紫外光耐氣候試驗原理解析

更新時間：2021-11-25

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　　紫外光耐氣候試驗箱是另一種模擬光照的光老化試驗設(shè)備，它主要模擬陽光中的紫外光。同時它還可以再現(xiàn)雨水和露水所產(chǎn)生的破壞。設(shè)備通過將待測材料曝曬放在經(jīng)過控制的陽光和濕氣的交互循環(huán)中，同時提高溫度的方式來進(jìn)行試驗。設(shè)備采用紫外線熒光燈模擬陽光，同時還可以通過冷凝或噴淋的方式模擬濕氣影響。

　　只需要幾天或幾周時間，設(shè)備可以再現(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。設(shè)備提供的測試數(shù)據(jù)在對新材料的選擇、對現(xiàn)有材料的改進(jìn)或評估影響產(chǎn)品耐用性的組成變化等方面有極大的幫助。設(shè)備可以預(yù)測產(chǎn)品將在戶外遭遇的變化。

　　盡管紫外光（UV）只占陽光的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。這是因為陽光的光化學(xué)反應(yīng)影響隨著波長的減少而增加。因此在模擬陽光對材料物理性質(zhì)的破壞影響時，不需要再現(xiàn)整個陽光光譜。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)試驗結(jié)果。采用熒光UV燈模擬陽光對物理性質(zhì)的影響，例如亮度下降、龜裂、剝落等方面，是的方法。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，而不是可見光和紅外光。燈的主要差別體現(xiàn)在它們在各自波長范圍內(nèi)產(chǎn)生的UV總能量上的不同。不同的燈會產(chǎn)生不同的測試結(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。

紫外老化試驗箱_副本.jpg

　　UVA-340，模擬陽光紫外線的佳選擇

　　UVA-340可模擬臨界短波波長范圍的陽光光譜，即波長范圍為295-360nm的光譜，UVA-340只產(chǎn)生在陽光中能找到的UV波長的光譜。

　　UVB-313，用于大程度的加速試驗

　　UVB-313可以很快地提供試驗結(jié)果。它們所采用的短波長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短許多的UV光能夠大程度地加速試驗，但它同時也會對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UVA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UVB燈；

　　紫外區(qū)分UVA波長范圍為315-400nm；UVB波長范圍為280-315nm；

　　戶外的材料與濕氣接觸的時間，每天可以長達(dá)12小時，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機(jī)通過一系列*的冷凝原理來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，并對其進(jìn)行加熱來產(chǎn)生水汽。熱蒸汽使試驗箱內(nèi)的相對濕度維持在100％，并且保持一個相對高溫。產(chǎn)品的設(shè)計確保測試試件實(shí)際上構(gòu)成試驗箱的側(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)致試件在整個冷凝循環(huán)過程中，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的再現(xiàn)率，而同時避免了水漬問題。

　　由于戶外曝曬接觸潮濕的時間每天可以長達(dá)12小時，因此紫外光加速耐候試驗機(jī)的潮濕周期一般持續(xù)幾小時。我們建議每一冷凝周期至少持續(xù)4小時。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。

　　對于某些應(yīng)用過程而言，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機(jī)/噴淋型就是為再現(xiàn)這種條件而專門設(shè)計的。

　　由于經(jīng)常遭到來自雨水的沖刷，木材的涂料層，包括油漆和著色劑，會出現(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法再現(xiàn)的。