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老化試驗(yàn)箱：氙燈與紫外的區(qū)別

咱們先從氙燈老化說起。

1.氙燈老化主要模擬太陽光總光譜。

2.氙燈老化試驗(yàn)箱，又稱氙燈耐候試驗(yàn)箱，利用能模擬全太陽光光譜的氙弧燈，再現(xiàn)不同環(huán)境下的破壞性光波，可為科學(xué)研究、產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量控制提供相應(yīng)的環(huán)境模擬和加速老化試驗(yàn)。

氙燈老化試驗(yàn)箱可用于選擇新材料，改變現(xiàn)有材料，或評估材料成分變化后耐久性的變化。它能很好地模擬材料在不同環(huán)境條件下暴露于陽光下的變化。

通過材料樣品暴露于氙弧燈的光和熱輻射下的老化試驗(yàn)，評價(jià)部分材料在高溫光源作用下的耐光性和耐候性。主要用于汽車、油漆、橡膠、塑料、顏料、粘合劑、織物等測試。

紫外線模擬環(huán)境

1.紫外線老化主要是模擬陽光中的紫外線。

2.紫外線老化試驗(yàn)箱又稱紫外線風(fēng)化試驗(yàn)箱、紫外線人工加速風(fēng)化試驗(yàn)箱。它以熒光紫外燈為光源，通過模擬自然日光中的紫外線輻射和自然環(huán)境中的冷凝，對材料進(jìn)行加速風(fēng)化試驗(yàn)，從而得出材料的耐候性結(jié)果。

紫外線老化試驗(yàn)箱用于非金屬材料和有機(jī)材料(如涂料、油漆、橡膠、塑料及其制品)，在日照、濕度、溫度、結(jié)露等氣候條件的變化下測試相關(guān)產(chǎn)品和材料的老化程度。變色、褪色等。不一會(huì)兒。

氙弧輻射試驗(yàn)

氙輻射試驗(yàn)被認(rèn)為是模擬整個(gè)太陽光譜的佳試驗(yàn)，因?yàn)樗墚a(chǎn)生紫外光、可見光和紅外光。正因?yàn)槿绱?，它被認(rèn)為是國內(nèi)外應(yīng)用廣泛的方法。GB/T1865-1997(相當(dāng)于IS0113411:1994)詳細(xì)描述了這種方法。

但這種方法也有其局限性，即氙弧光源的穩(wěn)定性和測試系統(tǒng)的復(fù)雜性。氙光源必須經(jīng)過過濾以減少不必要的輻射。為了實(shí)現(xiàn)不同的輻照度分布，有許多類型的濾光玻璃可供選擇。玻璃的選擇取決于測試材料的類型及其終用途。改變?yōu)V光玻璃可以改變透射的短波長紫外光的類型，從而改變材料損傷的速度和類型。一般有三種過濾方式:日光、窗玻璃、延長紫外光(國標(biāo)GB/T1865-1997中提到的方法1、2對應(yīng)前兩種)。

典型的氙弧輻射配備有輻照度控制系統(tǒng)。在氙弧輻射實(shí)驗(yàn)中，輻照度控制系統(tǒng)較重要，因?yàn)殡艄庾V的固有穩(wěn)定性比熒光紫外燈差。國外有人研究過新的氙弧燈和使用了1000小時(shí)的舊氙弧燈的區(qū)別。發(fā)現(xiàn)光譜能量分布不僅在光源的長波長范圍內(nèi)隨燈的使用時(shí)間發(fā)生顯著變化，而且在短波長范圍內(nèi)也發(fā)生顯著變化。這種變化是氙氣弧光燈老化造成的，這是它的固有特性。

對于這種變化也可以采取很多補(bǔ)救措施。比如增加更換燈管的頻率，減少光老化的影響?；蛘咻椪斩瓤梢杂蓚鞲衅骺刂?。盡管燈老化引起光譜能量分布的變化，氙弧燈仍然是耐候性和耐日光性測試的可靠而現(xiàn)實(shí)的光源。

在大多數(shù)氙弧輻射試驗(yàn)中，采用噴水和/或自動(dòng)控溫系統(tǒng)(GB/T1865-1997提出的“表面噴水”)來模擬潤濕條件。噴水法的局限性在于，當(dāng)溫度相對較低的水噴在溫度相對較高的試板上時(shí)，試板會(huì)冷卻下來，從而減緩材料破壞的過程。

在氙弧輻射試驗(yàn)中，要求使用高純水，以防止在試驗(yàn)板表面形成沉積物。所以運(yùn)行成本高。

3紫外線燈照射試驗(yàn)

紫外光照射老化試驗(yàn)利用熒光紫外光模擬陽光對耐久材料的破壞作用。這和前面說的氙弧燈是不一樣的。熒光紫外燈在電學(xué)原理上類似于普通冷光熒光燈，但是它可以產(chǎn)生比可見光或紅外光更多的紫外光。

對于不同的曝光應(yīng)用，有不同類型的具有不同光譜的燈可供選擇。UVA-340燈在主要的短波長紫外光譜范圍內(nèi)可以很好的模擬太陽光。UVA-340燈的光譜能量分布(SPD)與太陽光譜中360nm處的光譜較相似。UV-B燈也是加速人工氣候老化試驗(yàn)的常用燈。它破壞材料的速度比UV-A燈更快，但其短于360納米的波長能量輸出會(huì)導(dǎo)致許多材料的實(shí)際測試結(jié)果出現(xiàn)偏差。

控制輻照度(光強(qiáng)度)對于獲得準(zhǔn)確和可重復(fù)的結(jié)果是必要的。大多數(shù)紫外線老化測試設(shè)備都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些準(zhǔn)確的輻照度控制系統(tǒng)使用戶能夠在做實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇輻照度測量。通過反饋控制系統(tǒng)，輻照度可被連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測和準(zhǔn)確控制。通過調(diào)節(jié)燈管的功率，系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)償因燈管老化或其他原因造成的光照不足。

紫外燈由于其固有的光譜穩(wěn)定性，簡化了輻照度控制。所有的光源都會(huì)隨著時(shí)間而減弱。然而，熒光燈不同于其他類型的燈，因?yàn)樗鼈兊墓庾V能量分布不會(huì)隨時(shí)間而改變。這個(gè)特性提高了測試結(jié)果的重現(xiàn)性，所以也是一大優(yōu)勢。

實(shí)驗(yàn)表明，在配有輻照度控制的老化測試系統(tǒng)中，使用2h的燈和使用5600h的燈輸出功率沒有差別，輻照度控制裝置可以保持光強(qiáng)恒定。此外，它們的光譜能量分布沒有變化，這與氙弧燈有很大不同。

紫光燈老化試驗(yàn)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是可以模擬室外潮濕環(huán)境對材料的損傷作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)材料放置在室外時(shí)，每天至少有12小時(shí)頻繁暴露在濕氣中。由于這種水分多以冷凝的形式存在，所以在加速人工氣候老化試驗(yàn)中采用了特殊的冷凝原理來模擬室外水分。

在這個(gè)冷凝循環(huán)中，試驗(yàn)箱底部的水箱被加熱產(chǎn)生蒸汽。蒸汽保持試驗(yàn)箱的環(huán)境在高溫下具有%的相對濕度。設(shè)計(jì)試驗(yàn)箱時(shí)，試板應(yīng)實(shí)際構(gòu)成試驗(yàn)箱的側(cè)壁。這樣，測試板的背面暴露在室溫下的室內(nèi)空氣中。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測試板表面溫度比蒸汽低幾度。幾度的溫差可以使水在冷凝循環(huán)過程中不斷滴到被測表面。

這樣產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的純蒸餾水。這種水可以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性，除水沉積物污染問題，簡化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安裝和操作。

由于材料通常長時(shí)間在室外潮濕，典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)至少應(yīng)有4小時(shí)的試驗(yàn)時(shí)間。當(dāng)冷凝過程在加熱(50℃)的條件下進(jìn)行時(shí)，濕度對材料的破壞速度會(huì)大大加快。相對于其他方法，如噴水、浸洗等高濕環(huán)境，加熱條件下長時(shí)間的冷凝循環(huán)可以有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。

4結(jié)論

雖然國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定我國現(xiàn)行的老化試驗(yàn)方法是氙弧輻射，但國外普遍采用氙弧輻射和紫外老化試驗(yàn)。這兩種方法基于全不同的原理。氙燈輻照試驗(yàn)箱模擬所有的太陽光譜，包括紫外光、可見光和紅外光，其目的是模擬太陽光。紫外線老化試驗(yàn)并不試圖模仿太陽光線，而只是模仿太陽光線的破壞作用。就是基于這個(gè)原理，由來已久。

室外暴露的耐用材料容易受到短波紫外線的損害。

此外，即使在自然氣候下進(jìn)行老化試驗(yàn)，仍有一種加速方法，即把被測樣品板安裝在可隨太陽升降而轉(zhuǎn)動(dòng)的樣品板架上，使樣品板大部分時(shí)間保持在陽光直射的狀態(tài)，從而獲得加速試驗(yàn)結(jié)果。在1980年代以前，用碳弧燈或直接紫外燈進(jìn)行平行試驗(yàn)也可以縮短檢查周期。哪種測試方法好？沒有簡單的答案。選擇哪種方法取決于待測材料、材料的終應(yīng)用、相關(guān)材料的破壞模式、財(cái)力和其他因素。

老化試驗(yàn)箱：氙燈與紫外的區(qū)別

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