Evaluation of deterioration degree of exterior wall coatings using Micro UV-Irradiator - Part 2 Correlation between Micro UV-Irradiator and Metal Halide Weather Meter

Význam tématu

Odolnost venkovních nátěrů vůči UV záření a povětrnostním vlivům je klíčová pro dlouhodobou ochranu fasád a průmyslových konstrukcí. Tradiční testy životnosti nátěrů vyžadují dlouhé venkovní expozice nebo rozsáhlé zrychlené metody, které mohou trvat týdny až měsíce. Rychlé a spolehlivé hodnocení degradace materiálu je proto zásadní pro vývoj nových formulací i stanovení životnosti stávajících produktů.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na stanovení vzájemné korelace mezi dvěma typy urychlené UV expozice: Micro-UV Irradiátorem UV-1047Xe a běžným weather metrem s metalhalidovou lampou. Pro testy byly použity dva akrylátové nátěry – Sample A obsahující UV absorbér a HALS a Sample B bez těchto aditiv. Cílem bylo zjistit, zda krátkodobá expozice v Micro-UV Irradiátoru odpovídá delšímu působení ve weather metru.

Použitá metodika a instrumentace

Ve všech experimentech byly vzorky vystaveny v proudícím vzduchu při 60 °C:

• Micro-UV Irradiátor UV-1047Xe (spektrointerval 280–450 nm, intenzita 7000 W/m2, rtuť-xenonová lampa)
• Weather meter s metalhalidovou lampou (300–400 nm, 750 W/m2)

Pro sledování degradace polymerního matrice byly použity EGA-MS analýzy:

• Pyrolyzér: Multi-Shot Pyrolyzer
• Kolonka: UADTM-2.5N (délka 2,5 m, i.d. 0,15 mm), průtok nosného plynu (He) 1 mL/min, split 1/50, teplota pece GC 300 °C
• Rozsah pyrolytického ohřevu: 100–700 °C při 20 °C/min

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza EGA termogramů obou vzorků před a po expozici odhalila systematické rozšíření šířky vrcholu při polovině výšky (FWHM), které korelovalo s dobou expozice:

• Sample A: počáteční FWHM kolem 27 °C se zvýšila po 1 h v UV-1047Xe na 31 °C, což odpovídalo ~1000 h ve weather metru (FWHM 29 °C). Po 10 h UV-1047Xe dosáhla 38 °C, srovnatelné se 3500 h ve weather metru (38 °C).
• Sample B: počáteční FWHM kolem 35 °C po 1 h UV-1047Xe vzrostla na 46 °C, ekvivalent ~1000 h ve weather metru (34 °C). Po 10 h UV-1047Xe dosáhla 70 °C, srovnatelných se 2625 h ve weather metru (57 °C).

Grafy FWHM proti čase jasně ukázaly lineární závislost mezi oběma způsoby testování, což potvrzuje možnost konverze doby expozice.

Přínosy a praktické využití metody

• Významná úspora času: desítky hodin v Micro-UV Irradiátoru nahradí stoky až tisíce hodin ve weather metru.
• Rychlé hodnocení nových aditiv a formulací akrylátových nátěrů.
• Optimalizace QA/QC procesů v průmyslových aplikacích.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další vývoj v oblasti integrovaných on-line měřicích systémů, které propojí rychlou UV expozici s okamžitou analýzou uvolněných plynů. Dále je perspektivní využití modelování degradace pomocí strojového učení a implementace různých UV spekter reprezentujících širokou škálu slunečního záření.

Závěr

Studie potvrdila, že Micro-UV Irradiátor UV-1047Xe nabízí spolehlivou a časově úspornou alternativu k dlouhodobým testům ve weather metrech s metalhalidovou lampou. Korelace FWHM z EGA-MS analýzy umožňuje převod expozic mezi oběma metodami, což usnadní vývoj a kontrolu kvality venkovních nátěrů.

Reference

• T. Yuzawa et al., Polymer Degradation and Stability, 96 (2011) 91–96.