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本計畫擬定建立已購置之鹽霧複合耐候試驗機、壓汞孔隙儀、與離子層析 儀之實驗手冊,目前已完成壓汞孔隙儀、與離子層析儀之實驗手冊,分別敘述 於 5-1、5-2、及 5-3 節。

5-1 鹽 霧 複 合 耐 候 試 驗 機

適用範圍:

本實驗手冊適用於應用鹽霧複合耐候試驗機(combined cyclic salt spray tester)來進行各種材料在多重人工氣候下的加速劣化。人工加速劣化可供材料 評估耐久性參考,相關劣化行為與實際情形之關聯,仍須待後續自然曝曬試驗 結果比較後方可建立。

原理:

鹽霧複合耐候試驗機為各種材料劣化試驗中最主要設備。其功能以模擬海 域氣候環境劣化材料為主。因此在設備規格設定上需具備鹽水噴霧功能、乾燥 功能、濕潤功能、浸漬功能、與外氣導入等之試驗功能。在鹽水噴霧功能上主 要利用幫浦加壓方式將鹽水已持續壓力輸入噴霧塔中,藉由噴霧塔微小噴嘴與 高度,形成具備一定落鹽量的鹽霧。乾燥功能則利用鼓風機將外部空氣導入試 驗槽內,並具精密溫控型加熱器將空氣加熱烘乾。濕潤功能主要利用空氣飽合 器於試驗槽內產生之水蒸氣配合精密溼度計進行調整。浸漬功能係將設備儲存 槽的鹽水直接抽入試驗槽內,進而可淹沒試片或模擬試片在潮汐帶的情形。外 氣導入則利用鼓風機將特定空氣如硫化氫或二氧化碳導入試驗槽內。因此設備 控制要求上必須可用電腦系統設定或觸控式螢幕任意順序排列整合而自動循

上需一致。試驗槽內的各點溫度的分布精度為各試驗安定時再試片安裝的任一 位置溫度在±3℃以內;濕度為分布精度在各試驗安定時再試片安裝的任一位置 溫度在±7﹪RH 以內。

實驗儀器與試藥:

1. 鹽霧複合耐候試驗機

建研所購置之鹽霧複合耐候試驗機為日本 SUGA(日本須賀試驗機株式會 社)之 CTP96 鹽霧複合耐候試驗機。SUGA CTP96 鹽霧複合耐候試驗機主要由 數類設備所組成而來,分別為控制系統部份、鹽霧產生與調整設施、濕度產生 與調整設備、溫度調整設備、浸滯溶液儲放設備、密閉試驗槽、與安全裝置等 設施。圖 5-1 為設備正面照片,正面部分主要為試驗槽、控制系統、溫度記錄 系統、主開關等設施。圖 5-2 為設備左面側視照片,左面則為浸滯溶液儲放設 備與安全裝置。圖 5-3 為設備右面側視照片,右面為鹽霧溶液儲放槽與度產生 與調整設備。圖 5-4 為設備後面側視照片。分別為水處理設備、外氣導入設備、

與廢水輸送管路。

圖 5-1 SUGA CTP96 鹽霧複合耐候試驗機正面照片

控制面板 噴霧壓力調整

圖 5-2 SUGA CTP96 鹽霧複合耐候試驗機左側照片

圖 5-3 SUGA CTP96 鹽霧複合耐候試驗機右側照片

浸漬溶液儲存槽

安全斷電設備

空氣飽和筒 鹽霧溶液儲放槽

在控制系統部份採用觸控式螢幕控制方式,可程式控制試驗機所有功能(鹽 水噴霧、乾燥、濕潤、浸漬、與外氣導入等功能),各功能間並可循環搭配使 用。而各功能之溫濕度範圍與試驗時間均可由觸控式螢幕設定控制。鹽霧產生 與調整設備上採用噴霧塔方式,其噴霧量可由噴霧塔自由調整,如圖 5-5 所示,

而噴霧塔內有管路與幫浦系統連接鹽霧溶液儲存槽(位於試驗機左側),其儲 存槽容量為 20 公升,附有溶液上下限標示線,噴霧溶液鹽水即由此處調製儲 存,如圖 5-6 所示。SUGA CTP96 具有噴霧壓力調整設備,通常依據規範鹽霧 壓力必須設定為 0.098 MPa。試驗槽部份則以不鏽鋼構成,內部容量為長 96 × 寬 61 × 高 86 公分,具有不鏽鋼鐵架與壓克力棒以放置並支撐試體重量,試驗槽 有一附觀察窗之試驗門,可於試驗進行時完全密封試驗槽。

濕度產生與調整設備與溫度調整設備主要在試驗槽內安置溫濕度感應設 備,並由儀器左側中的空氣飽和器、加熱系統、與冷凍系統控制試驗槽內溫濕 度。浸滯溶液儲放設備位於試驗機右側,其容量為 300 公升,並有溶液上下限 標示線以利浸製溶液泡製。而在試驗槽正下方亦有儲放槽與浸滯溶液儲放設備 相連通,並有幫浦系統將浸滯溶液抽入與帶出試驗槽。相關設備可試驗範圍整 理如表 5-1 所示。

表 5-1 SUGA CTP96 功能可執行範圍

功能名稱 功能可執行範圍

鹽水噴霧 噴霧能力:1~2 ml/80cm2/h(5﹪濃度鹽水)

噴霧壓力:可持續維持 0.098±0.0025 MPa 噴霧溫度可調節範圍:室溫~70 ℃

乾燥 乾燥溫度可控制範圍:室溫~70 ℃ 濕潤 溫度可調節範圍:室溫~70 ℃

濕度範圍:在 50℃時可程式控制濕度範圍為 60~100

﹪,精度±5﹪RH 以內。

圖 5-4 SUGA CTP96 鹽霧複合耐候試驗機後側照片

外氣導入設備 進水處理設備

圖 5-5 SUGA CTP96 鹽霧產生裝置

2.氯化鈉試藥

氯化鈉(Sodium Chloride)為鹽霧噴霧與浸漬試驗調配腐蝕溶液時所使用之 主要化學藥品。其成分必須符合 CNS 1958-化學試藥(氯化鈉)之要求,純度 必須高達 99.5%以上,不純物含量需低於標準規定以下。

3.試劑用水

主要用於鹽霧噴霧溶液製作與空氣飽和筒之補充。一般為去離子水或蒸餾 水,並經由 0.2 μm或 0.45 μm薄膜過濾,導電度在 0.1 μs/cm以下者。

4.計量設備

由於鹽霧噴霧溶液儲存槽和浸漬液儲存槽必須分別製作 20 公升與 300 公升 各種濃度之鹽水試劑,因此必需準備可精確量測氯化鈉試藥與試劑用水容量的 天平秤量設備。一般而言建議天平秤量需至少可秤重 6000 g,最小秤重範圍為 0.1 g;試劑用水容量量測可以由 5000 mL 之燒杯經秤重得到其精確容量後進行。

劣化試驗前處理

使用鹽霧複合耐候試驗機進行材料裂化試驗前,需先進行試驗機各溶液儲 存槽與試驗槽清潔、安全開關與排水閥門檢查工作。相關進行方式敘述於下。

1. 儲存槽與試驗槽清潔工作

試驗進行前應無任何前次試驗之噴霧或浸漬溶液於儲存槽內,若有殘留或 儲存槽不潔淨時,因打開各儲存槽下方紅色閥門,並用清水進行沖刷洗淨作業。

試驗槽若不潔時亦須進行清潔工作。清潔工作進行同時,亦將空氣飽和筒內之 殘留蒸餾水去除。

2. 安全開關與排水閥門檢查工作

在上述清潔工作進行完畢後,須關閉各儲存槽排水閥門,而後檢查設備各種 水路閥門,是否按照閥門上標示牌指示之開關情形動作,如圖 5-6 標示部分為 浸漬溶液儲存槽排水閥門,上面標示牌指示試驗進行前為關閉狀態;確認完畢 後,檢查鹽霧複合耐候試驗機左側之所有安全跳電開關是否跳脫,若有跳脫須 排除。

圖 5-6 浸漬溶液儲存槽排水閥門與標示牌

排水閥門與標示牌

劣化試驗溶液補充

鹽霧複合耐候試驗機所需補充的試驗溶液共有三處,分別為噴霧溶液儲存 槽(容量約為 20 公升)、浸漬溶液儲存槽(容量約為 300 公升)、與空氣飽和 筒(容量約為 10 公升)。其中若無進行浸漬試驗,則可僅放置霧溶液。噴霧溶 液儲存槽與浸漬溶液儲存槽所需之鹽水溶液,可於試驗前配製後分批置入,或 將氯化鈉與蒸餾水分別秤量加入儲存槽內,試驗開始後,會因為儲存槽本身的 強制對流作用而充分攪拌。空氣飽和筒則必須加入符合上述規定的去離子水或 蒸餾水,為避免管路阻塞不可加入一般之自來水。

控制系統設定

控制系統為觸控式螢幕設定方式,當開啟設備正面的主要開關後。按下觸 控式螢幕螢幕開關已開啟螢幕,如圖 5-7 所示。開啟後,螢幕會顯示是否進行 浸漬試驗(dipping test),如圖 5-8 所示。若要執行鹽水浸渍試驗選擇”YES”, 若不執行浸渍試驗選擇”NO”。接著按 “PRE OPERATION” 進入測試主畫面 內,如圖 5-9 所示。主畫面顯示上次劣化試驗設定的相關資料,按下畫面中 的”NEXT”鍵則顯示上次試驗設備運轉情形。若要重新設定試驗參數則按上畫面 上方的“PROGRAM MENU”,進入設備系統設定畫面選單,如圖 5-10 所示。

選單中最上頭為目前所設定試驗條件與程序的名稱。若要改變則需按下表單中 的”PROGRAM CHANGE”以改變試驗名稱。選項中的”CONFIRM”為確認試驗所 設定條件,”SET”為重新設定試驗條件與程序,”BACK TO THE FIRST STEP”,

為 開 始 試 驗 的 時 候 是 從 程 序 中 的 第 一 個 步 驟 開 始 執 行 。”OPERATION DISPLAY”為再回到圖 5-9 的主畫面。若要重新設定試驗程序,則按下”SET”後 進入圖 5-11 的畫面中。其中 STEP 1 右下方之名稱代表試驗程序第一步驟所進 行之工作。按下旁邊的”+”,可增加一個新的步驟 STEP 2 接續第一步驟完成的 工作。按下名稱旁的”ITEM”鍵可更改此步驟所進行之工作,如圖 5-12 所示。其

中 包 含 可 進 行 鹽 霧 功 能 的”SPRAY”鍵 、 乾 燥 功 能 的 ”DRY”鍵 、 濕 潤 功 能 的”HUMID” 鍵、濕潤功能的”HUMID” 鍵、浸漬功能的”DIPPING” 鍵、與外 氣導入的”OPENING AIR” 鍵。可依實際試驗設計狀態按下選擇。倒數第二個 的”JUMP” 鍵則為進行循環試驗時,當各步驟依序執行完畢後須跳回第一步驟 時之設定鍵。”END”鍵為循環試驗達到循環次數時要終止的設定鍵。按下擬設 定之試驗功能後再按下”CLOSE” 鍵,回到圖 5-11 之設定試驗程序畫面。畫面 中” TEMP/HUM”鍵為設定或更改試驗槽內溫濕度使用,” TEMP/HUM”鍵旁的 數字代表目前的設定值。”TEST MODE”鍵為試驗由上個步驟跳入此步驟的條件 設定,共有兩種選擇,一為”MOMENT”,係認為當前一步驟執行完畢則立刻開 始執行著個步驟。其次選擇則為”CONDITION”, 即達到試驗設定條件後(如 溫溼度)才開始計數本次步驟執行時間。”DURATION”鍵為設定本步驟所進行 之時間。”CYCLE”鍵則僅在此步驟的”ITEM”欄選擇 JUMP 才可使用,主要在於

中 包 含 可 進 行 鹽 霧 功 能 的”SPRAY”鍵 、 乾 燥 功 能 的 ”DRY”鍵 、 濕 潤 功 能 的”HUMID” 鍵、濕潤功能的”HUMID” 鍵、浸漬功能的”DIPPING” 鍵、與外 氣導入的”OPENING AIR” 鍵。可依實際試驗設計狀態按下選擇。倒數第二個 的”JUMP” 鍵則為進行循環試驗時,當各步驟依序執行完畢後須跳回第一步驟 時之設定鍵。”END”鍵為循環試驗達到循環次數時要終止的設定鍵。按下擬設 定之試驗功能後再按下”CLOSE” 鍵,回到圖 5-11 之設定試驗程序畫面。畫面 中” TEMP/HUM”鍵為設定或更改試驗槽內溫濕度使用,” TEMP/HUM”鍵旁的 數字代表目前的設定值。”TEST MODE”鍵為試驗由上個步驟跳入此步驟的條件 設定,共有兩種選擇,一為”MOMENT”,係認為當前一步驟執行完畢則立刻開 始執行著個步驟。其次選擇則為”CONDITION”, 即達到試驗設定條件後(如 溫溼度)才開始計數本次步驟執行時間。”DURATION”鍵為設定本步驟所進行 之時間。”CYCLE”鍵則僅在此步驟的”ITEM”欄選擇 JUMP 才可使用,主要在於

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