[发明专利]具有可自动编程周期的加速风化组件和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及加速风化装置及其操作方法，尤其涉及用于曝露在汇聚日光和湿气下的改进的户外加速风化设备和含有可自动编程周期的方法。

背景技术

用于向测试样本喷水的常规方法大体上在标准ASTM G90中进行了阐述，这一文献在此并入作为参考。与这种方法相关的结构包括如图1所示的独立控制的喷水系统，其被连接至将测试样本曝露于汇聚日光下的装置，下面将详细描述。

一种常规设备包括一个系在带喷嘴管道上的供水软管，将所述喷嘴瞄准测试样本使之在曝露于汇聚日光下时变湿。一个电磁阀控制着流到喷嘴的水流。一个简单的计时器被连接至电磁阀并按照不同的喷射频率和持续时间被编程。

根据标准ASTM G90，提出并采用了三种常规的初级喷水方案：(1)无喷水的汇聚日光曝露；(2)日间喷水周期，其中在样本曝露于汇聚日光的同时将水喷到样本上，如图3A-C所示；以及(3)夜间喷水周期，其中在由于无法获得阳光而使汇聚日光装置无效之后将水喷到样本上，如图4A-C所示。

如图3A，加速风化测试装置的操作部分100被如此设置：使镜面34，36的位置将日光辐射39直接反射到测试样本46上。如图3B，当测试样本46曝露于汇聚日光39时，喷水102从喷嘴组件51喷射出来。如图3C，喷水组件51被禁止，测试样本46继续曝露于汇聚日光39下。

如图4A，加速风化测试装置的操作部分100如此设置：使得镜面34，36的位置将日光辐射39直接反射到测试样本46上。如图4B，当不能再获得日光时，操作部分100被置于垂直排列的位置，使得喷水组件51可被启动，将测试样本46曝露于喷水102之下。如图4C，当再次获得日光曝露时，操作部分100返回到图4A中描述的位置，测试样本46再次曝露于汇聚日光39下。

这些将测试样本曝露于湿气的现有技术中的设备和方法存在一些缺点。缺点之一是喷水系统没有被集成到汇聚日光装置的跟踪或曝露统计系统的操作中。常规结构仅仅是简单地将独立的喷水系统连接到汇聚日光曝露装置上。

常规曝露方法的另一个缺点是当测试样本曝露于汇聚日光且喷水不易发生变化时的持续时间和周期频率。常规方法中将测试样本曝露于湿气的唯一可行的选择是对汇聚日光下充分曝露的测试样本喷水，或者等待一个当机器有规律地被关上时产生的有规律的黑暗周期，即典型为夜间的情况，此时根本无法获得阳光。

本领域的技术人员认识到对同时曝露于汇聚日光下的测试样本进行湿润的许多缺点，因此，夜间喷水周期被合并到旧的方法中。然而，本领域的技术人员将会发现，与夜间喷水周期相关地有一个明显的缺点。那就是，在测试样本吸收了所希望的湿气量之后，直到夜间时期已经相应结束后，测试样本才能被随后曝露于汇聚日光下。每天只能完成一个循环周期。

对同时曝露于汇聚日光下的测试样本进行湿润的方法的一个相关缺点是，将冷水喷到相对较热的测试样本表面上导致了热冲击，其不自然地导致了测试条件下的表面退化。汇聚日光装置在测试样本上聚集了相当多的能量，并且大大提高了其表面温度，超过了周围温度，在该温度值时使用吹风机来使测试样本表面周围的空气流通，从而保持测试样本在曝露于汇聚日光时的工作温度限制。向这些热的表面上喷水可能会导致非自然的热辐射和机械应力，该机械应力可能使曝露的测试样本以非自然的方式退化。

对同时曝露于汇聚日光下的测试样本喷水的另一个缺点是在常规方法中通常保留的使冷空气流通的吹风机。将水喷到一个吹出的气流(特别在沙漠环境中，其中大多数汇聚日光装置典型地安装在这种环境下)导致了曝露测试样本的额外蒸发冷却，此外增加了测试样本承受的非自然的热机械应力。

对同时曝露于汇聚日光下的测试样本喷水的另一个缺点是常规方法没有模拟在终端使用环境下的湿气曝露的自然发生事件。第一，终端使用时降水周期通常发生在多云条件下。因此，在曝露于降水导致的潮湿和自然最终使用环境前，材料有机会冷却附近周围的空气温度。第二，在许多终端使用的环境中，多数湿气曝露时间或湿润时间并非是由于降水，而是由于夜间冷凝终端使用模式，样本直到夜间冷凝结束才能曝露于阳光下，此时太阳出来了且样本因太阳能加热而变干。

对同时曝露于汇聚日光下的测试样本进行湿润的另一个缺点是透镜效应，其中材料表面上半球状的水滴可能将汇聚日光更进一步聚集到测试样本表面上的缜密区，导致了测试样本表面上非均匀的材料退化区域。