氙燈老化試驗標準GB/T 16422.3-2014 塑料 實驗室光源暴露試驗方法。代替GB/T 16422.3-1997。本部分規定了試樣在配有熒光縈外輻射、熱和水的試驗設備中進行暴露的試驗方法,該方法用于模擬材料在實際使用環境中暴露于日光或窗玻璃過濾后日光下發生的自然老化效果。本部分適用于在熒光紫外燈光源暴露條件下塑料的耐候性評定以及塑料間的耐候性對比試驗。試樣在可控條件(溫度、濕度和/或水)下暴露于熒光紫外燈下,并通過不同類型熒光紫外燈來滿足不同材料的試驗需要。特定材料的試樣制備和結果評估參考其他的國家標準。
前言
GB/T16422《塑料 實驗室光源暴露試驗方法》分為四個部分:
———第1部分:總則;
———第2部分:氙弧燈;
———第3部分:熒光紫外燈;
———第4部分:開放式碳弧燈。
本部分為 GB/T16422的第3部分。
本部分按照 GB/T1.1—2009給出的規則起草。
本部分代替 GB/T16422.3—1997《塑料實驗室光源暴露試驗方法 第3部分:熒光紫外燈》,與GB/T16422.3—1997相比,主要技術變化如下:
———修改了“范圍”一章的內容(見第1章,1997年版的第1章);
———將“引用標準”改為“規范性引用文件”,并將引用文件修訂為不注日期的引用文件,刪除了個別引用文件(見第2章,1997年版的第2章);
———刪除了“定義”一章的內容(1997年版的第3章);
———刪除了“總則”一章的內容(1997年版的第4章);
———增加了“原理”一章的內容(見第3章);
———修改了“設備”一章的內容(見第4章,1997年版的第5章);
———修改了“試驗條件”一章的內容(見第6章,1997年版的第7章);
———修改了“附錄 A”的內容(見附錄 A,1997年版的附錄 A)。
本部分使用翻譯法等同采用ISO4892-3:2006《塑料 實驗室光源暴露試驗方法 第3部分:熒光紫外燈》。
與本部分中規范性引用的國際文件有一致性對應關系的我國文件如下:
———GB/T15596—2009 塑料在玻璃下日光、自然氣候或實驗室光源暴露后顏色和性能變化的測定(ISO4582:2007,IDT)
———GB/T16422.1—2006 塑料 實驗室光源暴露試驗方法 第1部分:總則(ISO4892-1:1999,IDT)
本部分由中國石油和化學工業聯合會提出。
本部分由全國塑料標準化技術委員會老化方法分技術委員會(SAC/TC15/SC5)歸口。
本部分起草單位:廣州合成材料研究院有限公司、北京燕山石油化工有限公司樹脂應用研究所、北京天罡助劑有限責任公司、美國 Q-Lab公司中國代表處。
本部分主要起草人:李維義、王浩江、劉煜、陳宏愿、劉罡、張恒。
本部分所代替標準的歷次版本發布情況為:
———GB/T16422.3—1997。
塑料 實驗室光源暴露試驗方法第3部分：熒光紫外燈
1.范圍：
GB/T 16422的本部分規定了試樣在配有熒光紫外輻射、熱和水的試驗設備中進行暴露的試驗方法，該方法用于模擬材料在實際使用環境中暴露于日光或窗玻璃過濾后日光下發生的自然老化效果。
本部分適用于在熒光紫外燈光源暴露條件下塑料的耐候性評定以及塑料間的耐候性對比試驗。
試樣在可控條件（溫度、濕度和/或水）下暴露于熒光紫外燈下，并通過不同類型熒光紫外燈來滿足不同材料的試驗需要。
特定材料的試樣制備和結果評估參考其他的國家標準。
總則在GB/T16422.1中給出。
注：色漆、清漆和其他涂料的熒光紫外燈下暴露在GB/T23987中有描述。
2.規范性引用文件：
下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
ISO 4582 塑料在玻璃下日光、自然氣候或實驗室光源暴露后顏色和性能變化的測定（Plastics-Determination of changes in color and variations in properties after exposure to daylight under glass,natural weathering or laboratory light sources)
ISO 4895-1 塑料 實驗室光源暴露試驗方法 第1部分：總則(Plastics-Methods of exposure to laboratory light sources-Part 1:General guidance)
3.原理：
3.1 熒光紫外燈在維護適當時，能用來模擬日光中紫外區域的光譜輻照度。
3.2 試樣暴露于不同的紫外輻照度、溫度及潮濕（見3.4）的可控環境條件中。
a)熒光燈的類型；
b)輻照度；
c)光暴露過程中的溫度；
d)當試驗條件需控制濕度時，在光照和暗周期過程中試驗箱的空氣相對濕度；
注：熒光紫外設備通常不提供相對濕度的控制方法。
e)潤濕類型（見3.4）；
f)潤濕溫度和循環；
g)光/暗循環的時間安排。
3.4 潤濕通常由暴露試樣表面的水汽凝結或用去離子水噴灑試樣產生。
3.5 試驗過程可包括試樣表面上輻照度和輻射暴露的測量。
3.6 建議將一種已知性能的相似材料（對照物）與試驗試樣同時暴露來提供標準比對。
3.7 試樣暴露于不同儀器或不同類型燈下所得到的結果不宜進行比較，除非在用于材料測試的設備間已建立了合適的統計學關系。
4.設備：
4.1 實驗室光源：
4.1.1 熒光紫外燈是指在光譜的紫外區域（如400nm以下）中產生的輻射光能占總光能輸出量至少80%的熒光燈。本部份中所用的熒光紫外燈有三種：
1A型（UVA-340)熒光紫外燈：這種燈在300nm下的輻射低于總光能輸出的2%，在343nm有發射峰，用來模擬300nm～340nm的日光，這種燈通常被稱作UVA-340（見表1，A.1列）。
附錄A中的圖A.1為250nm～400nm下典型的1A型（UVA-340）熒光燈對比日光的光譜輻照度圖。如果所有相關方協商并同意，也能使用熒光紫外燈組（見表1，A.2列）。當使用有不同光譜發射的燈的組合時，應確保各試樣表面的光譜輻照度一致，例如通過環繞燈組持續地調整試樣位置。
1B 型（UVA-351)熒光紫外燈：這種燈在300nm下的輻射低于總光能輸出的2%，在353nm有發射峰，用來模擬經窗玻璃后日光的紫外部分，這種燈通常被稱秋UVA-351（見表2）。附錄A中的圖A.2為250nm～400nm下典型的1B型（UVA-351）熒光燈對比經窗玻璃過濾后日光的光譜輻照度圖。2型（UVB-313）燈可在相關方協商同意下使用，但協商意見應在試驗報告中指出。
注 1：2型(UVB-313）燈有在313nm水銀線出現峰值的光譜分布并且會發射低于λ=254nm的輻射，這會引發在最終使用環境中不會出現的老化過程。
注 2： 不同大氣條件下的太陽光光譜輻射照度見CIE85中所述。GB/T 16422的本部分采用的基準日光來自于CIE85：1989中的表4.
4.1.2 除非另有說明，1A型（UVA-340）熒光紫外燈或相應的1A型熒光紫外燈組應用來模擬日光中的紫外部分（見表4，方法A）。除非另有說明，1B型（UVA-351）燈應用來模擬經窗玻璃后日光的紫外部分（見表4，方法B）。
4.1.3 輻照度的一致性應與ISO4892-1中的要求一致。當暴露區域的輻照度低于輻照度峰值的90%時對試樣周期性位置調整的要求見ISO4892-1中所述。
a 本表給出了在給定帶寬內的輻照度占290nm～400nm總輻照度的百分比。要檢測一個典型的1A型（UVA-340）燈是否符合本表要求，應測量250nm～400nm的光譜輻照度。通常，以2 nm為間隔來測量。然后將每一帶寬內的總輻照度加和，再除以290nm～400nm間的總輻照度。
b 針對不同產品批次和不同使用期限的1A型（UVA-340）燈，本表中的最小限值是該設備超過60次的光譜輻照度測量結束。這些燈的光譜輻照度數據符合設備制造商的建議。當獲得更多的光譜輻照度次據時，極限值可能會發生微小變化。最小限值和最大限值相對于所有測量平均值的分布至少是三西格瑪水平，各熒光紫外燈組的相對輻照度范圍由設備制造商推薦的暴露區域內50個點的輻照測量來決定。
c 最小限值列加和與最大限值加和不一定為100%，因為它們只是代表測量數據的最小值和最大值。對于任一單獨的光譜輻照度分布，本表中各帶寬計算得到的百分比加和為100%。對于任一1A(UVA-340）的熒光燈，每一帶寬內計算得到的百分比應落在給定的最小限值和最大限值之間。可以預測到使用不同的1A型(UVA-340)燈的暴露試驗結果會不同，因為光譜輻照度隨誤差允許大小而變動。聯系熒光紫外燈的制造商來獲取所用1A型（UVA-340）燈詳細的光譜輻照度數據。
d CIE 85 ：1989中表4給出了全球太陽光輻照度的數據，該數據是在相對空氣質量為1.0標準溫度和壓力下臭氧柱壓為0.34cm、可析出水蒸氣壓力為1.42cm、在500nm處氣溶膠衰減的光譜深度為0.1的水平表面上測得的。這些數據僅供參考和作為一個目標值。
e 對于CIE85：1989中表4描述的太陽光光譜，以占290nm～800nm總輻照度的百分比表示的紫外輻照度（290nm～400nm）為11%，可見光輻照度（400nm～800nm)為89%。熒光紫外燈主要的發射集中在300nm～400nm的帶寬，因此其發出的可見光波段光譜是有限的。暴露在熒光比外燈下的試樣，其表面紫外輻照度與可見光輻照度會因暴露試樣的數量和它們的反射率的不同而不同。
a 本表給出了在給定帶寬內的輻照度占290nm～400nm總輻照度的百分比，要檢測一個典型的1B型（UVA-351）燈是否符合本表要求，應測量250nm～400nm的光譜輻照度。然后將每一帶寬內的總輻照度加和，再除以290nm～400nm間的總輻照度。
b 針對不同的產品批次和不同使用期限的1B型（UVA-351）燈，本表中的最小限值和最大限值是該設備21次光譜輻照度的測量結果。這些燈的光譜輻照度數據符合設備制造商的建議。當獲得更多的光譜輻照度數據歸，極限值可能會發生微小變化，最小極限值和最大限值相對于所有測量平均值的分布至少是三西格瑪水平。
c 最小限值列加和與最大限值列加和不一定為100%，因為它們代表了所用測量數據的最小值和最大值。對于任一單獨的光譜輻照度分布，本表中各帶寬計算得到的百分比加和為100%。對于預測到使用不同的1B型(UVA-351)燈詳細的光譜輻照度數據。
d CIE85：1989表4中數據加窗玻璃附加作用通過CIE85：1989表4中的數據乘以3mm 厚窗玻璃的光譜透過率來得到（參見GB/T 1865）。這些數據僅供參考和作為一個目標值。
e 對于CIE85：1989中表4加窗玻璃作用的數據，以占300nm～800nm 總輻照度的百分比表示的紫外輻照度（300nm～400nm）大約為9%，可見光輻照度（400nm～800nm)大約為91%。熒光紫外燈主要的發射集中在300nm～400nm的帶寬，因此其發出的可見光波段光譜是有限的。暴露在熒光紫外燈下的試樣，其表面紫外輻照度與可見光輻照度會因暴露試樣的數量和它們的反射率的不同而不同。
a 本表給出了在給定帶寬內的輻照度占250nm～400nm總輻照度的百分比，要檢測一個典型的2型（UVB-313）燈是否符合本表要求，應測量250nm～400nm的光譜輻照度。然后將每一帶寬內的總輻照度加和，再除以250nm～400nm間的總輻照度。
b 針對不同的產品批次和不同使用期限的2型（UVB-313）燈，本表中的最小限值和最大限值是該設備44次光譜輻照度的測量結果。這些燈的光譜輻照度數據符合設備制造商的建議。當獲得更多的光譜輻照度數據歸，極限值可能會發生微小變化，最小極限值和最大限值相對于所有測量平均值的分布至少是三西格瑪水平。
c 最小限值列加和與最大限值列加和不一定為100%，因為它們代表了所用測量數據的最小值和最大值。對于任一單獨的光譜輻照度分布，本表中各帶寬計算得到的百分比加和為100%。對于任一2型（UVB-313）熒光燈，每一帶寬計算得到的百分比應落在給定的最小限值和最大限值之間。可以預測到使用不同的2型(UVB-313)燈的暴露試驗結果會不同，因為光譜輻照度承誤差請允許我大小而變動。聯系熒光紫外燈的制造商來獲取所用2型（UVB-313）燈詳細的光譜輻照度數據。
d CIE85：1989表4中給出了全球太陽光輻照度的數據，該數據是在相對空氣質量為1.0、標準溫度和壓力臭氧柱壓為0.34cm、可析出水蒸氣壓力為1.42cm、在500nm處氣溶膠衰減的光譜學深度為0.1的水平表面上測得的。這些數據僅供參考。
e 對于CIE85：1989中表4描述的太陽光光譜，以占290nm～800nm 總輻照度的百分比表示的紫外輻照度（290nm～400nm）大約為11%，可見光輻照度（400nm～800nm)大約為89%。熒光紫外燈主要的發射集中在300nm～400nm的帶寬，因此其發出的可見光波段光譜是有限的。暴露在熒光紫外燈下的試樣，其表面紫外輻照度與可見光輻照度會因暴露試樣的數量和它們的反射率的不同而不同。
4.2 試驗箱：
暴露試驗箱的設計可不同，但應由惰性材料構造，提供與ISO4892-1一致的輻照度，并且溫度可控。需要時，試驗箱應具有凝露、噴淋或濕度控制的功能。
4.3 輻照儀：
推薦使用輻照儀來進行輻照度控制。輻照儀則應符合ISO4892-1中給出的要求。如沒有使用自動輻照度控制系統，則按照設備制造商給出的操作程序調整以保持所需的輻照度。
4.4 黑標溫度計/黑板溫度計：
使用的黑標或黑板溫度計應符合ISO4892-1中的要求。
4.5 潤濕與溫度：
4.5.1 概述：
試樣可在凝露或噴淋方式下進行濕暴露。表4給出了使用凝露或噴淋的具體試驗條件。如使用凝露或噴淋，具體的步驟和所用暴露條件應在試驗報告中說明。
表4給出了要求控制相對濕度與不要求控制濕度的試驗條件。
注：凝露的持續時間、噴漆周期、或空氣相對濕度可對聚合物的光降解產生顯著影響。
4.5.2 相對濕度控制裝置：
暴露過程中可以對相對濕度進行控制。對要求控制相對濕度的試驗，用來測量相對濕度的傳感器的位置符合ISO4892-1中的規定。對于控制相對濕度的試驗，裝置應能維持相對濕度在要求值的±10%以內。
4.5.3 噴淋的凝露系統：
試驗箱應按規定條件在試樣正面安裝間歇凝露或間歇噴淋的裝置。凝露或噴淋應在試樣表面均勻分布。噴淋系統應由不會污染噴淋水的耐腐蝕材料制備。
噴到試樣表面水的電導率應低于5μS/cm，不容物含量小于1μg/g，且在試樣表面不留下可見的污跡或沉積物。硅含量應保持在0.2μg/g以下。可利用去離子和反滲作用相結合來制造所需質量的水。
4.6 試樣架：
試樣架應由不會對暴露結果產生影響的惰性材料制備。背板的存在及背板所用材料會對試樣產生影響，因此背板的使用應由相關方商定。
4.7 性能變化評價設備
用于評價性能變化的設備應符合ISO 4582的要求。
5 試樣：
見ISO 4892-1。
6 試驗條件：
6.1 輻照：
除非另有規定，按表4的輻照條件來控制輻照度。也可由相關方商定使用期他的輻照條件。輻照度及其測試波長帶寬應在試驗報告中注明。
6.2 溫度：
相對于太陽輻射、氙弧燈和碳弧燈，熒光紫外燈發射很弱可見光和紅外光。不像太陽輻射，熒光紫外設備中試樣表面的加熱主要靠穿過平板的熱空氣的對流作用。因此，黑板溫度計、黑標溫度計、試樣表面以及試驗箱內空氣的溫度相差一般小于2℃。ISO 4892-1中推薦的白標溫度或白板溫度的附加測量是不必要的。
為了參考，表4列出了黑標溫度。黑板溫度計可用來代替黑標溫度計。
注：試樣的表面溫度是一個極重要的暴露參數。通常，降解過程隨著溫度升高而加快。加速暴露所容許的試樣溫度取決于受試材料和所考慮的老化評價標準。
經所有相關方商定可使用其他的溫度，但應在試驗報告中注明。
如使用凝露周期，溫度的要求適用于凝露周期的平衡狀態。如果使用噴淋，對溫度的要求適用于干周期末期。如果在短時間內溫度未達到穩定，應在沒有噴淋的條件下維持指定的溫度，并記錄干周期內的最高溫度。
6.3 試驗箱內空氣相對濕度
暴露過程中可不控制箱體內空氣相對濕度而允許其波動，也可控制其相對濕度。
表4列出了暴露循環。
6.4 凝露和噴淋循環
凝露和噴淋循環應由相關方商定，但推薦使用表4中列出的一種循環。
6.5暗周期的循環
第3種和第4種循環條件適用于光源連續輻照的試驗。可使用更復雜的循環，這些循環可包括高濕度和/或在試樣表面產生凝露的暗周期。
應在試驗報告中注明試驗的詳細條件。
6.6 暴露條件
表4給出了人工氣候老化（方法A）、窗玻璃后日光（方法B）和2型（UVB-313)燈（方法C）進行試驗的多組暴露循環條件。
注1：如相關方商定可進行更高輻照度的試驗。當選擇高輻照度試驗條件時，燈的壽命可能會顯著縮短。
注2：±3℃溫度范圍內變化。
7 步驟
7.1 概述
在每個試驗中，建議每釧被測材料至少暴露三個平行試樣以便對結果進行統計學評估。
7.2 試樣的安裝
將試樣以不受任何應力的方式固定在設備中的試樣架上。每個試樣應作不易消除的標記，此標記的位置不應影響后續的試驗。為了檢查方便，可以設計試樣放置的布置圖。
如有需要，對用來測定色差和外觀變化的試樣，可在試驗過程中用不透明的遮蓋物來遮住試樣的一部分，以比較暴露和非暴露面。這有利于檢查試驗進程，但試驗數據應通過與避光保存試樣的對比得到。
為保證暴露條件一致，暴露區域應放滿試樣。如有需要，使用空白平板。
7.3 暴露
在試驗箱內放置試樣前，確保設備在要求的條件（見第6章）下運行。按選定的試驗條件對設備進行設置，使其在選定的整個暴露周期內持續運行。選擇的試驗條件應由所有相關方商定并在所用設備條件范圍之內。在整個暴露過程中維持試驗條件不變，應盡量減少設備檢修和試樣檢查引起的試驗中斷。
在試樣暴露過程中定期對輻照度進行測量。必要時按ISO 4892-1 的規定在暴露過程中對試樣進行換位，保證所有暴露強度的均勻性。
如有必要取出試樣做定期檢查，注意不應觸摸或干擾試驗面。檢查完后，應按之前的試驗暴露面方位將試樣放回試樣架或試驗箱。
7.4 輻照暴露的測量
如果需要，安裝輻照儀測量試樣暴露面的輻照度。
進行輻照暴露時，暴露間隔以暴露面單位面積上所受輻照能量來表示，當波長范圍為290nm～400nm時，其單位為焦耳每平方米（J/M2）；或者當波長為一選定值時（如：340nm），單位為焦耳每平方米納米<J/（m2.nm)>。
7.5 暴露后性能變化的測定
應該按ISO 4852的規定進行性能變化的測定。
8 試驗報告
見ISO 4892-1。
附尋A
(資料性附錄）
典型熒光紫外燈的輻照光譜分布
A.1概述
暴露試驗會用到多種熒光紫外燈。本附錄中所述的燈是這些類型中的代表，也可以使用其他的燈或燈組。根據具體的應用決定使用何種燈型。本附錄討論的燈在輻射的紫外總能量和光譜波長上不同。燈的能量和光譜的不同會導致暴露結果的顯著不同。因此，在試驗報告中記錄燈的類型非常重要。
A.2 光譜輻照度的代表性數據
A.2.1 1A型（UVA-340)燈和1B型（UVB-351)燈
A.2.1.1 圖A.1和圖A.2給出了1A型（UVA-340）燈和1B型（UVA-351）燈的代表性光譜分布。
對于非輻照度控制試驗設備，實際的輻照度水平會根據所用燈的類型和/或制造商、燈的使用期限、試樣與燈的距離和暴露室內空氣溫度而不同。對于反饋型輻照控制試驗設備，可在選定的范圍內設定不同的光強度。
A.2.1.2 對于大多數應用，推薦1A型 （UVA-340）燈的波長光譜。圖A.1描述了與CIE85：1989 表4中日光進行對比的1A型（UVA-340）燈的光譜分布。
A.2.1.3 1B型（UVA-351)燈多用于窗玻璃后的模擬。圖A.2給出了與CIE85：1989表4中窗玻璃后日光進行對比的1B（UVA-351）型燈的光譜輻照度。注意1A型（UVA-340）燈和1B型（UVA-351）燈有不同的光譜輻照度分布并能產生完全不同的結果。
圖中：
1-CIE 85:1989 表4中日光；
2-典型1A型（UVA-340）燈的光譜輻照度；
X-波長，λ（nm)；
Y-光譜輻照度，Eλ（W.m-2.nm-1)。
圖A.1 與CIE 85：1989表4中日光進行對比的典型1A型（UVA-340）燈的光譜分布
圖中：
1-CIE 85：1989表4中透過典型窗玻璃的日光；
2-典型1B型（UVA-351）燈的光譜輻照度；
X-波長，λ（nm)；
Y-光譜輻照度，Eλ（W.m-2.nm-1)。
圖A.2 與CIE85：1989表4中透過窗玻璃日光進行對比的典型1B（UVA-351）燈的光譜輻照度
A.2.2? 2型(UVB-313）燈
圖A.3描述了與日光對比的兩種普通2型（UVB-313）燈的光譜分布。這些燈在313nm處有一個發射峰。
圖中：
1-CIE 85：1989表4中日光；
2-典型2型（UVB-313）燈的光譜輻照度；
X-波長，λ（nm)；
Y-光譜輻照度，Eλ（W.m-2.nm-1)。
圖A.2 與CIE85：1989表4中透過窗玻璃日光進行對比的典型1B（UVA-351）燈的光譜輻照度
A.2.2? 2型(UVB-313）燈
圖A.3與CIE85：1989表4中日光進行對比的典型2型（UVB-313）燈的光譜輻照度。
