聊一聊紫外耐候試驗(yàn)箱的工作原理

發(fā)布時(shí)間：2020-09-02

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紫外耐候試驗(yàn)箱是另一種模擬光照的光老化試驗(yàn)設(shè)備，它主要模擬陽(yáng)光中的紫外光。同時(shí)它還可以再現(xiàn)雨水和露水所產(chǎn)生的破壞。紫外耐候試驗(yàn)箱通過(guò)將待測(cè)材料曝曬放在經(jīng)過(guò)控制的陽(yáng)光和濕氣的交互循環(huán)中，同時(shí)提高溫度的方式來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。設(shè)備采用紫外線熒光燈模擬陽(yáng)光，同時(shí)還可以通過(guò)冷凝或噴淋的方式模擬濕氣影響。

只需要幾天或幾周時(shí)間，紫外耐候試驗(yàn)箱可以再現(xiàn)戶外需要數(shù)月或數(shù)年所產(chǎn)生的破壞。所造成的損害主要包括退色、變色、亮度下降、粉化、龜裂、變模糊、脆化、強(qiáng)度下降及氧化。紫外耐候試驗(yàn)箱提供的測(cè)試數(shù)據(jù)在對(duì)新材料的選擇、對(duì)現(xiàn)有材料的改進(jìn)或評(píng)估影響產(chǎn)品耐用性的組成變化等方面有極大的幫助。設(shè)備可以*地預(yù)測(cè)產(chǎn)品將在戶外遭遇的變化。

盡管紫外光（UV）只占陽(yáng)光的5％，但是它卻是造成戶外產(chǎn)品耐用性下降的主要光照因素。這是因?yàn)殛?yáng)光的光化學(xué)反應(yīng)影響隨著波長(zhǎng)的減少而增加。因此在模擬陽(yáng)光對(duì)材料物理性質(zhì)的破壞影響時(shí)，不需要再現(xiàn)整個(gè)陽(yáng)光光譜。在大多數(shù)情況下，只需要模擬短波的UV光即可。紫外光加速耐候試驗(yàn)機(jī)之所以采用UV燈的原因在于它們比其他的燈管更為穩(wěn)定，并且能更好的再現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果。采用熒光UV燈模擬陽(yáng)光對(duì)物理性質(zhì)的影響，例如亮度下降、龜裂、剝落等方面，是*好的方法。有幾種不同的UV燈可供選擇。大多數(shù)的這些UV燈主要產(chǎn)生紫外光，而不是可見(jiàn)光和紅外光。燈的主要差別體現(xiàn)在它們?cè)诟髯圆ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)產(chǎn)生的UV總能量上的不同。不同的燈會(huì)產(chǎn)生不同的測(cè)試結(jié)果。實(shí)際的曝曬應(yīng)用環(huán)境可以提示應(yīng)選用哪種類型的UV燈。

UVA-340，模擬陽(yáng)光紫外線的*佳選擇UVA-340可*地模擬臨界短波波長(zhǎng)范圍的陽(yáng)光光譜，即波長(zhǎng)范圍為295-360nm的光譜，UVA-340只產(chǎn)生在陽(yáng)光中能找到的UV波長(zhǎng)的光譜。

UVB-313，用于*大程度的加速試驗(yàn)

UVB-313可以很快地提供試驗(yàn)結(jié)果。它們所采用的短波長(zhǎng)UV比目前地球上通常找到的UV光波更為強(qiáng)烈。盡管這些比自然波長(zhǎng)短許多的UV光能夠*大程度地加速試驗(yàn)，但它同時(shí)也會(huì)對(duì)某些材料造成不符和實(shí)際的退化破壞。

標(biāo)準(zhǔn)定義發(fā)射300nm以下的光能低于總輸出光能2％的一種熒光紫外燈，通常稱為UV-A燈；發(fā)射300nm以下的光能大于總輸出光能10％的一種熒光紫外燈，通常稱為UV-B燈；

紫外區(qū)分UV-A波長(zhǎng)范圍為315-400nm；UV-B波長(zhǎng)范圍為280-315nm；

在戶外的材料與濕氣接觸的時(shí)間，每天可以長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)，研究結(jié)果表明造成這種戶外潮濕的主要原因是露水，而不是雨水。紫外光加速耐候試驗(yàn)機(jī)通過(guò)一系列*的冷凝原理來(lái)模擬戶外的濕氣影響。在設(shè)備的冷凝循環(huán)圈中，在箱體的底部有一蓄水箱，并對(duì)其進(jìn)行加熱來(lái)產(chǎn)生水汽。熱蒸汽使試驗(yàn)箱內(nèi)的相對(duì)濕度維持在100％，并且保持一個(gè)相對(duì)高溫。產(chǎn)品的設(shè)計(jì)確保測(cè)試試件實(shí)際上構(gòu)成試驗(yàn)箱的側(cè)壁，從而試件的背面則暴露在室內(nèi)環(huán)境空氣中。室內(nèi)空氣的冷卻效用導(dǎo)致試件表面溫度下降到低于蒸汽溫度幾度的水平。這一溫差的出現(xiàn)導(dǎo)致試件在整個(gè)冷凝循環(huán)過(guò)程中，其表面始終有冷凝生成的液態(tài)水。這種冷凝產(chǎn)物是很穩(wěn)定的純凈蒸餾水。這種純凈水提高了試驗(yàn)的再現(xiàn)率，而同時(shí)避免了水漬問(wèn)題。

由于戶外曝曬接觸潮濕的時(shí)間每天可以長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)，因此紫外光加速耐候試驗(yàn)機(jī)的潮濕周期一般持續(xù)幾小時(shí)。我們建議每一冷凝周期至少持續(xù)4小時(shí)。注意到設(shè)備中的UV曝曬和冷凝曝曬是分別進(jìn)行的，與實(shí)際氣候條件是一致的。

對(duì)于某些應(yīng)用過(guò)程而言，水噴淋能更好的模擬*終使用的環(huán)境條件。水噴淋在模擬由于溫度劇變和由于雨水沖刷所造成的機(jī)械侵蝕是極其有用的。紫外光加速耐候試驗(yàn)機(jī)/噴淋型就是為再現(xiàn)這種條件而專門(mén)設(shè)計(jì)的。

由于經(jīng)常遭到來(lái)自雨水的沖刷，木材的涂料層，包括油漆和著色劑，會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的侵蝕現(xiàn)象。近期研究結(jié)構(gòu)表明，這種雨水沖刷動(dòng)作可以將材料表面有防降解作用的涂料層沖刷掉，從而將材料本身直接曝曬在UV和水分的破壞性影響之下。這一過(guò)程可以重復(fù)多次，從而導(dǎo)致一種材料退化現(xiàn)象，而單靠冷凝方式是無(wú)法再現(xiàn)的。

熒光燈的優(yōu)點(diǎn)在于：快速獲得試驗(yàn)結(jié)果；簡(jiǎn)化的光照度控制；穩(wěn)定的光譜；只需很少的維護(hù)；價(jià)格便宜，運(yùn)行費(fèi)用合理。

地球上的陸地只有很少一部分，一大半的面積是海洋，因此海洋氣候是對(duì)人類生活和材料產(chǎn)品影響很大的一種氣候環(huán)境。