ICS43.020 T40 中华人民共和国国家标准 GB/T31973—2015 汽车非金属材料及部件 自然曝露试验方法 Naturalweatheringexposuretestsforautomotive non-metallicmaterialsandparts 2015-09-11发布 2016-01-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由工业和信息化部提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC114)归口。 本标准起草单位:海南热带汽车试验有限公司、中国第一汽车股份有限公司技术中心、国家汽车质 量监督检验中心(襄阳)、一汽-大众汽车有限公司。 本标准主要起草人:李小寅、陈海燕、王建兵、李菁华、杨兆国、柳立志、张岳。 ⅠGB/T31973—2015 汽车非金属材料及部件 自然曝露试验方法 1 范围 本标准规定了汽车非金属材料及部件自然曝露试验方法的原理、曝露场地、曝露场设备、试验样品、 试验期限、试验程序和试验报告。 本标准适用于汽车非金属材料及部件自然环境条件下的曝露试验。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T3511 硫化橡胶或热塑性橡胶 耐候性 GB/T3681 塑料 自然日光气候老化、玻璃过滤后日光气候老化和菲涅耳镜加速日光气候老化 的暴露试验方法 GB/T6739 色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度 GB/T8807 塑料镜面光泽试验方法 GB/T9286 色漆和清漆 漆膜的划格试验 GB/T9754 色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定 GB/T11186 漆膜颜色的测量方法(所有部分) GB/T15596 塑料在玻璃下日光、自然气候或实验室光源暴露后颜色和性能变化的测定 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 太阳总辐射totalsolarradiation 所有波长小于3000nm的自然光形成的辐射。 3.2 紫外辐射ultravioletradiation 所有波长小于400nm的自然光形成的辐射。 3.3 保留样品 filespecimen 在特定环境条件下保存,作为曝露试验过程中比对评价用的基准参照样品。 3.4 自然气候老化naturalweathering 试样在室外自然大气环境条件下曝露,受到环境因素的作用发生的各种不可逆的化学和物理变化, 使其各种性能劣化的总称。 3.5 直接曝露试验 directexposure 试样直接置于自然大气环境中,随时间变化而出现不同程度老化现象的试验。 1GB/T31973—2015 3.6 间接曝露试验 indirectexposure 试样置于试验箱内避免日光、雨水直接影响,随时间变化而出现不同程度老化现象的试验。 3.7 环境因素 ambientfactors 在曝露试验环境中的气象因素与大气环境污染因素的总称。 4 原理 本试验方法是将试样置于能代表某一气候类型区域的室外自然大气环境条件下进行曝露试验,让 其经受阳光、温度、湿度及其他环境因素的综合作用。根据试验方案,定期检测材料及部件的性能变化, 从而评价试样耐自然曝露老化性能。 5 曝露场地 5.1 曝露场地选择 我国的气候可分为六种类型(参见附录A)。曝露场地应选择在能代表各种气候类型的、典型的、具 有苛刻环境条件的区域,主要选择湿热气候和沙漠气候。特殊需要的工业曝露场应设在厂矿密集区内; 盐雾气候曝露场应设在空气盐分浓的海边或海岛上。 5.2 标准曝露场地要求 场地应平坦空旷,远离建筑物和树木,场地边沿与障碍物的距离至少为该障碍物高度的3倍。场地 附近应无工厂烟囱、通风口或其他能散发大量腐蚀气体和杂质的设施。远离厂矿区和闹市区,或设在该 地区主导风向的上风向处。场地应保持当地的自然植被状态,不积水,有植物生长则应该经常割短,要 求草高不超过20cm,沙漠气候场地应选择沙石地面。 6 曝露场设备 6.1 环境监测设备 曝露场内应设置气象要素观测和大气介质分析设备,以长期连续观测记录主要的气象要素和定期 测定环境周围的大气成分。环境因素测量仪器要求符合GB/T3681的有关规定或相关国际标准的有 关规定。曝露场内除通用气象设备外,要求有不同曝露角度(5°、当地纬度、45°和90°)的太阳辐射能量 接受装置;具有不同曝露角度玻璃下间接太阳辐射能量接受装置。 6.2 曝露试验相关设备及装置 6.2.1 曝露场地内曝露装置通用要求 曝露架的曝露方向一般应面向赤道,即南北朝向。在北半球,试样正面应朝正南方向;在南半球,试 样正面朝正北方向。但为了适应特殊的试验目的,也可以朝向任何方向放置。试样曝露面与水平面的 倾斜角度可通过调节曝露架的倾斜位置来实现。典型的曝露角度有:曝露场地的地理纬度角、90°、45°和 5°。如有特殊要求,曝露架可采用任一角度。带背板曝露和黑盒曝露一般采用5°角。曝露架之间的设 置间隔应保证试样放置操作拥有足够的空间、通风自然流畅,且不相互遮挡阳光。一般情况下间隔距离 不少于1m。汽车外饰材料及部件曝露试验曝露装置应置于避免试样被其他物体遮挡阳光的地方。架 2GB/T31973—2015 子或黑盒上的试样的最低位置应离地面最低高度为0.45m,以避免与地表物体接触和防止试样在曝露 期间产生意外损坏。 6.2.2 直接曝露装置 6.2.2.1 敞开式曝露架(通用方法) 敞开式曝露架适用于外饰材料及部件各类形状和尺寸试样的曝露试验。一般采用铝合金材料制 成。铝合金曝露架适合于各种不同气候类型地区,经适当涂漆处理的钢铁材料和未经处理的木材适用 于沙漠地区,铜镍合金适用于高腐蚀性地区。曝露架应具有足够的长度和宽度来安装固定试样,保证试 样互不影响。安装试样时一般使用绝缘瓷夹、塑料止动梢、木支架、缆绳和经防腐处理的衬板、紧固螺 钉等。 6.2.2.2 带背板曝露架(涂覆层体系) 背板可用金属板和木制胶合板制成。当采用胶合板组成固定架面直接安装试样时,如胶合板出现 明显分层和纤维析出,应及时更换。具有中等密度和高密度覆盖层的胶合板比无覆盖层胶合板更适合 做背板,这样可减少背板的更换次数。在干燥气候地区采用胶合板的厚度一般不小于13mm,在亚热 带或热带气候地区采用胶合板的厚度一般不大于19mm。并使用耐候性好的油漆将胶合板的边缘进 行封边以防止其分层。 6.2.2.3 曝露黑盒(仅适用于涂层体系) 曝露黑盒应由抗腐蚀的金属材料制成,如铝合金材料。盒外表面应涂上一层耐高温黑色油漆。如 盒子采用无光亮(无反射特性)金属制作,盒内表面可以不涂漆,如盒子采用光亮金属制作,盒子内表面 也应涂上一层高温黑色油漆。盒子上部为开口型,通过固定横条将试样紧固装满在盒子上而构成盒子 的上表面。盒子底部最少应有四个滴水口。进行黑盒曝露试验时,盒上开口处装试样构成黑盒的前表 面,并配备足够的黑漆金属板完全封闭整个盒子。可参考采用两种尺寸规格的黑盒子,一种为0.23m× 1.5m×1.8m;另一种为0.23m×1.7m×3.7m。 6.2.3 玻璃下间接曝露装置 6.2.3.1 玻璃下间接曝露装置,以下统称试验箱,具体类型见表1。 表1 玻璃下间接曝露装置类型 型号 名称 特点 Ⅰ 非密封型试验箱 箱体底部为通风网格组成,防止样品滑落 Ⅱ 密封型试验箱 整个箱体完全密闭,没有隔热层,没有温度控制 Ⅲ 控制温度型试验箱 箱体完全密闭,箱体四周和底部具有隔热层,并具有温度控制装置 Ⅳ 控制温度、湿度试验箱 箱体完全密闭,并具有温度湿度控制装置 Ⅴ 跟踪太阳控制温度、湿度试验箱箱体完全密闭,并具有温度湿度控制装置,底座具有跟踪太阳装置 6.2.3.2 试验箱通用要求如下: a) 试验箱应安装在适当支架或着支座上,面向正南方,在0°~90°可以任意调节曝露角度。试验 箱具备足够容积满足汽车部件曝露试验需要,如汽车仪表板总成、门内板总成等。参考箱体尺 寸为667mm×940mm×1818mm,箱体材料均为铝合金框架,铝合金板面。隔热层为聚氨 酯发泡材料,并用铝箔包覆。能够户外使用10年不损坏,不影响试样试验。如有特殊尺寸要 3GB/T31973—2015 求,可特殊定制试验箱。 b) 试验箱盖选择厚度3mm明回火平板玻璃或者5.8mm层压平板玻璃。也可以根据试验要求 选择相应的汽车玻璃。试验期间定期每个月清洗一次或根据需要将玻璃内外清洗,清洗时避 免清洁剂不要沾试样表面。 c) 温度控制。温度控制系统有温度传感器、中央控制处理器、空气循环系统组成。试样耐最高温度 控制点可设置,一般设置为77℃、85℃、93℃、102℃、110℃等,也可以根据需要设置其他温度 点,但温度范围为0℃~150℃。温度限值由参考黑板背面测得。黑板为0.61mm×100mm× 125mm钢板,钢板涂有黑色底漆和黑色面漆,安装在13mm厚黑色胶合板上。监控过程应保 证热电偶紧邻钢板背面。空气循环系统采用串联切向进气离心风扇作为环流空气源。均匀空 气流通过箱体后面平行风口吹到箱盖,流过黑板表面和试样主要曝露表面。当温度到达温度 设置点,启动风扇,温度低于设置点3℃时关闭风扇。温度设置点为77℃、85℃及93℃的试 验,移去箱体底部和前部隔热层。具备温度过保护装置,温度控制失败,超过设置温度6℃时, 自动落下遮阳卷帘。试验期间每天检查设备,观察任何温度限值系统异常情