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老化試驗箱：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.氙燈老化試驗箱，又稱氙燈耐候試驗箱，利用能模擬全太陽光光譜的氙弧燈，再現不同環(huán)境下的破壞性光波，可為科學研究、產品開發(fā)和質量控制提供相應的環(huán)境模擬和加速老化試驗。

氙燈老化試驗箱可用于選擇新材料，改變現有材料，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，評價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.紫外線老化試驗箱又稱紫外線風化試驗箱、紫外線人工加速風化試驗箱。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，對材料進行加速風化試驗，從而得出材料的耐候性結果。

紫外線老化試驗箱用于非金屬材料和有機材料(如涂料、油漆、橡膠、塑料及其制品)，在日照、濕度、溫度、結露等氣候條件的變化下測試相關產品和材料的老化程度。變色、褪色等。不一會兒。

氙弧輻射試驗

氙輻射試驗被認為是模擬整個太陽光譜的佳試驗，因為它能產生紫外光、可見光和紅外光。正因為如此，它被認為是國內外應用廣泛的方法。GB/T1865-1997(相當于IS0113411:1994)詳細描述了這種方法。

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)的復雜性。氙光源必須經過過濾以減少不必要的輻射。為了實現不同的輻照度分布，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GB/T1865-1997中提到的方法1、2對應前兩種)。

典型的氙弧輻射配備有輻照度控制系統(tǒng)。在氙弧輻射實驗中，輻照度控制系統(tǒng)較重要，因為氙弧燈光譜的固有穩(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小時的舊氙弧燈的區(qū)別。發(fā)現光譜能量分布不僅在光源的長波長范圍內隨燈的使用時間發(fā)生顯著變化，而且在短波長范圍內也發(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實的光源。

在大多數氙弧輻射試驗中，采用噴水和/或自動控溫系統(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，當溫度相對較低的水噴在溫度相對較高的試板上時，試板會冷卻下來，從而減緩材料破壞的過程。

在氙弧輻射試驗中，要求使用高純水，以防止在試驗板表面形成沉積物。所以運行成本高。

3紫外線燈照射試驗

紫外光照射老化試驗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。熒光紫外燈在電學原理上類似于普通冷光熒光燈，但是它可以產生比可見光或紅外光更多的紫外光。

對于不同的曝光應用，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導致許多材料的實際測試結果出現偏差。

控制輻照度(光強度)對于獲得準確和可重復的結果是必要的。大多數紫外線老化測試設備都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些準確的輻照度控制系統(tǒng)使用戶能夠在做實驗時選擇輻照度測量。通過反饋控制系統(tǒng)，輻照度可被連續(xù)自動監(jiān)測和準確控制。通過調節(jié)燈管的功率，系統(tǒng)自動補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。所有的光源都會隨著時間而減弱。然而，熒光燈不同于其他類型的燈，因為它們的光譜能量分布不會隨時間而改變。這個特性提高了測試結果的重現性，所以也是一大優(yōu)勢。

實驗表明，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。

紫光燈老化試驗的一個主要優(yōu)點是可以模擬室外潮濕環(huán)境對材料的損傷作用。據統(tǒng)計，當材料放置在室外時，每天至少有12小時頻繁暴露在濕氣中。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中采用了特殊的冷凝原理來模擬室外水分。

在這個冷凝循環(huán)中，試驗箱底部的水箱被加熱產生蒸汽。蒸汽保持試驗箱的環(huán)境在高溫下具有%的相對濕度。設計試驗箱時，試板應實際構成試驗箱的側壁。這樣，測試板的背面暴露在室溫下的室內空氣中。室內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。

這樣產生的冷凝水是性質穩(wěn)定的純蒸餾水。這種水可以提高實驗結果的重現性，除水沉積物污染問題，簡化實驗設備的安裝和操作。

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

4結論

雖然國家標準規(guī)定我國現行的老化試驗方法是氙弧輻射，但國外普遍采用氙弧輻射和紫外老化試驗。這兩種方法基于全不同的原理。氙燈輻照試驗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行老化試驗，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動的樣品板架上，使樣品板大部分時間保持在陽光直射的狀態(tài)，從而獲得加速試驗結果。在1980年代以前，用碳弧燈或直接紫外燈進行平行試驗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、材料的終應用、相關材料的破壞模式、財力和其他因素。

老化試驗箱：氙燈與紫外的區(qū)別

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