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紫外光耐候试验的原理

紫外光耐候试验的原理

  紫外光耐候试验模拟阳光、潮湿和温度对材料的破坏作用。在几天或几周的时间内,紫外光耐候试验可模拟再现户外可能几个月或几年发生的损坏、材料老化包括褪色、失光、强度降低、开裂、剥落、粉化和氧化等。

  紫外光耐候试验箱用紫外光灯管模拟再现阳光对材料的影响,冷凝和水喷淋系统可以再现雨水和露水的影响。整个的测试循环中,温度都是可控的。

  测试概述:
  测试样品暴露在 UV 的测试室中,典型的测试循环通常是高温下的紫外光照射和相对湿度在100%的黑暗潮湿冷凝周期。在一些测试中,我们还要用到水喷淋装置。常用的测试样品可以是涂层面板或塑料片,以及如钓鱼卷轴、网球鞋或乙烯基挡板等产品。

  样品安装:
  紫外光耐候试验箱有前后两个测试室,每一测试室内带有一组4 个的紫外荧光灯。样品被安置在面向灯管的样品架上,样品架适用于放置多种类型的样品。QUV标准型的扣环式样品盘可用于放置一个 3 x 12 英寸(75 x 300 毫米), 或者两个 3 x 6 英寸 (75 x 150 毫米) 的样品,也可以放置宽度达到4 英寸的样品。平板式的样品范围广泛,包括金属、木器、塑料片和薄膜等,都可方便的放置在扣环式样品盘上而一些尺寸很小的样品可以通过粘贴在标准测试底板或 放置在特殊的样品盒内进行测试。

  模拟阳光:
  阳光中的紫外线是造成大多数材料耐久性能破坏的主要因素。紫外光耐候试验使用荧光灯来模拟阳光中的短波紫外部分,灯管形状和普通的荧光灯管一致,但它产生 很少的可见光或红外光谱能量。我们可以根据不同的测试要求选择不同波长的UV紫外灯,因每种灯在总的紫外线辐照能量和波长都不一样。通常,UV灯管可分为 UVA和UVB两种,这和它们的紫外光光谱范围有关。

  UVA-340 灯管可以最佳的模拟阳光的光谱范围从365 纳米到295 纳米之间的短波光谱, UVB-313 EL 灯管的波长范围从340 纳米至270 纳米的非常短的紫外线,比目前地球表面上能找到的UV波长更短。因此,它可快速提供测试结果,但同时也会对某些材料造成不符合实际的损坏。UVA 351模拟透过窗玻璃的阳光紫外光,它对于测试室内材料的老化最为有效。灯管的选择对于测试条件的设定是至关重要的。

  测试结果:
  辐照度( 光照强度)的控制是极为重要的。多数型号的QUV安装有太阳眼光强控制系统。太阳眼光强控制系统允许用户根据不同的测试要求设置不同的光照强度。通过其反 馈回路装置,太阳眼可精确的监控并维持预先设置的辐照强度。该系统调节灯管的功率以补偿灯管的老化或任何其他变化。下图是太阳眼光强控制系统的工作原理。

  潮湿:绝多数户外潮湿是由露水而非雨水造成的。因而紫外光耐候试验箱使用独特的冷凝机制来模拟户外潮湿。在 UV 的冷凝循环中,测试室底部蓄水池中的水被加热以产生热蒸气,并充满整个测试室,热蒸汽使测试室内的相对湿度维持在100%,并保持一个相对高温。UV的设 计确保被测试样实际上构成测试室的侧壁,从而试样的背面曝露在室内环境空气中。样品后面(外面)的室内空气具有冷却效果,导致试样表面温度下降到低于蒸汽 温度几度的水平。这一温差的出现导致试样在整个冷凝循环过程中,其表面始终有冷凝生成的液态水。由于户外曝晒接触潮湿的时间每天可以长大十几小时,因此 UV 冷凝循环一般持续几个小时。

  对于某些应用过程而言,水喷淋能更好地模拟最终使用的环境条件。水喷淋在模拟由于温度剧变和由于雨水冲刷所造成的热冲击或机械侵蚀是非常有效的。 UV/spray型装有冷凝和水喷淋系统。喷淋系统有12 个喷嘴,在测试室的每一边各有6 个。喷水系统可运行几分钟然后关闭。这短时间的喷水可快速冷却样品,营造热冲击的条件。或者,喷水可运转几个小时以通过模仿雨水的冲刷作用来营造机械侵蚀 的效果。这已被发现对于木器涂料特别有用。

  温度:在每个循环中,温度都可控制在一个设定点。黑板温度计可以监控温度。温度的提高可以加速老化的进程,同时,温度的提高对于测试的可再现性也是很重要的。

 

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