人工加速老化測試-氙燈老化箱
摘要
討論兩種常見的、不同類型、測試條件一致的氙燈試驗(yàn)箱。詳述了其不同的配置對光譜、輻照度控制、過濾器類型、潮濕、濕度控制、溫度控制和校準(zhǔn)等的影響。闡述了樣品安置、設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)等實(shí)際操作方面的問題以及老化測試標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞: 旋轉(zhuǎn)鼓; 平板; 過濾器; 輻照; 標(biāo)準(zhǔn)中圖分類號: TM923.323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1672- 9242( 2005) 04- 0088- 06。
人工加速老化測試-氙燈老化箱

    全世界每年因老化而造成的產(chǎn)品損失達(dá)數(shù)億美元, 材料的老化包括褪色、失光、氧化、開裂、粉化和強(qiáng)度下降等現(xiàn)象。目前, 評價(jià)材料的老化主要通過2 種方法: 戶外曝曬和人工加速老化。其中人工加速老化主要有開放式碳弧燈、紫外光和氙弧燈。文中主要討論2種常用的氙燈試驗(yàn)箱。1 旋轉(zhuǎn)鼓型和平板型氙燈試驗(yàn)箱1918 年, 世界上出現(xiàn)了第1 臺旋轉(zhuǎn)鼓式氙燈老化試驗(yàn)箱, 它使用1 個(gè)碳弧燈作為光源, 光源或燈管垂直放置在儀器的中央, 周圍帶有1 個(gè)過濾系統(tǒng)。測試樣品面向光源安裝, 并像傳送帶一樣圍繞中心燈旋轉(zhuǎn)。自**次世界大戰(zhàn)以來, 這種試驗(yàn)箱也不斷地改進(jìn), 但其基本設(shè)計(jì)原理一直沒有改變。*為常見的試驗(yàn)箱的燈管冷卻系統(tǒng)采用水冷卻, 這種類型的水冷氙弧試驗(yàn)箱被稱為“ 旋轉(zhuǎn)鼓型”。
近年來, 出現(xiàn)了新型的靜態(tài)樣品安置的氙燈試驗(yàn)箱, 在測試室的頂部安裝了一個(gè)或多個(gè)氣冷氙燈管。在這一系統(tǒng)中, 過濾器是平板型的, 且被置于燈管下部, 同時(shí)在測試室的頂部
和側(cè)部裝有反射系統(tǒng)以增強(qiáng)輻照度的均勻性。測試樣品被安裝在燈管下方的樣品盤上。托盤略微傾斜小角度, 以便使水流走, 這種類型的試驗(yàn)箱被稱為“ 平板型”。無論哪種類型的試驗(yàn)箱, 都帶有控制光線強(qiáng)度( 輻照度) 、溫度和相對濕度的控制系統(tǒng), 如圖1、2所示。氙燈試驗(yàn)箱廣泛用來測試材料和產(chǎn)品的光穩(wěn)定性和抗老化性, 因?yàn)殡舭l(fā)出的光譜很接近完整的包括紫外線(UV)、可視光和紅外線(IR)太陽光譜。為獲得準(zhǔn)確的, 重復(fù)性好的測試結(jié)果, 所有的光穩(wěn)定性或老化性能測試必須控制光線的質(zhì)量, 光強(qiáng)
的改變會(huì)影響材料損壞的速度, 而光譜能量分布的改變則會(huì)影響材料降解的速度和類型。氙弧燈的發(fā)射情況是比較復(fù)雜的, 因?yàn)樗鼱砍稁讉€(gè)變量, 包括過濾器傳輸、輻照度控制點(diǎn)、發(fā)光強(qiáng)度以及燈管老化等。輻照度控制系統(tǒng)對光強(qiáng)和光譜都有影響。下面將分別就氙燈試驗(yàn)箱的幾個(gè)主要控制參數(shù)分別討論。1.1 光學(xué)過濾器未經(jīng)濾光的氙弧燈發(fā)射過多的短波紫外線, 以至于不能很好的模擬地球表面自然暴露, 因此, 試驗(yàn)箱使用各種類型的過濾器來減少不必要的短波射線。過濾器的選擇取決于被測試的材料和使用環(huán)境。大多數(shù)過濾器型號都對光譜的短波部分進(jìn)行有效地過濾。平板型氙燈試驗(yàn)箱給每一個(gè)氣冷氙燈配備了一塊或多塊平面玻璃過濾器。水冷旋轉(zhuǎn)鼓式試驗(yàn)箱使用不同的過濾系統(tǒng), 包括圍繞氙燈放置的圓柱形內(nèi)、外過濾器。目前, 氙燈試驗(yàn)箱中采用3 種不同的過濾器系統(tǒng)。ASTM G155 標(biāo)準(zhǔn)中, 它們分別被命名為日光過濾器、窗玻璃過濾器和延伸紫外線過濾器。ISO 標(biāo)準(zhǔn)
使用不同的命名法。對于日光光譜、透過窗玻璃的陽光光譜, ISO 11341 (顏料)中分別稱做“ 方法1”和“ 方法2”; ISO 4892- 2 (塑料)中分別稱做“ 方法A”和“ 方法B”。ISO 標(biāo)準(zhǔn)中沒有提到延伸紫外線光譜,但有幾個(gè)SAE 標(biāo)準(zhǔn)則對此有要求。這些過濾器之間的*重要的區(qū)別是短波紫外線傳輸和光譜截止點(diǎn)。不同數(shù)量的短波紫外線可顯著地影響降解的速度和類型。老化試驗(yàn)箱的制造商經(jīng)常使用他們自己的命名法來給各類過濾器和過濾器系統(tǒng)命名。日光過濾器是應(yīng)用*為廣泛的氙燈過濾器, 它可產(chǎn)生非常類似夏日正午陽光的光譜( 有時(shí)稱作陽光*大值) 。平板氙燈試驗(yàn)箱的制造商把這一類型的過濾器簡稱作“ 日光過濾器”?？梢援a(chǎn)生類似的日光過濾作用的過濾器組合, 稱作“ 硼硅酸鹽/ 硼硅酸鹽”(Boro/Boro) 和“ CIRA/ 碳酸石灰”。太陽光、日光過濾器、Boro/Boro 及CIRA/ 碳酸石灰的過濾器光譜能量分布, 如圖3 所示。大部分的過濾器都能很好地匹配太陽光的光譜。
人工加速老化測試-氙燈老化箱
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