具有密封风化室的风化加速装置制造方法及图纸

一种用于将太阳辐射集中在测试试样上的风化加速装置，包括框架，该框架支承一个对着目标板的反射阳光集中器，所述风化加速装置包括：　　　　槽道，该槽道与目标板相连，并包括盖体，以便确定腔室；以及　　　　流体源，该流体源与该腔室连通，因此，引入该腔室中的流体与测试试样反应，以便使测试试样在暴露于集中的太阳辐射中时加速降解。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种风化加速装置，这种风化加速装置用于使测试试样以加速方式遭受在太阳辐射和其它风化作用，特别是，本专利技术涉及一种改进的风化加速装置，该风化加速装置提供了密封风化室，以便增加测试试样的加速风化降解速度。在本专利技术的一个实施例中，氧气引入该密封风化室内，以便增加氧气向测试试样中的扩散；且当与增加的紫外线水平相结合时，将增强光致氧化作用。本专利技术的其它实施例引入其它流体，以便提供合适的风化作用。
技术介绍
外部涂料例如漆和其它涂层的制造商、以及塑料和其它将在受到太阳辐射以及其它风化作用时退化的部件的制造商希望知道这些产品在暴露多年后的性能情况。不过，这些制造商通常需要在很短的时间内获得该信息，该时间比这些材料在正常情况下受到风化作用将花费的时间短得多。因此开发了风化加速装置，它将在短得多的时间内加速由于暴露在室外而受到的风化效果，因此，制造商实际上并不需要等待五或十年来确定它们的产品在实际暴露于室外五年或十年后的保持情况。风化是气候对材料或产品的不利影响，通常导致产生不希望和过早的产品失效。消费者每年花费数百万美元来维护将必然受到降解的产品以及更换失效的产品。由于暴露在室外环境中而导致失效的材料占总成本的很大部分。风化的三个主要因素是太阳辐射(光能)、温度和水(水汽)。但是不能判断各个因素最终使得材料怎样降解，因为不同类型的太阳辐射、不同的水汽相以及温度循环对暴露的材料有明显影响。这些因素与次要作用例如空气传播的污染物、生物现象和酸雨一起作用，从而引起“风化”。在授予Robbins，III的美国专利No.4807247中公开了一种室外自然加速风化试验装置(“ONAWTA”)。进行室外加速风化暴露试验的试样经受很高的自然紫外线辐射，并希望能够加速显示该测试试样将在自然受到紫外线风化的作用下怎样方式降解。光致氧化风化反应需要氧。测试试样材料的表面层从邻近的周围空气中吸收氧。不过，重要的风化反应也可以在更厚的测试试样材料的体积内或“非表面区域”内进行。和在自然或非加速风化情况下观察到的一样，在更低紫外线强度下，在大量光致氧化风化反应中使用氧的速度可以与氧从周围空气向测试试样材料的总体积中扩散的速度平衡。不过，加速风化试验装置可以产生非常高的UV强度。因此，氧从周围空气进行的扩散的速度可能不够快，以致不足以供给用于光致氧化反应所需的氧，且即使UV强度增加几倍，速度也可能不会增加，因为在体积中的氧浓度可能受到扩散的限制。不过，ONATWA产生非常高的紫外线强度。因此，氧从周围空气进行的扩散的速度可能不够快，以致不足以供给用于在测试试样材料的体积中进行光致氧化反应所需的氧。因此，即使UV强度增加几倍，速度也可能不会增加，因为在体积中的氧浓度可能受到扩散的限制。在授予Kockott的美国专利No.3664188中公开了一种普通的室外物品加速风化试验装置(“IAAWTA”)，它使测试试样暴露在超过外界环境压力的选定气体中。该装置包括试验容器，该试验容器可透过照射，还进行密封，以便充满选定压力下的合适气体。Kockott断言装测试试样的较小试验容器更容易密封。因此，可以更容易控制使试样暴露于其中的气体。也可选择，在Kockott之前的装置中，包括辐射源和所有试样载体的整个试验腔室都进行密封，以便能引入特定气体。上述室外自然和室内物品加速风化试验装置有几个缺点。一个缺点是，例如Robbins的现有技术ONAWTA没有公开或指出增加在测试试样周围的、不同于水的氧或其它流体和/或它们的压力。较早的试验方法简单地使测试试样在外界环境的氧气条件下暴露于较高紫外线中。因此，氧在外界环境条件下扩散到测试试样内的扩散速度有限。因此，不管怎样增加紫外线辐射剂量，降解速度都受到氧在该测试试样周围的大气中的氧浓度情况下扩散到材料内的扩散速度的限制。而且，IAAWTA并没有指出、建议或提供与ONAWTA结合使用这里所述的本专利技术。没有这样指示或建议的一个原因是该IAAWTA不能复制该测试试样将在每天使用时受到的自然阳光的实际光谱以及该自然风化加速装置的强度限制。本领域技术人员已经知道，室外自然阳光光源和室内人造光源试验装置彼此不同，并提供不同组的经验数据。例如，汽车工程师协会(“SAE”)公布了使用阳光菲涅耳反射装置来进行汽车外部材料的加速曝光的标准试验方法J1961以及使用控制发光水冷氙弧装置(室内人造光源)来进行汽车外部材料的加速曝光的标准试验方法J1960。INAAWTA的另一缺点是难以复制ONAWTA的光谱功率分布。IAAWTA的强度可以提供增加功率来调节。不过，光谱功率分布与太阳明显不同。因此，INAAWTA的波长通过增加功率而放大。因此，与该波长相关的非自然机械降解也放大。因此，与物品风化加速装置相比，ONAWTA通常提供更实际的数据结果，因为它与测试试样最终使用环境中的阳光光谱功率分布更匹配。因此，本领域需要一种改进的自然风化加速装置，它有密封的风化室，用于增加光致氧化速度，并冷却测试试样。附图的简要说明附图说明图1是本专利技术一个实施例的ONAWTA的透视图。图2是图1的ONAWTA的一部分的分解图。图3是图2的ONAWTA沿线I-I的剖视图。图4是与图1的ONAWTA操作连接的流体源的示意图。图5是与图1的ONAWTA操作连接的流体源的示意图。图6是与图1的ONAWTA操作连接的流体源的示意图。图7是与图1的ONAWTA操作连接的流体源的示意图。图8是图2的ONAWTA的另一实施例沿线I-I的剖视图。图9是图2的ONAWTA的另一实施例沿线I-I的视图。图10是图2的ONAWTA的另一实施例沿线I-I的视图。专利技术的优选实施例的详细说明简单地说，在一个实施例中，用于将太阳辐射集中在测试试样上的风化加速装置包括框架，该框架支承布置为对着目标板的反射阳光集中器。槽道与目标板相连，并包括盖体，以便确定腔室。流体源与该腔室连通，因此，引入该腔室中的流体与测试试样反应，以便使测试试样在暴露于集中的太阳辐射中时加速降解。在另一实施例中，用于将太阳辐射集中在测试试样上的风化加速装置包括框架，该框架支承布置为对着空气通道的反射阳光集中器，该空气通道有用于使空气运动穿过其中的风扇以及目标板。槽道与目标板相连，并包括盖体，以便确定腔室。测试试样布置在腔室内。一个装置与试样相连，用于使试样保持在合适温度。在另一实施例中，用于将太阳辐射集中在测试试样上的风化加速装置包括框架，该框架支承布置为对着目标板的反射阳光集中器。槽道与目标板相连，并包括盖体，以便确定腔室。测试试样布置在腔室内，以便确定一个空腔，这样，试样的第一面暴露于腔室中，试样的第二面暴露于该空腔中。一个装置布置在该空腔内，并与试样相连，用于使试样保持在合适温度。图1表示了总体以参考标号20表示的、本专利技术实施例的ONAWTA的透视图。风化加速装置20使太阳辐射集中在多个测试试样上，且在试验循环中使该测试试样暴露在来自流体源的流体中。本领域技术人员应当知道，流体可以为液体、气体或液体和气体混合的形式。基本的风化加速装置20包括与操作部分24相连的支承部件22。操作部分24包括框架26，该框架支承反射阳光集中器28，该反射阳光集中器28布置成与空气通道30相对。反射阳光集中器28本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·K·哈德卡斯尔三世，
申请(专利权)人：阿特拉斯材料测试技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：