)不(bu)同調(tiao)整暴曬(shai)角(jiao)度(du)。暴曬(shai)的(de)過程中，車(che)的(de)內飾(shi)件可能會(hui)產(chan)生(sheng)壹(yi)些(xie)揮發物、滲(shen)出(chu)物(wu)等附著(zhe)在(zai)擋(dang)風玻(bo)璃(li)或其他部(bu)件上，因(yin)此(ci)，需要定時(shi)清(qing)洗(xi)。暴曬(shai)周(zhou)期壹(yi)般不(bu)少於兩年，暴曬(shai)後(hou)要對材(cai)料產(chan)生(sheng)的(de)缺陷如(ru)顏色變(bian)化、光澤降(jiang)低(di)、分(fen)層、翹曲(qu)、滲(shen)出(chu)物(wu)等進行(xing)檢查(zha)評(ping)價。目前(qian)常(chang)用(yong)的(de)整車(che)暴曬(shai)標準有(you)ASTM G7、ISO 877，另外FORD、VW等(deng)各(ge)大汽車(che)制造商都(dou)有(you)自己(ji)的(de)整車(che)暴曬(shai)試(shi)驗標準。

　　材(cai)料及(ji)零(ling)部(bu)件暴曬(shai)

　　汽車(che)用材(cai)料及(ji)零(ling)部(bu)件暴曬(shai)是廣泛(fan)的(de)汽車(che)材(cai)料試(shi)驗方(fang)法，常(chang)用(yong)就是直接(jie)靜態(tai)暴露(lu)，如(ru)塑料樣(yang)板(ban)、儀表板、保(bao)險(xian)杠等部(bu)件。暴曬(shai)的(de)方(fang)式又可以分(fen)為(wei)有背(bei)板、無背板、黑箱(xiang)暴曬(shai)等(deng)。有(you)背板暴曬(shai)由(you)於(yu)限(xian)制了樣(yang)品(pin)背面(mian)的(de)空(kong)氣流(liu)通(tong)而使(shi)樣(yang)品(pin)的(de)溫(wen)度(du)較高(gao);暴曬(shai)的(de)角度(du)通(tong)常(chang)為(wei)5°、45°和(he)90°等(deng)。暴曬(shai)角(jiao)度(du)的(de)選擇通常(chang)是模擬(ni)材(cai)料或(huo)者零(ling)部(bu)件在(zai)車(che)身(shen)實(shi)際的(de)安(an)裝使(shi)用(yong)位置，如(ru)門(men)板經常(chang)采(cai)用(yong)90°暴曬(shai)，而儀表板則采(cai)用(yong)5°暴曬(shai)。為(wei)了(le)加速暴曬(shai)試(shi)驗，還(hai)開(kai)發了跟蹤(zong)太陽(yang)的(de)暴曬(shai)，這(zhe)樣(yang)就確保(bao)樣(yang)品(pin)在(zai)壹(yi)天(tian)之(zhi)內(nei)大(da)限(xian)度(du)的(de)接(jie)受太陽(yang)輻(fu)射而進行(xing)加速(su)。材(cai)料及(ji)零(ling)部(bu)件的(de)暴曬(shai)是必(bi)要的(de)，但有時(shi)卻(que)是不(bu)夠充分(fen)的(de)，因為(wei)現(xian)在(zai)的(de)汽車(che)零(ling)部(bu)件往(wang)往(wang)由多種材(cai)料復(fu)合構(gou)成，不(bu)同的(de)材(cai)料具(ju)有不(bu)同的(de)老(lao)化性(xing)能，這就需要將整(zheng)個(ge)部件壹(yi)起(qi)進行(xing)測(ce)試(shi)。例(li)如(ru)車(che)頭(tou)燈組件，是由(you)塑(su)料件、塗(tu)層、光學(xue)元件等(deng)構(gou)成的(de)復合(he)件，通(tong)常(chang)我們把它作(zuo)為壹(yi)個(ge)整體(ti)試驗，而不(bu)是分(fen)別(bie)對材(cai)料進行(xing)試驗。零(ling)部(bu)件直接(jie)暴曬(shai)常(chang)用(yong)的(de)標準有(you)SAE J1976、SAE J576等，FORD、GM也都(dou)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)標準。

　　對於內(nei)飾(shi)材(cai)料和(he)部件需(xu)要考慮(lv)的(de)另外(wai)壹(yi)個(ge)因素是汽車(che)的(de)玻璃(li)系統(tong)。汽車(che)內飾(shi)件包(bao)括車(che)頂裝飾(shi)、內(nei)部裝飾(shi)、儀表板等制件，座(zuo)椅(yi)及(ji)內飾(shi)面(mian)用PVC，儀表板小零(ling)件用(yong)ABS，車(che)廂內飾(shi)和(he)方(fang)向盤(pan)用(yong)PP，座(zuo)椅(yi)及(ji)內襯(chen)用PU等(deng)材(cai)料和(he)部件不(bu)再(zai)直接(jie)暴露(lu)於(yu)陽(yang)光下(xia)，而是透(tou)過(guo)了玻璃(li)的(de)陽(yang)光。由(you)於(yu)不(bu)同玻(bo)璃(li)對太陽(yang)光的(de)傳導(dao)截(jie)止(zhi)點(dian)以及(ji)對光線(xian)的(de)透過(guo)率不(bu)同，車(che)內的(de)光譜能量分(fen)布(bu)也會(hui)不(bu)同，隨著(zhe)汽車(che)玻璃(li)面(mian)積(ji)的(de)不(bu)斷的(de)增加(jia)，汽車(che)玻璃(li)對汽車(che)內飾(shi)件的(de)老(lao)化影響(xiang)越來(lai)越(yue)突(tu)出(chu)。如(ru)前(qian)所述(shu)，不(bu)同的(de)光譜能量分(fen)布(bu)會(hui)引(yin)起(qi)汽車(che)內飾(shi)材(cai)料不(bu)同方(fang)式和(he)程度的(de)破壞，因此在(zai)試(shi)驗中必須(xu)考(kao)慮(lv)汽車(che)的(de)玻璃(li)系統(tong)。鑒(jian)於玻(bo)璃(li)對自然(ran)光的(de)過濾作(zuo)用(yong)，對於內(nei)飾(shi)材(cai)料和(he)零(ling)部(bu)件科(ke)學(xue)的(de)方(fang)法是采(cai)用(yong)玻璃(li)下暴曬(shai)。其中有(you)控溫(wen)控(kong)濕(shi)玻(bo)璃(li)箱(xiang)暴曬(shai)，該(gai)方(fang)法主(zhu)要用於(yu)確定(ding)汽車(che)內飾(shi)材(cai)料的(de)老(lao)化性(xing)能，通過(guo)采用(yong)不(bu)同的(de)覆蓋(gai)玻(bo)璃(li)來模擬(ni)各種不(bu)同的(de)車(che)用玻璃(li)，並通過壹(yi)個(ge)雙(shuang)軸跟蹤(zong)系統(tong)使(shi)樣(yang)品(pin)最大(da)量的(de)接(jie)收太陽(yang)輻(fu)射以加速暴曬(shai)。箱(xiang)內(nei)溫(wen)度(du)白(bai)天(tian)維(wei)持在(zai)70℃，夜(ye)間(jian)溫(wen)度(du)為(wei)38℃，相(xiang)對濕(shi)度(du)維(wei)持在(zai)75%，常(chang)用(yong)試(shi)驗標準有(you)SAE J2230、AATCC 181等。

　　人(ren)工(gong)加(jia)速(su)老(lao)化：

　　氙燈老(lao)化

　　由於(yu)氙燈的(de)光譜能量分(fen)布(bu)比其他人(ren)工(gong)光源(yuan)更(geng)接(jie)近於(yu)太陽(yang)光，因(yin)此(ci)成為(wei)人(ren)工(gong)加(jia)速(su)試(shi)驗的(de)主(zhu)要光源(yuan)。另(ling)外氙(xian)燈的(de)光譜能量分(fen)布(bu)還(hai)可以通過不(bu)同的(de)濾鏡(jing)組(zu)合(he)來進行(xing)調整(zheng)，以滿(man)足不(bu)同的(de)試驗要求(qiu)，常(chang)用(yong)的(de)濾鏡(jing)組(zu)合(he)有石英(ying)-硼(peng)矽(gui)酸鹽濾鏡(jing)組(zu)合(he)、紫外線(xian)吸收塗(tu)層-鈉鈣玻璃(li)濾鏡(jing)組(zu)合(he)等。目前(qian)，氙燈老(lao)化試驗已成(cheng)為廣泛(fan)有效的(de)人(ren)工(gong)加(jia)速(su)光老(lao)化試驗方(fang)法，氙(xian)燈老(lao)化試驗箱(xiang)是實(shi)驗設備(bei)，其中的(de)氙弧(hu)燈管提(ti)供(gong)了真實(shi)的(de)全光譜太陽(yang)光，能量控點(dian)壹(yi)般為340nm或者是420nm。試(shi)驗機(ji)可以同時(shi)控(kong)制黑板(ban)溫(wen)度(du)和(he)箱(xiang)內(nei)空(kong)氣溫(wen)度(du)，還(hai)設有(you)可選的(de)噴淋(lin)和(he)雙(shuang)噴，提(ti)供(gong)了壹(yi)個(ge)潮濕(shi)模擬(ni)環境。氙(xian)燈暴露(lu)的(de)試驗周(zhou)期主(zhu)要取決(jue)於(yu)汽車(che)制造商對於材(cai)料的(de)質量要求(qiu)。對於內(nei)飾(shi)件常(chang)用(yong)的(de)試驗標準為(wei)SAE J2412《使(shi)用(yong)可控輻(fu)照度的(de)氙燈裝置對汽車(che)內飾(shi)件進行(xing)加速(su)曝(pu)曬(shai)》，而外(wai)飾(shi)件常(chang)用(yong)的(de)標準為(wei)SAE J2527《使(shi)用(yong)可控輻(fu)照度的(de)氙燈裝置對汽車(che)外飾(shi)件進行(xing)加速(su)曝(pu)曬(shai)》。各(ge)大(da)汽車(che)制造商也(ye)都(dou)有自(zi)己的(de)試驗規範和要求(qiu)。

　　金(jin)屬(shu)鹵素(su)燈

　　目前(qian)，比較大(da)型(xing)的(de)老(lao)化測(ce)試(shi)設備(bei)壹(yi)般是以金屬鹵素(su)燈為光源(yuan)的(de)大型(xing)測(ce)試(shi)單(dan)元，可以進行(xing)整車(che)以及(ji)大型(xing)建築(zhu)的(de)人(ren)工(gong)加(jia)速(su)試(shi)驗。金屬鹵素(su)燈的(de)光譜能量分(fen)布(bu)跟太陽(yang)光譜分(fen)布(bu)非(fei)常(chang)相(xiang)似，特別是在(zai)紅(hong)外(wai)線(xian)區域，其紫外(wai)線的(de)截(jie)止(zhi)點(dian)為(wei)280nm，其試驗標準有(you)DIN 75 220。

　　碳弧(hu)燈

　　碳弧(hu)燈由於(yu)其光譜能量分(fen)布(bu)不(bu)如氙(xian)燈接(jie)近於(yu)自然光，且(qie)燈管濾鏡(jing)需(xu)要定時(shi)清(qing)洗(xi)、更換等缺點(dian)，已經逐(zhu)漸地(di)被(bei)冷(leng)落(luo)淘(tao)汰(tai)，在(zai)日(ri)本的(de)壹(yi)些(xie)標準以及(ji)壹(yi)些(xie)紡織(zhi)品老(lao)化標準中(zhong)還(hai)有(you)應(ying)用，常(chang)用(yong)的(de)標準包(bao)括汽車(che)零(ling)部(bu)件老(lao)化測(ce)試(shi)標準JIS D0205，建(jian)材(cai)老(lao)化測(ce)試(shi)標準JIS A1415，日(ri)產(chan)公(gong)司的(de)E_M0135-2008仍然(ran)在(zai)采(cai)用(yong)碳弧(hu)燈試驗方(fang)法。

　　汽車(che)作為全天(tian)候(hou)使(shi)用(yong)產(chan)品(pin)，需(xu)要考慮(lv)的(de)環境因(yin)素很(hen)多，除(chu)了以上試(shi)驗方(fang)法外(wai)，常(chang)用(yong)的(de)還(hai)有(you)熒(ying)光紫(zi)外(wai)老(lao)化試驗，高、低溫(wen)老(lao)化試驗，腐蝕試(shi)驗等試驗方(fang)法。汽車(che)材(cai)料的(de)耐(nai)久(jiu)性(xing)是影(ying)響(xiang)其使(shi)用(yong)滿(man)意程度的(de)極其重要的(de)因素(su)。汽車(che)材(cai)料的(de)劣(lie)化，如儀表盤提前(qian)破損、增(zeng)塑(su)劑遷移(yi)、保(bao)險(xian)杠失光、變(bian)色等都(dou)會(hui)使(shi)顧客(ke)對汽車(che)總體(ti)質量評(ping)價產(chan)生(sheng)負面(mian)影響(xiang)。因此(ci)，各(ge)大(da)汽車(che)公司都有(you)比較嚴(yan)格的(de)試驗標準，而且(qie)同時(shi)要求(qiu)人(ren)工(gong)試(shi)驗和自然暴曬(shai)試(shi)驗。

　　隨著(zhe)汽車(che)工(gong)業(ye)的(de)發展(zhan)，汽車(che)用高分(fen)子材(cai)料不(bu)斷的(de)增加(jia)，更(geng)多的(de)零(ling)部(bu)件逐(zhu)漸發展(zhan)成為聚(ju)合(he)物、塗(tu)層、合成(cheng)染(ran)料、織(zhi)物、無(wu)紡布(bu)纖(xian)維(wei)、玻璃(li)、皮革(ge)以及(ji)顏料(liao)等(deng)多種材(cai)料的(de)復合(he)體(ti)，而每(mei)種材(cai)料都(dou)有自己特定的(de)色牢度(du)以及(ji)老(lao)化方(fang)式和(he)性(xing)能，這就促使(shi)人(ren)們不(bu)斷地(di)研究(jiu)開(kai)發更科(ke)學更(geng)有效的(de)老(lao)化測(ce)試(shi)技(ji)術。各(ge)大(da)汽車(che)制造商也(ye)都(dou)在(zai)各(ge)種氣候(hou)條件下(xia)進行(xing)了幾十年的(de)自然(ran)老(lao)化和人(ren)工(gong)老(lao)化試驗，不(bu)斷地(di)改進和(he)完善老(lao)化試驗方(fang)法和(he)技(ji)術。