日曬老化測試神器“UV紫外線老化試驗箱”

1、為什么要做老化測試？

 

氣候和陽光輻照是損害涂料、塑料、油墨及其他高分子材料的主要原因，由于光照和潮濕對材料的破壞，每年造成億萬美元的經(jīng)濟(jì)損失。這種損害包括失光，褪色，黃變，開裂，脫皮，脆化，強(qiáng)度降低及分層。即使室內(nèi)的光及玻璃窗透射的太陽光都會使一些材料老化，比如引起顏料、染料等褪色或變色。

 

 

很顯然，對許多產(chǎn)品來說，抗老化和光穩(wěn)定性是很重要的。幾年來，各種各樣的方法都被用過?，F(xiàn)在大部分研究者使用自然暴露方法測試，自然暴露方法測試有很多優(yōu)點：實際，便宜，易于操作。然而，大部分制造商不愿意等上幾年的時間來觀察一種新的改良的產(chǎn)品設(shè)計是否真的得到改進(jìn)。

 

近年來，低價位且使用方便的實驗室檢測設(shè)備已經(jīng)開發(fā)出來，包括UV紫外線加速老化試驗箱和氙燈老化試驗箱，其中UV老化試驗箱世界上應(yīng)用最廣的老化檢測設(shè)備。它基于的原理是：對于經(jīng)久耐用的材料，紫外線的短波長引起最主要的老化損傷。氙燈試驗箱模擬太陽光的所有光譜，包括紫外線，可見光和紅外線。)

 

2、造成產(chǎn)品老化的自然因素

 

最大的老化損害由三個因素引起：光照，高溫和潮濕。這三個因素中的任一個都會引起材料老化。它們往往同時發(fā)生作用，造成的危害將大于其中任一因素單獨作用所造成的。

 

光照

 

不同的材料對光的敏感性也不同。對于經(jīng)久耐用的材料，如大多數(shù)涂料、塑料，紫外線的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而，對于不是那么經(jīng)久耐用的材料，比如一些顏料和染料，紫外線的長波段甚至可見光也會對其造成嚴(yán)重的老化。

 

 

高溫

 

當(dāng)溫度升高時，光的破壞作用也將隨之增大。盡管溫度不影響主要的光致反應(yīng)，它卻影響次要的化學(xué)反應(yīng)。實驗室老化測試必須提供精確的溫度控制，通常還通過升溫的方法來加速老化過程。

 

潮濕

 

露水，雨水及高的濕度是引起潮濕危害的主要原因。我們的研究表明，放在室外的物品每天都將長時間處于潮濕狀態(tài)(平均每天8～12 h)。研究也已發(fā)現(xiàn)由潮氣形成的露水是室外潮濕的主要因素。露水造成的危害比雨水更大，因為它附著在材料上的時間更長，引起更為嚴(yán)重的潮濕吸收。

 

 

當(dāng)然，雨水對材料的危害也很大。雨水將引起熱沖擊，比如當(dāng)一輛汽車在一個炎熱夏日溫度升高突然因陣雨而急劇降溫，從而產(chǎn)生沖擊現(xiàn)象。雨水沖刷引起的機(jī)械侵蝕也會加速材料發(fā)生老化，如木材涂層，雨水沖洗去除表面老化層，將未老化的里層暴露于太陽光下產(chǎn)生進(jìn)一步老化。

 

對于室內(nèi)的材料，濕氣的主要作用往往是機(jī)械應(yīng)力。它因材料試圖與周圍保持潮濕平衡而引起。材料所經(jīng)受的濕氣越大，需要克服的應(yīng)力也越大。盡管室內(nèi)物品，比如紡織品，油墨只暴露于濕氣環(huán)境中，但它仍是室外材料發(fā)生老化的一個重要的因素。在室外，周圍相對濕度(RH)將影響一種潮濕材料干燥速度。

 

3、紫外光老化測試

 

對暴露在室外的經(jīng)久耐用的材料，紫外線的短波段300-400 nm即從365 nm到太陽光的最低波段是引起老化損害的最主要的原因。通過紫外線老化試驗箱可在短時間內(nèi)獲得產(chǎn)品耐老化性能的真實數(shù)據(jù)。

 

 

UV紫外線老化試驗箱利用熒光紫外線燈來模擬太陽光對耐久性材料造成損害。紫外燈在電學(xué)原理上與普通照明用的燈很相似，但它主要發(fā)射紫外光而非可見光或紅外線。

 

對于不同的應(yīng)用條件，需要不同光譜進(jìn)而需要不同類型的燈管。UVA-340燈管對太陽光的紫外短波段模擬效果好。UVA-340的光譜能量分布(SPD)在太陽光的截止點到大約360 nm范圍內(nèi)與太陽光譜吻合的非常好。

 

為了達(dá)到精確且可重復(fù)的測試結(jié)果，有必要控制輻照度(光強(qiáng))很有必要。大多數(shù)型號UV紫外線老化試驗箱都裝備有日光眼光強(qiáng)控制器。這種精確的光控系統(tǒng)為使用者提供了選擇輻照度度的方便。利用日光眼的反饋循環(huán)系統(tǒng)，可以連續(xù)地、自動地控制且精確地保持輻照度。日光眼靠調(diào)整燈的功率來自動地補(bǔ)償燈管老化和其他因素造成的光強(qiáng)變化。在僅僅幾天或幾周內(nèi)，UV紫外線老化試驗箱能模擬在室外經(jīng)幾個月甚至幾年所造成的損害。

 

 

紫外光老化測試波段

 

UV紫外線老化試驗箱照度控制裝備有日光眼的UV照度控制器比手動照度控制的檢測設(shè)備測試重復(fù)性更好的測試，因為這些燈不必旋轉(zhuǎn)，維護(hù)措施也簡化了。

 

在UV紫外線老化試驗箱內(nèi)部，因熒光紫外線燈固有的光譜穩(wěn)定性，發(fā)光控制系統(tǒng)相對簡單。隨著燈管的老化，所有光源的輸出都會發(fā)生衰減。然而，不像大多數(shù)其它類型的燈管紫外燈的光譜不會隨時間變化。這也提高了測試結(jié)果的重復(fù)性，也是使用UV紫外線老化試驗箱進(jìn)行測試的一個主要的優(yōu)點。

 

 

4、紫外光老化測試燈管的選擇

 

你的材料最終使用條件決定了您應(yīng)該使用哪種類型的UV燈管。所有的UV燈管主要發(fā)出紫外光，而不是可見光或紅外光。UV燈管的功率相當(dāng)于一個普通40瓦的熒光性燈。然而，每種不同類型的燈所發(fā)出的總紫外能量是不同的，并且光譜分布也是不一樣的。

 

紫外線老化試驗箱具有兩種燈管，根據(jù)下面的介紹選擇合適您試驗的燈管。UVB-313燈管發(fā)生的短波紫外光比通常照射在地球表面的太陽紫外線強(qiáng)烈，從而可以到達(dá)大程度加速材料的老化。也正是由于可以加速材料的老化該試驗箱燈管則可能會對某些材料造成不符合實際的破壞。UVB-313燈管主要用于質(zhì)量控制和研究開發(fā)，或是對耐候性能較強(qiáng)的進(jìn)行試驗。

 

UVA-340燈管能模擬太陽光中的短波紫外光，UVA-340燈管是從365nm到太陽光截止點295nm的波長范圍。

 

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UVB-313和UVA-340燈管根據(jù)試驗需要您一定可以做出相應(yīng)的選擇，在一定原則之上UVB-313的老化加速效果比UVA-340速度快而明顯，但是在相對應(yīng)的耐候測試重現(xiàn)性方面，UVA-340則要比UVB-313更好一點。似乎是根據(jù)客戶對實驗測試時間上的逼切性和苛刻性而定。

 

5、老化測試結(jié)果的評價

 

你可以通過加速老化試驗箱得到很好的耐久性數(shù)據(jù)。但是你必須認(rèn)識到你所得到的數(shù)據(jù)是比較的數(shù)據(jù)，并不是絕對的數(shù)據(jù)。你能從實驗室老化測試中得到的最好結(jié)果是，關(guān)于一種材料比較另一種材料耐久性相對等級的可靠的顯示。實際上，同樣的說法可應(yīng)用在Florida曝曬測試上。沒有人知道在朝南5℃室外“黑箱”中曝曬一年與在房間里或車?yán)锢匣荒甑谋容^結(jié)果。即使是室外測試也只能給出實際工作期限的相對顯示。

 

然而，比較的數(shù)據(jù)也可以是很有效的。例如，你會發(fā)現(xiàn)設(shè)計的輕微變化可能會使標(biāo)準(zhǔn)材料的耐久性延長2倍?；蛘吣銜l(fā)現(xiàn)由多家供應(yīng)商提供的外觀相同的材料，其中一部分老化很快，大部分需中等的時間才會老化，還有較少的一部分經(jīng)過更長時間的曝曬才老化?；蛘吣銜l(fā)現(xiàn)價格較低的設(shè)計對標(biāo)準(zhǔn)材料有相同的耐久性，這種標(biāo)準(zhǔn)材料在實際服務(wù)年限中，如5年，有令人滿意的性能。