實(shí)驗室老化測試儀器如何選擇？
海達儀器/4000711808

雖然應用由于像熱，濕度和機械改變會(huì )加速老化并影響材料zui終性能的改變，但對暴露在戶(hù)外的材料使用壽命的限制主要是太陽(yáng)光的紫外輻射，所以我從實(shí)驗室老化試驗中使用的各種光源開(kāi)始討論。 
一． 封閉式碳弧燈
    這種燈已使用大約70年之久了，在1918年首先使用在紡織品曝曬牢度試驗，成為AATCC （American Association of Textile Chemists and Colorists）的光源，現在許多舊的規范仍要求用它。
    封閉式碳弧燈由一隊碳棒組成，這碳棒密封在一金屬氣體檢塊板（ metal gas check plate）和硼硅玻璃球形成的氣密封套中，當電流在碳棒之間流過(guò)，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)相當窄的波帶中。在低于345nm處還有相對小的能量可采用，在這一段聚合物有zui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(méi)有自然日光中的短波紫外輻射，在400~800nm間也沒(méi)有日光的高強度能量。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)驗室老化相關(guān)性就困難了。

二． 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使用的光源，zui早始于1933年?；」庠谌犔及糁械囊粚Ξa(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，許多規范中規定使用此種光源。
    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(lèi)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。

三． 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致材料的老化。為什么不顯著(zhù)增加這能量，達到快速試驗的效果呢？比較FS-40熒光燈的SPD和Florida太陽(yáng)光的SPD，可以看出達到了增加紫外線(xiàn)能量的設計標準，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(méi)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量時(shí)自然日光中沒(méi)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(xiàn)外，沒(méi)有高于375nm的能量，這樣對較長(cháng)波長(cháng)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(wú)法控制的其他因素，從而得出不規則的結果。Atlas公司一般不考慮使用這種光源。我們認為它的主要用途是作為一個(gè)紫外篩選裝置，限于質(zhì)量控制應用。 

四． 氙弧燈

的，也是的光源是氙弧燈，它在50年代引入使用時(shí)為空氣冷卻系統，隨后在60年代使用水冷。這種光源對本世紀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裝置以很大沖擊。
    無(wú)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構不同。下面我們只限于討論Atlas產(chǎn)品采用的水冷系統。
    水冷氙燈系統由石英，燃燒管，內，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。安裝后，將去離子水或蒸餾水泵入這系統冷卻燈管和吸收長(cháng)波紅外能量。當用硼硅玻璃，內，外濾光時(shí)，氙燈系統zui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(guò)玻璃窗過(guò)濾后的自然日光。 

zui初開(kāi)發(fā)的2500W和6000W氙燈，由于隨著(zhù)點(diǎn)燃時(shí)間的增加，有黑色沉積物在電極區形成，隨著(zhù)繼續使用，沉積從電極區向燈管中心擴大，這些沉積物嚴重影響了燈的能量輸出，使燈的壽命縮短，當時(shí)，在額定輻射水平上使用的6000W氙燈，每300~500小時(shí)就需要更換。Atlas立即開(kāi)始了改進(jìn)氙燈性能的研究。

1974年秋，在J.NORTON的指導下，研制出了6500W氙燈，這種新的氙燈工作在新的金屬件中，用這種新的金屬沒(méi)有了電極區，消除了黑色沉積的問(wèn)題。當與Atlas的光監視系統一起使用時(shí)，6500W的氙燈使用壽命超過(guò)1500小時(shí)，一般可達2000小時(shí)。但工作在高強度輻射下的氙燈的使用壽命會(huì )受影響。

6500W氙燈現在在Atlas C系列氣候老化儀和褪色試驗儀中使用。

氙弧燈首先用于塑料工業(yè)：許多規范如AATCC，ASTM，ISO和政府的規范都將它列入為使用燈。紡織工業(yè)是傳統使用碳弧燈的用戶(hù)，現在也改變他們的規范使用氙燈。AATCC不僅規定了使用氙燈，而且規定了使用的輻射水平，以及輻射曝露劑量（每平方米多少焦耳）以便產(chǎn)生一個(gè)期望的顏色變化。

使用碳弧燈的另一傳統工業(yè)是汽車(chē)工業(yè)，zui近工業(yè)纖維協(xié)會(huì )IFAI強調氙弧燈方法已發(fā)展作為汽車(chē)內部裝備，裝飾產(chǎn)品的老化試驗方法。

事實(shí)上，在Ci35和Ci65氙燈老化儀中試驗，證明許多產(chǎn)品與曝露在Florida試驗基地的自然老化試驗結果相關(guān)性高達98%。

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