Badanie Powłok

W takim razie jak ustalać taką korelację? Jak zaplanować prowadzenie testów w komorach, w stacjach terenowych w różnych szerokościach geograficznych i jak przekładać wyniki testów na rzeczywiste użytkowanie powłok?
Korelacja wyników uzyskanych w komorach w odniesieniu do wyników z naturalnej ekspozycji wymaga wielu lat badań, uwzględniania zmienności czynników pogodowych, uwarunkowań terenu, w którym testy są prowadzone oraz wielu innych. Dopiero po tak obszernych badaniach, i to w odniesieniu do konkretnych rodzajów materiałów poddawanych ekspozycji, można wyciągnąć wnioski i powiedzieć, iż przełożenie jest takie, a nie inne. Inaczej bowiem zachodzą zmiany w tworzywach sztucznych, inaczej w farbach (powłokach), a jeszcze inaczej w tekstyliach. Poddane tym samym cyklom w komorach laboratoryjnych tekstylia czy powłoki farb elewacyjnych nie będą uzyskiwały identycznych zmian podczas ekspozycji w naturalnym środowisku. Wielu producentów farb, tworzyw i innych materiałów oczekuje odpowiedzi, „ile lat w rzeczywistości wytrzyma powłoka, po ekspozycji w komorze podczas zadania 500 cykli X?”. Nie można udzielić odpowiedzi na to pytanie bez przeprowadzenia długoterminowych badań nad dokładnie tym rodzajem materiału, w określonej strefie klimatycznej, na przestrzeni wielu lat dla uwzględnienia zmienności warunków atmosferycznych itp. Czynników determinujących możliwość uwzględnienia korelacji jest bardzo wiele i one oczywiście są do opanowania, jednakże wymaga to wielu lat badań. Wpływ zmienności warunków atmosferycznych, jakie należy uwzględnić przy prowadzeniu testów w komorach, jak i ekspozycji naturalnej opisany został w standardzie ASTM G141. 

Ekspozycja w naturalnych warunkach atmosferycznych 

W zależności od szerokości geograficznej oraz wymagań klientów stosuje się rozmaite systemy ekspozycji próbek na działanie naturalnych warunków atmosferycznych. W zależności od intensywności naturalnych czynników atmosferycznych, jakie występują w poszczególnych rodzajach ekspozycji, zgodnie z ASTM G113 rozróżnia się:

• Bezpośrednią ekspozycję w naturalnych warunkach atmosferycznych (ang. natural weathering),
• Przyspieszone działanie naturalnych czynników atmosferycznych (ang. accelerated outdoor weathering).

Bezpośrednia naturalna ekspozycja odbywa się zwykle na ekspozytorach, na których próbki są zamontowane pod odpowiednim kątem w stosunku do horyzontu, a jest to uzależnione od sposobu ekspozycji, jaki występuje przy naturalnym użytkowaniu eksponowanych elementów, np. 45°, 0°, 5° czy też 90° (np. dla powłok farb fasadowych). Ekspozycję prowadzi się w ściśle określonych warunkach ustawienia stacji zgodnie z rozmaitymi standardami ASTM oraz zgodnie ze schematem ustawienia względem azymutu słonecznego przedstawionym w ASTM G113 [zdj. 5]. Azymut słoneczny jest to odległość kątowa mierzona zgodnie z ruchem wskazówek zegara od północy względem rzutu promieniowania na płaszczyznę poziomą. Najpopularniejsze stacje badawcze z ekspozycją naturalną znajdują się na Florydzie (klimat podzwrotnikowy), w Arizonie (klimat pustynny), jak również w innych częściach świata, gdzie zróżnicowanie klimatyczne jest bardzo duże (np. Francja, Niemcy, Indie, Australia, Turcja, Chiny itd.).

Najszerzej stosowanymi standardami do prowadzenia testów w naturalnej ekspozycji bezpośredniej są ASTM G7 oraz dedykowane dla powłok na drewno ASTM D1006 oraz dla powłok na metal ASTM D1014 [zdj. 6]. 
Z kolei dla materiałów, które użytkuje się za szybą, np. w mieszkaniach lub wewnątrz samochodów, testy wykonuje się na specjalnych ekspozytorach, które nad próbkami mają dodatkową przegrodę w postaci tafli szkła okiennego. Filtrowanie promieniowania słonecznego przez szkło okienne pozwala na odcięcie tych pasm promieniowania, które nie przechodzą podczas naturalnego użytkowania przedmiotów wewnątrz pomieszczeń. Testy na tego typu ekspozytorach prowadzi się m.in. zgodnie z ASTM G24 (typ ekspozycji A prowadzony jest z pasywną wentylacją próbek za szkłem). 
Aby zintensyfikować jeden lub kilka czynników występujących naturalnie i przyspieszyć prowadzoną ekspozycję, stosuje się rozwiązania w konstrukcji ekspozytorów, które mają zadanie zwiększyć temperaturę próbek podczas ekspozycji lub spotęgować dawkę promieniowania słonecznego, jaka dociera do próbek. Taki sposób ekspozycji określany jest mianem przyspieszonej ekspozycji w naturalnych warunkach atmosferycznych. 
Przykładem może być typ ekspozycji B standardu ASTM G24, w której próbki znajdują się pod szkłem okiennym, lecz w szafce z zamkniętą przestrzenią pomalowaną na czarno, bez możliwości ich wentylacji. Powoduje to znaczne zwiększenie temperatury wewnątrz szafki, co często jest używane do symulacji ekspozycji elementów używanych wewnątrz samochodów, w których latem powietrze nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur, bez możliwości jego przemieszczania, a promieniowanie słoneczne dociera przez szybę. Na podobnej zasadzie prowadzi się ekspozycję zgodnie ze standardem GM9538P (General Motors), gdzie próbki są eksponowane za szybą, w zamkniętej szafce powodującej wzrost temperatury z dodatkową wentylacją próbek, lecz występuje tu także dodatkowy czynnik potęgujący dawkę docierającego promieniowania słonecznego. Otóż ekspozytor obraca się wraz z ruchem słońca na niebie. Powoduje to znacznie dłuższy czas ekspozycji na promieniowanie słoneczne w ciągu dnia, w stosunku do ekspozytora umieszczonego nieruchomo [zdj. 7]. Z kolei powłoki, które wymagają testu w black box (skrzyni z czarnym wnętrzem dla podwyższenia temperatury), ale nie wymagają ekspozycji na promieniowanie filtrowane przez szybę okienną, prowadzi się test zgodnie z ASTM D4141 procedura A, gdzie próbki wystawione są na bezpośrednią ekspozycję, zaś temperatura podwyższa się automatycznie przez nagrzewanie konwekcyjne powierzchni próbek, które są dodatkowo ogrzewane przez powietrze w skrzyni pod eksponowanymi panelami. 
Innym przykładem ekspozycji podążającej za promieniowaniem są koncentratory promieniowania słonecznego [zdj. 8]. Próbki na koncentratorze są umieszczone czołem w dół, zaś dzięki zestawowi luster promieniowanie słoneczne jest odbijane i skupiane na próbkach. Powoduje to znaczny wzrost ich temperatury, dostarczenie znacznie większej energii z promieniowania niż podczas bezpośredniej ekspozycji, a system podążania za ruchem wędrówki Słońca po niebie znacznie wydłuża czas ekspozycji w ciągu dnia. Ekspozycja na koncentratorach prowadzona jest zgodnie z ASTM D4141 procedura B lub ASTM G90. Ekspozycja na koncentratorze może być dodatkowo rozbudowana o testy zamrażania i nawilżania próbek, gdy jest prowadzona zgodnie z ASTM D5722.