日晒老化测试神器“UV紫外线老化试验箱”

1、为什么要做老化测试？

 

气候和阳光辐照是损害涂料、塑料、油墨及其他高分子材料的主要原因，由于光照和潮湿对材料的破坏，每年造成亿万美元的经济损失。这种损害包括失光，褪色，黄变，开裂，脱皮，脆化，强度降低及分层。即使室内的光及玻璃窗透射的太阳光都会使一些材料老化，比如引起颜料、染料等褪色或变色。

 

 

很显然，对许多产品来说，抗老化和光稳定性是很重要的。几年来，各种各样的方法都被用过。现在大部分研究者使用自然暴露方法测试，自然暴露方法测试有很多优点：实际，便宜，易于操作。然而，大部分制造商不愿意等上几年的时间来观察一种新的改良的产品设计是否真的得到改进。

 

近年来，低价位且使用方便的实验室检测设备已经开发出来，包括UV紫外线加速老化试验箱和氙灯老化试验箱，其中UV老化试验箱世界上应用最广的老化检测设备。它基于的原理是：对于经久耐用的材料，紫外线的短波长引起最主要的老化损伤。氙灯试验箱模拟太阳光的所有光谱，包括紫外线，可见光和红外线。)

 

2、造成产品老化的自然因素

 

最大的老化损害由三个因素引起：光照，高温和潮湿。这三个因素中的任一个都会引起材料老化。它们往往同时发生作用，造成的危害将大于其中任一因素单独作用所造成的。

 

光照

 

不同的材料对光的敏感性也不同。对于经久耐用的材料，如大多数涂料、塑料，紫外线的短波段是引起大部分聚合物老化的原因。然而，对于不是那么经久耐用的材料，比如一些颜料和染料，紫外线的长波段甚至可见光也会对其造成严重的老化。

 

 

高温

 

当温度升高时，光的破坏作用也将随之增大。尽管温度不影响主要的光致反应，它却影响次要的化学反应。实验室老化测试必须提供精确的温度控制，通常还通过升温的方法来加速老化过程。

 

潮湿

 

露水，雨水及高的湿度是引起潮湿危害的主要原因。我们的研究表明，放在室外的物品每天都将长时间处于潮湿状态(平均每天8～12 h)。研究也已发现由潮气形成的露水是室外潮湿的主要因素。露水造成的危害比雨水更大，因为它附着在材料上的时间更长，引起更为严重的潮湿吸收。

 

 

当然，雨水对材料的危害也很大。雨水将引起热冲击，比如当一辆汽车在一个炎热夏日温度升高突然因阵雨而急剧降温，从而产生冲击现象。雨水冲刷引起的机械侵蚀也会加速材料发生老化，如木材涂层，雨水冲洗去除表面老化层，将未老化的里层暴露于太阳光下产生进一步老化。

 

对于室内的材料，湿气的主要作用往往是机械应力。它因材料试图与周围保持潮湿平衡而引起。材料所经受的湿气越大，需要克服的应力也越大。尽管室内物品，比如纺织品，油墨只暴露于湿气环境中，但它仍是室外材料发生老化的一个重要的因素。在室外，周围相对湿度(RH)将影响一种潮湿材料干燥速度。

 

3、紫外光老化测试

 

对暴露在室外的经久耐用的材料，紫外线的短波段300-400 nm即从365 nm到太阳光的最低波段是引起老化损害的最主要的原因。通过紫外线老化试验箱可在短时间内获得产品耐老化性能的真实数据。

 

 

UV紫外线老化试验箱利用荧光紫外线灯来模拟太阳光对耐久性材料造成损害。紫外灯在电学原理上与普通照明用的灯很相似，但它主要发射紫外光而非可见光或红外线。

 

对于不同的应用条件，需要不同光谱进而需要不同类型的灯管。UVA-340灯管对太阳光的紫外短波段模拟效果好。UVA-340的光谱能量分布(SPD)在太阳光的截止点到大约360 nm范围内与太阳光谱吻合的非常好。

 

为了达到精确且可重复的测试结果，有必要控制辐照度(光强)很有必要。大多数型号UV紫外线老化试验箱都装备有日光眼光强控制器。这种精确的光控系统为使用者提供了选择辐照度度的方便。利用日光眼的反馈循环系统，可以连续地、自动地控制且精确地保持辐照度。日光眼靠调整灯的功率来自动地补偿灯管老化和其他因素造成的光强变化。在仅仅几天或几周内，UV紫外线老化试验箱能模拟在室外经几个月甚至几年所造成的损害。

 

 

紫外光老化测试波段

 

UV紫外线老化试验箱照度控制装备有日光眼的UV照度控制器比手动照度控制的检测设备测试重复性更好的测试，因为这些灯不必旋转，维护措施也简化了。

 

在UV紫外线老化试验箱内部，因荧光紫外线灯固有的光谱稳定性，发光控制系统相对简单。随着灯管的老化，所有光源的输出都会发生衰减。然而，不像大多数其它类型的灯管紫外灯的光谱不会随时间变化。这也提高了测试结果的重复性，也是使用UV紫外线老化试验箱进行测试的一个主要的优点。

 

 

4、紫外光老化测试灯管的选择

 

你的材料最终使用条件决定了您应该使用哪种类型的UV灯管。所有的UV灯管主要发出紫外光，而不是可见光或红外光。UV灯管的功率相当于一个普通40瓦的荧光性灯。然而，每种不同类型的灯所发出的总紫外能量是不同的，并且光谱分布也是不一样的。

 

紫外线老化试验箱具有两种灯管，根据下面的介绍选择合适您试验的灯管。UVB-313灯管发生的短波紫外光比通常照射在地球表面的太阳紫外线强烈，从而可以到达大程度加速材料的老化。也正是由于可以加速材料的老化该试验箱灯管则可能会对某些材料造成不符合实际的破坏。UVB-313灯管主要用于质量控制和研究开发，或是对耐候性能较强的进行试验。

 

UVA-340灯管能模拟太阳光中的短波紫外光，UVA-340灯管是从365nm到太阳光截止点295nm的波长范围。

 

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UVB-313和UVA-340灯管根据试验需要您一定可以做出相应的选择，在一定原则之上UVB-313的老化加速效果比UVA-340速度快而明显，但是在相对应的耐候测试重现性方面，UVA-340则要比UVB-313更好一点。似乎是根据客户对实验测试时间上的逼切性和苛刻性而定。

 

5、老化测试结果的评价

 

你可以通过加速老化试验箱得到很好的耐久性数据。但是你必须认识到你所得到的数据是比较的数据，并不是绝对的数据。你能从实验室老化测试中得到的最好结果是，关于一种材料比较另一种材料耐久性相对等级的可靠的显示。实际上，同样的说法可应用在Florida曝晒测试上。没有人知道在朝南5℃室外“黑箱”中曝晒一年与在房间里或车里老化一年的比较结果。即使是室外测试也只能给出实际工作期限的相对显示。

 

然而，比较的数据也可以是很有效的。例如，你会发现设计的轻微变化可能会使标准材料的耐久性延长2倍。或者你会发现由多家供应商提供的外观相同的材料，其中一部分老化很快，大部分需中等的时间才会老化，还有较少的一部分经过更长时间的曝晒才老化。或者你会发现价格较低的设计对标准材料有相同的耐久性，这种标准材料在实际服务年限中，如5年，有令人满意的性能。