풍화에 대한 소개


내후성(Weathering)은 무엇인가?

내후성과 광안정성

풍화 햇빛에 존재하는 복사 에너지에 노출되어 발생하는 재료 특성의 변화를 말하며, 열(온도 순환 포함)과 다양한 상태의 물(주로 습도, 이슬, 비)이 결합된 것입니다. 햇빛, 열, 물이라는 이 세 가지 야외 노출 요소를 "풍화의 힘"이라고 합니다. 풍화 열화는 일반적으로 햇빛에 의해 시작되며, 열에 의해 가속화될 수 있으며 물의 존재에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

밀접하게 관련된 개념은 다음과 같습니다. 광안정성내광성, 이는 재료가 풍화의 세 가지 힘 중 두 가지, 즉 햇빛과 열을 견딜 수 있는 능력을 말합니다. 광안정성 테스트에는 액체 물이 포함되지 않으며 종종 직물과 실내 재료를 테스트하는 데 사용됩니다. Q-Lab의 소개 햇빛, 풍화 및 광안정성 그들 사이의 유사점과 차이점을 더 자세히 설명합니다.

내후성 및 내광성으로 인해 황변, 균열, 갈라짐, 색상 변화 및 퇴색, 박리 및 접착력 손실, 뒤틀림, 부서짐, 부풀어오름, 인장 강도 손실 등 다양한 유형의 품질 저하가 발생할 수 있습니다. 아래 이미지는 실외 조건에 노출되어 발생하는 다양한 유형의 재료 특성 변화를 보여줍니다.

풍화에 대한 소개


 

풍화 및 빛에 의한 열화는 광범위한 재료와 산업에 영향을 미칩니다. 사실상, 야외에서 사용되거나 요소에 노출된 모든 제품에 영향을 미칩니다. 여기에는 페인트 및 코팅, 플라스틱, 포장, 섬유 및 직물, 가정 및 소비재, 첨가제 및 착색제, 건축 및 건축 자재, 잉크 및 인쇄 재료, 전자 제품 및 다양한 자동차 구성 요소가 포함됩니다. 풍화 산업 페이지 및 사례 연구 풍화 내구성 테스트의 예를 보려면 여기를 확인하세요. 일반 테스트 가이드.

내후성의 요소

우리가 이야기 할 때 햇빛 풍화 작용의 힘 중 하나로, 우리는 보통 자외선(UV)에 관심을 갖습니다. UV는 태양 총 에너지의 약 7%에 불과하지만, 사실상 모든 폴리머 분해의 원인이 됩니다. 실외에서 제품이 받는 햇빛의 특성은 계절, 시간대, 위도, 구름 덮개, 고도 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 또한, 창문 유리는 두께와 색조에 따라 일부 단파 자외선을 걸러내 실외 재료보다 덜 거친 빛 스펙트럼을 생성합니다. 재료의 분광 감도도 중요합니다. 재료 분해가 일어나려면 재료가 입사광을 흡수할 수 있어야 하고, 빛은 화학 결합을 끊을 만큼 충분한 에너지를 가져야 합니다. 

자동차 페인트가 벗겨짐


 

, 고온과 열 사이클링의 형태로 모두 실외 속성 변화를 가속화할 수 있습니다. 입사하는 햇빛에 의해 발생하는 광화학 반응은 일반적으로 단순한 10단계 반응이 아닙니다. 햇빛에 의해 발생하는 75차 반응은 열에 영향을 받지 않지만 25차 반응은 종종 영향을 받습니다. 어떤 경우에는 온도가 XNUMX°C 상승하면 용액에서 일부 화학 반응 속도가 두 배가 될 수 있습니다. 실외의 열 사이클링은 몇 분 만에 재료의 표면 온도를 XNUMX°C에서 XNUMX°C로 변경하여 조립품과 코팅에 물리적 스트레스를 일으킬 수 있습니다. 

사막 속의 자동차

 


여러 가지 방법으로 재료의 열화에 영향을 미칠 수 있습니다. 물은 화학 반응에 영향을 미칠 수 있습니다. 즉, 용액에서 반응을 가속화하고 산소 수송을 증가시킵니다. 물은 또한 침식, 흡수, 동결/해동 응력, 열 충격 및 충격으로 인한 재료 손실과 같은 물리적 효과를 일으킬 수 있습니다.

물

물은 이슬(응결), 상대습도, 강우의 형태로 존재할 수 있습니다. 이 중에서 이슬은 실외 수분의 가장 큰 원인 입니다. 실외의 물질들은 여러 장소에서 하루 12시간 이상 젖을 수 있으므로 실외 성능을 위한 설계는 수성 환경에 맞게 설계하는 것을 의미합니다.

햇빛, 열, 물의 상승효과는 다음과 같은 결과를 가져옵니다. 풍화 재료의 종류; 햇빛과 내열성은 재료의 종류를 결정합니다. 내광성. 우리 제품이 야외에서도 오래 지속되도록 하려면 어떻게 해야 할까요? 답은 풍화 테스트입니다.

내후성 시험을 어떻게 수행하면 될까요?

풍화 시험에는 두 가지 기본적인 유형이 있습니다. 자연 야외 테스트가속 실험실 테스트. 이 두 가지 테스트 유형은 상호 보완적이며 함께 수행하면 완전한 풍화 테스트 프로그램을 구성합니다. Q-Lab은 귀하의 제품과 재료에 대한 최상의 종합 테스트 계획을 결정하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.

옥외폭로 시험 

우리의 벤치마크 테스트 위치에서의 자연스러운 야외 테스트 플로리다와 애리조나 제품의 실외 내구성을 확립하는 가장 좋은 방법입니다. 플로리다와 애리조나는 실외 노출 테스트를 위한 국제적으로 인정받는 벤치마크 위치입니다. 플로리다 아열대 풍화 노출은 현실적일 뿐만 아니라 가속화됩니다. 사우스 플로리다 노출은 고강도 햇빛, 높은 연간 자외선(UV), 연중 고온, 풍부한 강우량, 매우 높은 습도를 제공합니다. 애리조나는 훨씬 더 높은 강도의 햇빛, 더 높은 기온, 건조한 사막 조건을 특징으로 합니다. 자연 실외 테스트에 대한 개요는 웨비나를 참조하세요. 자연 야외 풍화 테스트.

야외 자연 노출 테스트


UV, 습기 및 열의 시너지 효과로 인해 플로리다는 실외 환경에서 재료의 내구성을 시험하기에 이상적인 장소입니다. 애리조나의 강한 햇빛과 열기는 내구성이 뛰어난 재료를시험하기에 이상적인 장소입니다. 옥외폭로시험은 실외 재료의 내구성을 이해하는 가장 정확한 방법이며 종합적인 내후성 프로그램의 초석입니다. 실외에서 사용되는 모든 제품 제조업체는 다음을 준수할 것을 권장합니다.

  • 가혹한 환경에서 경제적 비용으로 품질 저하가 가속화되므로 벤치마크 사이트에서 테스트하세요
  • 매년(또는 더 자주) 새로운 옥외폭로시험을 시작하여 데이터 라이브러리를 개발하고 새로운 공식을 기존 제품 및 경쟁사의 재료와 비교합니다
  • 옥외폭로시험 데이타를 이용하여 가속 실험실 테스트를 검증합니다 - "시험을 시험합니다."

촉진 실험실 테스트

옥외폭로시험이 내후성 시험을 수행하는 가장 현실적이고 정확한 방법이지만 내구성이 뛰어난 재료의 경우 테스트에 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다(5년, 10년, 심지어 20년 이상). 이 경우 촉진 내후성 시험이 도움이 될 수 있습니다. 항온항습된 실험실 환경에서 내후성의 요소를 가속화함으로써 제품 내구성에 대한 더 빠른 결과를 얻을 수 있습니다. 촉진 내후성 시험은 빠르고 반복 가능하며 편리하며 품질 관리, 인증, 연구 개발에 적합합니다. 이는 다음 사항을 더 잘 결정하는 데 도움이 되는 "방향성 의사 결정을 위한 도구"입니다.

  • 제품에 포함할 성분과 포함하지 않을 성분
  • 로트 또는 배치로 고객에게 배송해도 괜찮은지 여부
  • 어떤 공급업체로부터 구매할 것인가
  • 어떤 가공 및 제조 매개변수를 선택해야 하는지

가속 풍화 테스트에는 보완적인 이점을 제공하는 두 가지 주요 유형이 있습니다. QUV와 Q-SUN: 비교. 풍화의 힘과 이 두 가지 테스트 아키텍처에 대한 요약은 웹 세미나를 참조하세요. 실험실 풍화의 필수 요소.

하나는 QUV 가속 풍화 시험기를 사용한 형광 UV 풍화 시험입니다. 야외 풍화를 시뮬레이션하려면 QUV 가속 풍화 시험기 재료를 제어되고 높은 온도에서 번갈아 가며 자외선과 습기에 노출시킵니다. 스펙트럼의 UVA, UVB, UVC 부분에서만 빛을 전달하는 특수 형광 UV 램프를 사용하여 자연광과 인공 조도의 효과를 시뮬레이션합니다. 응축 습도 및/또는 물 분무로 이슬과 비를 시뮬레이션합니다.

QUV 개요도

가속 풍화 및 내광성 시험을 위한 또 다른 주요 시험 구조는 제논 아크 풍화 시험입니다. Q-SUN 제논 아크 테스트 챔버 전체 스펙트럼 햇빛, 열, 비로 인한 손상을 재현합니다. Q-SUN 테스터에서는 하나 이상의 제논 아크 램프를 사용하여 야외 햇빛의 전체 스펙트럼과 매우 유사한 스펙트럼을 생성합니다. 광학 필터 제품의 서비스 환경에 맞게 조정된 광 스펙트럼을 전달하는 데 사용됩니다. 램프에 의해 상승된 온도가 생성되고 블랙 패널 온도계와 챔버 공기 온도 제어에 의해 제어됩니다. 수분은 제어된 상대 습도 외에도 주로 물 분무에 의해 표본에 전달됩니다. 회전 랙 및 플랫 어레이 테스터는 거의 모든 주요 표준에서 명시적으로 허용되며 연구 조사 있다 확인 된 그들이 전달한다 비슷한 결과 많은 경우에.

Q-SUN 개요도


 

촉진 옥외폭로 시험

야외 노출의 현실성과 실험실 테스트의 빠른 결과를 결합하기 위해 다음을 사용하여 가속화된 야외 테스트도 사용할 수 있습니다. Q-TRAC 천연 태양열 집광기 또는 자동차 내장재(AIM) 박스. 이러한 테스트에 대한 개요는 웹 세미나를 참조하세요. 가속 야외 풍화 테스트.

Q-TRAC 태양집중화 장치는 실제 햇빛을 광원으로 사용하며 수명이 매우 긴 내구성이 뛰어난 재료를 테스트하는 데 매우 유용합니다. 10개의 거울을 배열하여 전체 스펙트럼 햇빛을 테스트 표본에 반사하고 집중시키는 동시에 하루 종일 태양을 추적하여 테스트 시편이 받는 태양 노출량을 최대화 합니다. Q-TRAC 태양집중화 장치는 플로리다의 내후성을 환경을 시뮬레이션하거나 열충격을 생성하는 사이클을 수행할 수 있는 물 분사 시스템도 있습니다. 

AIM Box 테스트는 자동차 내부 조건을 시뮬레이션하기 위해 자동차 내부 재료를 투명 유리 또는 합판 유리 뒤의 고온 및 실외 햇빛에 노출시킵니다. AIM 박스는 낮 동안 태양을 추적하여 제품이 받는 태양 복사량을 늘릴 수도 있습니다.

왜 내후성 시험을 해야 하나요?

시험을 하는 이유

Q-Lab 사는 "당신의 제품이 야외에서도 지속됩니까?"라는 질문을 자주 합니다. 그리고 "언제 시험할 수 있을지 추측하지 마세요!"라고 응답 합니다. 즉, 내후성 및 내광성 테스트의 실제 이점은 무엇입니까? 다음 몇 가지가 있습니다.

제품의 내구성을 향상 시킵니다

내후성 시험으로 많은 중요한 제품의 수명이 대폭 늘어났습니다. 예를 들어 자동차 코팅의 경우 내후성 테스트를 통해 제품 수명이 100% 이상 증가 하였습니다.

제품의 원가를 절약합니다

올바른 재료 선택은 제품 성능과 수익에 결정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 10% 더 저렴한 원자재를 구입하고 성능에 영향을 미치지 않는다면 얼마나 절약됩니까? 적절한 재료를 선택하면 경우에 따라 수십만 달러를 절약할 수 있으며 내후성 시험을 통해 올바른 선택을 할 수 있다는 자신감을 얻을 수 있습니다.

치명적인 품질이슈를 피할 수 있습니다

반면, 원자재를 10% 더 저렴하게 구입했지만 이로 인해 제품이 품질에 실패한다면 비용은 얼마나 될까요? 소송과 대규모 보증 청구는 회사의 이익과 명성에 큰 타격을 줄 수 있습니다. 내후성 시험은 그러한 실수를 피하는 데 도움이 됩니다.

이유는 더 많습니다!

내후성 및 내광성 시험은 고객 사양을 충족하고, 시장의 평판을 높이고, 공급업체의 주장을 확인하고, 기존 제품 라인을 확장하고, 새로운 시장에 진입하고, 경쟁에서 앞서고, 정부 규정보다 앞서 나가는 데 도움이 될 수 있습니다.

테스트 유형

모든 내후성시험 유형이 동일한 목표를 갖고 있는 것은 아니라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 테스트 프로그램은 어떤 지식을 얻는 데 중요한지 명확하게 이해하여 개발되어야 합니다. 아래 테스트 매트릭스는 가장 단순한 것부터 가장 복잡한 것까지 다양한 테스트 범주를 보여줍니다.

가속 테스트 유형결과시험 시간결과 비교
품질 관리통과 실패
  • 한정된
  • 짧은
재료 사양
자격/검증통과 실패
  • 한정된
  • 미디엄 롱
참조 자료 또는 사양
유사한순위별 데이터
  • 개방형
  • 중급
자연 노출(벤치마크 사이트)
예측 적서비스 수명 가속 계수
  • 개방형
자연 노출(서비스 환경)

대부분의 풍화 테스트는 적어도 처음에는 다음과 같습니다. 품질 관리 테스트 – 합격/불합격 결과를 생성하는 고정된 시간 간격에 대한 짧고 정의된 스크리닝 테스트입니다. 이는 다음과 밀접하게 관련되어 있습니다. 자격 or 확인 테스트는 고객의 사양이 테스트에서 충족되어야 수용이 가능한 경우입니다. 상관관계 및 예측 테스트는 실외 데이터가 필요하므로 더 광범위한 테스트 프로그램의 일부입니다. 유사한 테스트는 실험실 테스트에서 표본의 "순위"를 매기기 위한 참고 자료로 실외 데이터를 사용합니다. 즉, 어떤 것이 가장 성능이 좋고 어떤 것이 내후성이 낮은지 판별하는 것입니다. 예측 적 테스트는 실험실 결과에 기초하여 사용 수명을 추정하지만, 재료, 테스트 및 고장 모드에 따라 크게 달라지며 많은 양의 실외 테스트 데이터가 필요합니다.

상관관계

Q-Lab에서 가장 흔하게 받는 질문은 "촉진 내후성 시험의 몇 시간이 옥외의 몇 년(5, 10, 20)년에 해당합니까?" 라는 질문입니다.

짧은 대답은 다음과 같습니다. 실험실과 가속 풍화 시험 사이에는 간단하고 일반적인 관계가 없습니다.. 문제는 우리가 아직 완벽한 풍화 시험기를 개발하지 못했다는 것이 아닙니다. 풍화 시험기를 아무리 정교하거나 비싸게 만들어도 여전히 "마법의 숫자"를 찾을 수 없습니다. 가장 큰 문제는 지리, 날씨 변동성, 서비스 환경, 테스트 조건 등을 포함한 실외 노출 상황의 고유한 가변성과 복잡성입니다. 상호성, 즉 조도 강도가 증가하면 일반적으로 테스트 시간이 비례적으로 감소한다는 개념 보유하지 않습니다. 또한, 단순히 테스트를 비교하는 것 방사량량 특히 스펙트럼 특성이 다른 광원의 경우 오류가 발생할 수 있습니다.

그러나 포괄적인 실외 및 가속 풍화 테스트 계획에서 생성할 수 있는 순위 데이터는 제품 내구성에 대해 많은 것을 알려줄 수 있는 매우 귀중한 정보입니다. Q-Lab에서 우리는 최소한의 번거로움으로 테스트 프로그램을 최대한 활용할 수 있도록 도와드리기 위해 여기 있습니다. 그래서 우리는 이렇게 말합니다. 우리는 테스트를 간단하게 만듭니다.