如何选择加速耐候老化试验箱

如何选择加速耐候老化试验箱

一．封闭式碳弧灯
这种灯已使用大约70年之久了，在1918年先使用在纺织品曝晒牢度试验，成为AATCC（AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists）的光源，现在许多旧的规范仍要求用它。
封闭式碳弧灯由一队碳棒组成，这碳棒密封在一金属气体检块板（metalgascheckplate）和硼硅玻璃球形成的气密封套中，当电流在碳棒之间流过，产生弧光。由于碳电极的成份，决定它燃烧时产生的光的品质，对碳棒的任何改变将改变它们的光谱能量分布（SPD），从而改变测试条件。
封闭式碳弧灯的SPD显示，它的主要能量集中在3个相当窄的波带中。在低于345nm处还有相对小的能量可采用，在这一段聚合物有大吸收灵敏度。但封闭碳弧灯的光谱功率分布与自然日光相差较大。碳弧灯既没有自然日光中的短波紫外辐射，在400~800nm间也没有日光的高强度能量。由于这种灯在光谱上与日光存在较大差异，要比较自然气候老化和使用碳弧灯的实验室老化相关性就困难了。

二．荧光紫外灯
在理论上进短波能量是主要的。如果它的很少能量就能导致材料的老化。为什么不显著增加这能量，达到快速试验的效果呢？比较FS-40荧光灯的SPD和Florida太阳光的SPD，可以看出达到了增加紫外线能量的设计标准，不仅是UV能量水平增加，而且光谱范围也增加到自然光中没有的UV能量。这能量分布的急剧改变可以使许多产品加速损坏。
由于荧光装置中存在在地球表面测量时自然日光中没有的辐射能量，荧光装置可以引起非自然的破坏。另外荧光光源除了很窄的水银光谱线外，没有高于375nm的能量，这样对较长波长的UV能量敏感的材料就可能不会使曝晒在自然日光下那样变化。
由于这些固有缺陷，不仅在光谱分布上，而且还有无法控制的其他因素，从而得出不规则的结果。宏展仪器公司一般不考虑使用这种光源。我们认为它的主要用途是作为一个紫外筛选装置，限于质量控制应用。

三．日光碳弧灯
日光碳弧灯与封闭碳弧灯一样是星期老化试验使用的光源，早始于1933年。弧光在三队碳棒中的一对产生，用八块玻璃滤光片环绕弧灯，它主要用在涂料工业中，许多规范中规定使用此种光源。
由于封闭碳弧灯的缺陷，日光碳弧灯碳棒的成份改变，使它的SPD较类似于日光方面有明显的改进。但是与日光的SPD比较在350nm和50nm之间的很大差别仍可引起相关性差。

四．氙弧灯
新的，也是好的光源是氙弧灯，它在50年代次引入使用时为空气冷却系统，随后在60年代使用水冷。这种光源对本世纪初形成加速老化的原始概念时期使用密封碳弧灯加速老化试验装置以很大冲击。
无论是空气冷却还是水冷却，氙灯都有相同的基本光谱能量分布（SPD），冷却的方式不同，则灯的源光玻璃装置和结构不同。下面我们只限于讨论宏展仪器产品采用的水冷系统。
水冷氙灯系统由石英，燃烧管，内，外滤光装置和不锈钢装配组件组成，不锈钢部件使各部份装配成一个系统。安装后，将去离子水或蒸馏水泵入这系统冷却灯管和吸收长波红外能量。当用硼硅玻璃，内，外滤光时，氙灯系统近似于自然日光，将外滤光玻璃该为钠钙玻璃，则接近经过玻璃窗过滤后的自然日光。

温度控制
简单的加速老化反应的方法是加热，但必须小心调整温度不超过导致不同试验结果的温度点。原油精练是一个例子，在蒸馏过程中要加热，当小心地调整控制加热时，原油可分解为它的各种成份，但加太多热就将发生大灾难。
相类似，加速老化程序中，在错误的温度上试验将引起不规则的实验结果。所以重要的是要知道终产品使用温度是多少，以便将他们编入加速试验周期程序。
传统上，用一个黑板温度计测量试验温度。在理论上，黑板温度代表大的样品温度。虽然在传感器的结构上有某些不同意见，温度控制的重要性是一致*的。
在美国，实际上所有老化试验规范都按ASTM建议实行的G26和G23所说明的要求使用黑板温度。一个例外是ASTMG53，这里使用荧光装置，使用一不同几何结构的温度计。
在德国，通过他们的标准组织DIN发展了一种用于塑料工业的不同温度计，他们认为装在金属板上的传感器不能准确代表塑料的温度，所以建议要用一个装在塑料物体上的传感器。这种温度计也能用在AtlasC系列仪器中。
传感器装在与样品相连的曝露架上，并通过一采集系统达到电子系统，连续控制和监视温度。

亮/暗周期
交替亮/暗周期是多数老化试验循环的一个重要部份，已被证明对汽车内部的装备，饰物产品试验很有意义。在暗周期，仪器可以编程设置到类似在晚上一个汽车中的高湿度情况或与对产品背面喷水结合在油漆板？？？？撒谎能够产生结露。
某些仪器旋转样品，使样品对光源旋转，交替地面向光或背向光，这虽然使样品的类似亮/暗的状态，它并没有使样品于不同的湿度和温度条件，样品基本上仍保留在与样品面对光时的相同环境条件，不同的只是样品没有被辐射。为了有一个真实的亮/暗条件，光源以某个预定的时间间隔，周期的开和关。在亮/暗时期仪器必须有独立的温度和湿度控制。

辐射的检测和控制
在我们前面讨论光源时，已知光源的质量在设计一加速老化试验程序中是极为重要的，必须记住大多数试验是要模拟户外自然条件，所以光源应当尽可能紧密近似自然日光。记住，将材料在一个不是终使用所经受的环境中，可能产生反常的结果。

我们对四种光源的简短选择已清楚说明配有硼硅玻璃内，外滤光套的氙灯是自然光的好模拟装置。所以宏展仪器选择集中它的技术在氙灯系统上。

改变达到样品的辐射能量的质量，可以通过改变内，外滤光套。例如，将外滤光套的硼硅玻璃该为钠钙玻璃，将使辐射类似无过滤的日光改变成过滤过的日光。用石英代替内玻璃套，保留硼硅玻璃作为外玻璃套，将稍增加短波（UVB）能量而不牺牲光谱的分布。内，外玻璃套都该为石英，产生的UV辐射可低到180nm，所以氙灯系统非常灵活。

我们已讨论了光的质量，数量的重要，自然会产生这样的问题：如何能控制这两个重要因素？我们已说过改变用在氙灯的滤光套可以改变光的质量，也即SPD可以改??光玻璃在阳光下老化的作用，如何能保证在整个试验时间样品到相同的能量水平。

为了达到恒定的辐射，宏展仪器的Q8-SUN/CI（ConstantIrradiance）系列仪器中装有窄带光监视器。这系统接收氙灯的辐射能量通过一石英光棒传到测试室外的一个检测盒。在检测盒中先通过一窄带滤光片（340nm或420nm）后照射到光电检测器上，变换为电信号，该信号送到检测电路与设定值比较，如果测量值小于设定值，也即辐射低于要求的水平，功率调整器接受控制信号增加灯管的功率，使辐射达到设定点。如果辐射高于要求的水平，系统将自动减小功率，直到辐射到达设定点。

后请记住，在选择一个加速老化仪中重要的因素是您所要评价的产品的知识。这是设计实验室加速老化试验程序使实现和终实际使用条件下将发生的结果有好相关的总依据。