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氙燈老化試驗(yàn)和紫外線老化試驗(yàn)有什么區(qū)別?
涂料、塑料和其他有機(jī)材料暴露在自然氣候條件和光照輻射下經(jīng)一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)失光、褪色、泛黃、剝落、開(kāi)裂、喪失拉伸強(qiáng)度和整層脫落等現(xiàn)象。即使是室內(nèi)光線或者透過(guò)窗玻璃的陽(yáng)光也會(huì)對(duì)諸如顏料或染料之類(lèi)的物質(zhì)造成損害。因而對(duì)于戶外使用的涂料，如建筑外用涂料和汽車(chē)涂料，耐候性和耐光性是zui重要的檢測(cè)項(xiàng)目。雖然大家都認(rèn)同涂料的耐候性和耐光性很重要，但對(duì)什么是它們的測(cè)試方法卻各執(zhí)己見(jiàn)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在評(píng)價(jià)涂料耐候性和耐光性的方法也很多。而普遍采用的有自然氣候老化試驗(yàn)、氙弧燈照射、或碳弧燈照射、紫外光燈照射等人工加速氣候老化試驗(yàn)的方法。
氙弧輻射試驗(yàn):氙弧輻射試驗(yàn)被認(rèn)為是zui能模擬全太陽(yáng)光譜的試驗(yàn)，因?yàn)樗墚a(chǎn)生紫外光、可見(jiàn)光和紅外光。正因?yàn)槿绱?，在?guó)內(nèi)外被認(rèn)為是zui廣泛采用的方法。GB/T1865-1997(等同于IS0113411:1994)詳細(xì)地介紹了這種方法。但這種方法也有它的局限性，即氙弧燈光源穩(wěn)定性及由此帶來(lái)的試驗(yàn)系統(tǒng)的復(fù)雜性。氙弧燈光源必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾以減少不期望的輻射。為達(dá)到不同的輻照度分布可有多種過(guò)濾玻璃類(lèi)型供選擇。選用何種玻璃取決于被測(cè)試材料類(lèi)型及其zui終用途。改變過(guò)濾玻璃可以改變透過(guò)的短波長(zhǎng)紫外光類(lèi)型，從而改變材料遭受破壞的速度和類(lèi)型。通常運(yùn)用的過(guò)濾有3種類(lèi)型：日光、窗玻璃和擴(kuò)展的紫外光類(lèi)型(國(guó)標(biāo)GB/T1865-1997中提到的方法1和方法2對(duì)應(yīng)于前兩種類(lèi)型)。
紫外光燈照射試驗(yàn):紫外光燈照射老化試驗(yàn)利用熒光紫外光燈模擬太陽(yáng)光對(duì)耐久性材料的破壞性作用。這與前面提到的氙弧燈有區(qū)別，熒光紫外燈在電學(xué)原理上與普通的照明用冷光日光燈相似，但能生成更多的紫外光而非可見(jiàn)光或紅外光線。對(duì)于不同的曝曬應(yīng)用，有不同類(lèi)型的具有不同光譜的燈供選擇。UVA-340型的燈在主要的短波長(zhǎng)紫外光光譜范圍能很好地模擬太陽(yáng)光。UVA-340燈的光譜能量分布(SPD)與從太陽(yáng)光譜中360nm處分出的光譜圖很近似。UV-B型燈也是通常使用的加速人工氣候老化試驗(yàn)用燈。它比UV-A型燈對(duì)材料的破壞速度更快，但其比360nm更短的波長(zhǎng)能量輸出對(duì)很多材料會(huì)造成偏離實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果。
輻照度(光強(qiáng)度)控制對(duì)于獲得準(zhǔn)確而有重現(xiàn)性的結(jié)果是很有必要的。大多數(shù)紫外光老化試驗(yàn)裝置都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些的輻照度控制系統(tǒng)使用戶做試驗(yàn)時(shí)能選擇輻照度量。通過(guò)反饋控制系統(tǒng)，輻照度能被連續(xù)和自動(dòng)地監(jiān)控并地得到控制。控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)燈管的功率而自動(dòng)地對(duì)因燈管老化或其他原因造成的照度不足進(jìn)行補(bǔ)償。
熒光紫外光燈因自身內(nèi)在的光譜穩(wěn)定性使輻照度控制簡(jiǎn)單化。所有的燈源隨時(shí)間老化都會(huì)變?nèi)酢５珶晒鉄襞c其他類(lèi)型的燈不同，它的光譜能量分布不會(huì)隨時(shí)間變化。這一特點(diǎn)提高了試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性，因而也是一大優(yōu)勢(shì)。
有試驗(yàn)表明，一盞使用了2h的燈和一盞使用了5600h的燈在配備了輻照度控制的老化試驗(yàn)系統(tǒng)中的輸出功率無(wú)明顯區(qū)別，輻照度控制裝置能夠維持光強(qiáng)度的恒定。此外，它們的光譜能量的分布也無(wú)變化，這同氙弧燈有很大區(qū)別。
使用紫光燈老化試驗(yàn)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于它能夠模擬較為符合實(shí)際的室外潮濕環(huán)境對(duì)材料的破壞作用。材料置于室外時(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)每天至少有12h頻繁地遭受潮濕作用。因?yàn)檫@種潮濕作用大多表現(xiàn)為凝露的形式，因而在加速人工氣候老化試驗(yàn)中采用一個(gè)特殊的冷凝原理來(lái)模仿室外潮濕。
在這樣的冷凝循環(huán)過(guò)程中，要加熱試驗(yàn)箱底部的水槽以產(chǎn)生蒸汽。熱蒸汽保持試驗(yàn)箱的環(huán)境在高溫下有100%相對(duì)濕度。試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)時(shí)，要使試板實(shí)際上構(gòu)成試驗(yàn)箱的側(cè)壁。這樣試板的背面暴露在室溫的室內(nèi)空氣下。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測(cè)的試板表面的溫度比蒸汽溫度降低幾度。這幾度的溫差可使水在冷凝循環(huán)過(guò)程中連續(xù)不斷地降到被測(cè)試表面。
如此產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的、純凈蒸餾水。這種水能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性，排除水沉積物污染問(wèn)題并且簡(jiǎn)化試驗(yàn)設(shè)備安裝和操作。
因?yàn)椴牧显谑彝馐艹钡臅r(shí)間一般很長(zhǎng)，所以典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)zui少要有4h的試驗(yàn)時(shí)間。冷凝過(guò)程在加溫條件下進(jìn)行(50℃)，就會(huì)大大地加快潮濕對(duì)材料的破壞速度。長(zhǎng)時(shí)間的、加熱條件下進(jìn)行的冷凝循環(huán)比其他諸如水噴淋、浸漬和其他高濕度環(huán)境的方法更能有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。