汽车内饰件氙灯试验与户外曝晒试验

　　为了制定汽车行业老化试验国家标准GB/T 32088-2015《汽车非金属部件及材料氙灯加速老化试验方法》和GB/T 31881-2015《汽车非金属部件及材料紫外加速老化试验方法》，我们组织进行了实验室加速老化试验与户外曝晒试验的对比研究。本文主要介绍针对汽车内饰的氙灯耐候老化试验方法及试验结果。

　　制定《汽车非金属部件及材料氙灯加速老化试验方法》和《汽车非金属部件及材料紫外加速老化试验方法》标准，需要相关对比试验数据的支持，不仅要开展实验室加速老化试验，也应开展户外老化曝晒试验。因为户外自然曝晒是实验室加速老化试验的基础，可用于指导实验室加速老化试验方法的制定。

　　户外曝晒试验

　　选择了两个典型曝晒场。一个是中国兵器工业第五九研究所的敦煌曝晒场，属典型的沙漠气候条件。该曝晒场位于东经94°41′、北纬40°09′，海拔高度1139.0m；年辐射总量为6425MJ/m2、年均降雨量为39mm，年均相对湿度38%、年平均气温为10.8 ℃，月平均高气温为24.9 ℃（7月）。

　　另一个是海南热带汽车试验有限公司的琼海曝晒场，属典型的亚热带气候条件。该曝晒场位于东经110°28′、北纬19°15′，海拔高度20.0m；年辐射总量为5400MJ/m2、年均降雨量为2000mm，年均相对湿度85%、年平均气温24.0℃，月平均高气温为28.4 ℃（7月）。

　　不管是敦煌曝晒场还是琼海曝晒场，试验样品都是放在汽车内饰件户外曝晒

　　实验室加速老化试验

　　针对汽车内饰塑料制定了多种氙灯老化试验方法，如表1所示。其中试验方法3是参考SAE J2412标准《使用可控辐照度的氙灯设备对汽车内饰件进行加速暴露测试》中的方法；试验方法1是对SAE J2412中方法的优化，因为针对汽车内饰塑料，窗玻璃滤光器比紫外延展滤光器更适合模拟车内情况；试验方法2、试验方法4和试验方法5是参考一些主要汽车主机厂的试验方法。

　　表1 氙灯老化试验方法

　　汽车内饰塑料耐候老化测试结果及分析

　　户外曝晒结果

　　对测试样品进行评估时，会测量样品的光泽变化、颜色变化，观察样品是否出现粉化、起泡、开裂、氧化、脆化等。本文主要分析样品的光泽和颜色变化。

　　a.样品光泽变化的评定参照ASTMD523《镜面光泽试验方法》，用反射计以85°几何条件进行测定。

　　b.样品颜色变化的评定参照ASTMD2244《用仪器测定颜色坐标法计算颜色容差和色差的标准规范》，选用CIE L*a*b*色空间、D65光源、10°观察者、镜面反射包含条件进行测定。

　　在敦煌曝晒场和琼海曝晒场分别曝晒18个月，样板的失光率分布和颜色变化分布情况见图1和图2。

　　由图1可见，参照GB/T 1766《色漆和清漆涂层老化的评级方法》，无论在哪个曝晒场，大部分样板属于轻微失光、很轻微失光，只有小部分样板属于明显失光和严重失光。

　　由图2发现，参照GB/T 1766《色漆和清漆涂层老化的评级方法》，无论在哪个曝晒场，大部分样板属于轻微变色、很轻微变色，只有小部分样板属于明显变色和较大变色。

　　实验室加速老化测试结果

　　按表1的试验方法，使用氙灯加速老化试验箱对样板进行加速测试，测试时间为1200h，样板的失光率分布和颜色变化分布见图3和图4。

　　由图3看出，不同试验方法的样板的失光快慢不同。试验方法1和试验方法3的样板的失光比其它试验方法的快。这可能是因为试验方法1和试验方法3不但运行光照循环而且还运行黑暗循环，并且运行黑暗循环时箱体内的相对湿度是95%，这种潮湿的测试环境使样品更快失光。试验方法4的样品失光慢，可能是因为辐照度、黑标温度、箱体空气温度及相对湿度都较低造成的。

　　由图4看出，不同试验方法的样板的颜色变化快慢不同。试验方法4的样板的颜色变化慢，因为样品的颜色变化更多地与光源的光谱、辐射量相关，所以可能是因为辐照度较低造成的；而其它试验方法的辐照度相差不大，所以样板的颜色变化快慢差不多。

　　实验室加速老化试验与户外曝晒试验之间的相关性

　　实验室加速老化试验与户外曝晒之间的相关性以及两个户外曝晒场之间的相关性研究参考了ASTM G169《环境试验基本统计方法应用指南》中的spearman排序方法。相关系数rs指的是利用两种不同的测试方法对一组样品进行测试，所得试验结果之间的相关性。rs的计算公式如下。

　　式中，di为两列成对变量的等级差数，n为样品的个数。

　　将18个月户外曝晒试验数据按照样板的失光率和颜色变化△E*大小分别进行排序；将氙灯试验数据按照样板失光率达到50%和颜色变化△E*达到3.0的时间分别进行排序。表2是样板的光泽变化的相关系数，表3是样板的颜色变化的相关系数。

　　表2 氙灯试验与户外曝晒试验之间样品光泽变化的相关系数

　　从表2看出，对于样板的光泽变化而言，相比于敦煌和琼海这两个户外曝晒场之间0.09的相关系数，氙灯试验与敦煌曝晒试验、氙灯试验与琼海曝晒试验之间的相关系数都比较好，尤其是试验方法1与琼海曝晒试验之间的相关系数达到了0.80。

　　表3 氙灯试验与户外曝晒试验之间样品颜色变化的相关系数

　　从表3发现，对于样板的颜色变化而言，氙灯试验与两个户外曝晒场之间的相关系数都比较好，而且两个户外曝晒场之间的相关系数也比较好。

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