如何選擇加速耐候老化試驗(yàn)箱

一．封閉式碳弧燈
這種燈已使用大約70年之久了，在1918年先使用在紡織品曝曬牢度試驗(yàn)，成為AATCC（AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists）的光源，現(xiàn)在許多舊的規(guī)范仍要求用它。
封閉式碳弧燈由一隊(duì)碳棒組成，這碳棒密封在一金屬氣體檢塊板（metalgascheckplate）和硼硅玻璃球形成的氣密封套中，當(dāng)電流在碳棒之間流過，產(chǎn)生弧光。由于碳電極的成份，決定它燃燒時(shí)產(chǎn)生的光的品質(zhì)，對(duì)碳棒的任何改變將改變它們的光譜能量分布（SPD），從而改變測(cè)試條件。
封閉式碳弧燈的SPD顯示，它的主要能量集中在3個(gè)相當(dāng)窄的波帶中。在低于345nm處還有相對(duì)小的能量可采用，在這一段聚合物有大吸收靈敏度。但封閉碳弧燈的光譜功率分布與自然日光相差較大。碳弧燈既沒有自然日光中的短波紫外輻射，在400~800nm間也沒有日光的高強(qiáng)度能量。由于這種燈在光譜上與日光存在較大差異，要比較自然氣候老化和使用碳弧燈的實(shí)驗(yàn)室老化相關(guān)性就困難了。

二．熒光紫外燈
在理論上進(jìn)短波能量是主要的。如果它的很少能量就能導(dǎo)致材料的老化。為什么不顯著增加這能量，達(dá)到快速試驗(yàn)的效果呢？比較FS-40熒光燈的SPD和Florida太陽光的SPD，可以看出達(dá)到了增加紫外線能量的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不僅是UV能量水平增加，而且光譜范圍也增加到自然光中沒有的UV能量。這能量分布的急劇改變可以使許多產(chǎn)品加速損壞。
由于熒光裝置中存在在地球表面測(cè)量時(shí)自然日光中沒有的輻射能量，熒光裝置可以引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外，沒有高于375nm的能量，這樣對(duì)較長(zhǎng)波長(zhǎng)的UV能量敏感的材料就可能不會(huì)使曝曬在自然日光下那樣變化。
由于這些固有缺陷，不僅在光譜分布上，而且還有無法控制的其他因素，從而得出不規(guī)則的結(jié)果。宏展儀器公司一般不考慮使用這種光源。我們認(rèn)為它的主要用途是作為一個(gè)紫外篩選裝置，限于質(zhì)量控制應(yīng)用。

三．日光碳弧燈
日光碳弧燈與封閉碳弧燈一樣是星期老化試驗(yàn)使用的光源，早始于1933年。弧光在三隊(duì)碳棒中的一對(duì)產(chǎn)生，用八塊玻璃濾光片環(huán)繞弧燈，它主要用在涂料工業(yè)中，許多規(guī)范中規(guī)定使用此種光源。
由于封閉碳弧燈的缺陷，日光碳弧燈碳棒的成份改變，使它的SPD較類似于日光方面有明顯的改進(jìn)。但是與日光的SPD比較在350nm和50nm之間的很大差別仍可引起相關(guān)性差。

四．氙弧燈
新的，也是好的光源是氙弧燈，它在50年代次引入使用時(shí)為空氣冷卻系統(tǒng)，隨后在60年代使用水冷。這種光源對(duì)本世紀(jì)初形成加速老化的原始概念時(shí)期使用密封碳弧燈加速老化試驗(yàn)裝置以很大沖擊。
無論是空氣冷卻還是水冷卻，氙燈都有相同的基本光譜能量分布（SPD），冷卻的方式不同，則燈的源光玻璃裝置和結(jié)構(gòu)不同。下面我們只限于討論宏展儀器產(chǎn)品采用的水冷系統(tǒng)。
水冷氙燈系統(tǒng)由石英，燃燒管，內(nèi)，外濾光裝置和不銹鋼裝配組件組成，不銹鋼部件使各部份裝配成一個(gè)系統(tǒng)。安裝后，將去離子水或蒸餾水泵入這系統(tǒng)冷卻燈管和吸收長(zhǎng)波紅外能量。當(dāng)用硼硅玻璃，內(nèi)，外濾光時(shí)，氙燈系統(tǒng)近似于自然日光，將外濾光玻璃該為鈉鈣玻璃，則接近經(jīng)過玻璃窗過濾后的自然日光。

溫度控制
簡(jiǎn)單的加速老化反應(yīng)的方法是加熱，但必須小心調(diào)整溫度不超過導(dǎo)致不同試驗(yàn)結(jié)果的溫度點(diǎn)。原油精練是一個(gè)例子，在蒸餾過程中要加熱，當(dāng)小心地調(diào)整控制加熱時(shí)，原油可分解為它的各種成份，但加太多熱就將發(fā)生大災(zāi)難。
相類似，加速老化程序中，在錯(cuò)誤的溫度上試驗(yàn)將引起不規(guī)則的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。所以重要的是要知道終產(chǎn)品使用溫度是多少，以便將他們編入加速試驗(yàn)周期程序。
傳統(tǒng)上，用一個(gè)黑板溫度計(jì)測(cè)量試驗(yàn)溫度。在理論上，黑板溫度代表大的樣品溫度。雖然在傳感器的結(jié)構(gòu)上有某些不同意見，溫度控制的重要性是一致*的。
在美國，實(shí)際上所有老化試驗(yàn)規(guī)范都按ASTM建議實(shí)行的G26和G23所說明的要求使用黑板溫度。一個(gè)例外是ASTMG53，這里使用熒光裝置，使用一不同幾何結(jié)構(gòu)的溫度計(jì)。
在德國，通過他們的標(biāo)準(zhǔn)組織DIN發(fā)展了一種用于塑料工業(yè)的不同溫度計(jì)，他們認(rèn)為裝在金屬板上的傳感器不能準(zhǔn)確代表塑料的溫度，所以建議要用一個(gè)裝在塑料物體上的傳感器。這種溫度計(jì)也能用在AtlasC系列儀器中。
傳感器裝在與樣品相連的曝露架上，并通過一采集系統(tǒng)達(dá)到電子系統(tǒng)，連續(xù)控制和監(jiān)視溫度。

亮/暗周期
交替亮/暗周期是多數(shù)老化試驗(yàn)循環(huán)的一個(gè)重要部份，已被證明對(duì)汽車內(nèi)部的裝備，飾物產(chǎn)品試驗(yàn)很有意義。在暗周期，儀器可以編程設(shè)置到類似在晚上一個(gè)汽車中的高濕度情況或與對(duì)產(chǎn)品背面噴水結(jié)合在油漆板？？？？撒謊能夠產(chǎn)生結(jié)露。
某些儀器旋轉(zhuǎn)樣品，使樣品對(duì)光源旋轉(zhuǎn)，交替地面向光或背向光，這雖然使樣品的類似亮/暗的狀態(tài)，它并沒有使樣品于不同的濕度和溫度條件，樣品基本上仍保留在與樣品面對(duì)光時(shí)的相同環(huán)境條件，不同的只是樣品沒有被輻射。為了有一個(gè)真實(shí)的亮/暗條件，光源以某個(gè)預(yù)定的時(shí)間間隔，周期的開和關(guān)。在亮/暗時(shí)期儀器必須有獨(dú)立的溫度和濕度控制。

輻射的檢測(cè)和控制
在我們前面討論光源時(shí)，已知光源的質(zhì)量在設(shè)計(jì)一加速老化試驗(yàn)程序中是極為重要的，必須記住大多數(shù)試驗(yàn)是要模擬戶外自然條件，所以光源應(yīng)當(dāng)盡可能緊密近似自然日光。記住，將材料在一個(gè)不是終使用所經(jīng)受的環(huán)境中，可能產(chǎn)生反常的結(jié)果。

我們對(duì)四種光源的簡(jiǎn)短選擇已清楚說明配有硼硅玻璃內(nèi)，外濾光套的氙燈是自然光的好模擬裝置。所以宏展儀器選擇集中它的技術(shù)在氙燈系統(tǒng)上。

改變達(dá)到樣品的輻射能量的質(zhì)量，可以通過改變內(nèi)，外濾光套。例如，將外濾光套的硼硅玻璃該為鈉鈣玻璃，將使輻射類似無過濾的日光改變成過濾過的日光。用石英代替內(nèi)玻璃套，保留硼硅玻璃作為外玻璃套，將稍增加短波（UVB）能量而不犧牲光譜的分布。內(nèi)，外玻璃套都該為石英，產(chǎn)生的UV輻射可低到180nm，所以氙燈系統(tǒng)非常靈活。

我們已討論了光的質(zhì)量，數(shù)量的重要，自然會(huì)產(chǎn)生這樣的問題：如何能控制這兩個(gè)重要因素？我們已說過改變用在氙燈的濾光套可以改變光的質(zhì)量，也即SPD可以改??光玻璃在陽光下老化的作用，如何能保證在整個(gè)試驗(yàn)時(shí)間樣品到相同的能量水平。

為了達(dá)到恒定的輻射，宏展儀器的Q8-SUN/CI（ConstantIrradiance）系列儀器中裝有窄帶光監(jiān)視器。這系統(tǒng)接收氙燈的輻射能量通過一石英光棒傳到測(cè)試室外的一個(gè)檢測(cè)盒。在檢測(cè)盒中先通過一窄帶濾光片（340nm或420nm）后照射到光電檢測(cè)器上，變換為電信號(hào)，該信號(hào)送到檢測(cè)電路與設(shè)定值比較，如果測(cè)量值小于設(shè)定值，也即輻射低于要求的水平，功率調(diào)整器接受控制信號(hào)增加燈管的功率，使輻射達(dá)到設(shè)定點(diǎn)。如果輻射高于要求的水平，系統(tǒng)將自動(dòng)減小功率，直到輻射到達(dá)設(shè)定點(diǎn)。

后請(qǐng)記住，在選擇一個(gè)加速老化儀中重要的因素是您所要評(píng)價(jià)的產(chǎn)品的知識(shí)。這是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室加速老化試驗(yàn)程序使實(shí)現(xiàn)和終實(shí)際使用條件下將發(fā)生的結(jié)果有好相關(guān)的總依據(jù)。