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公司新聞

實(shí)驗(yàn)室老化設(shè)備



實(shí)驗(yàn)室老化設(shè)備

Rudy Leber
(美國(guó)ATLAS 材料測(cè)試集團(tuán))
摘要: 介紹人工老化試驗(yàn)設(shè)備中*常用的幾種光源的產(chǎn)生、發(fā)展、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),并從與自然光源相似程度的角度,分析了幾種光源的優(yōu)缺點(diǎn)。
 由于需要比室外自然老化測(cè)試較為快速地評(píng)估材料的抗老化性能,以及需要可控的測(cè)試環(huán)境,通常采用帶人工光源的測(cè)試設(shè)備來(lái)加速老化過(guò)程。這些設(shè)備包括碳弧燈、過(guò)濾的氙弧燈、金屬鹵化物燈和熒光紫外線燈。這些“試驗(yàn)室加速老化”測(cè)試設(shè)備在某些情況下可能*適合于“人工老化”
試驗(yàn)工作。“實(shí)時(shí)”老化加速方法的采用有幾個(gè)原因。首先,這種測(cè)試可以在自然的或比日光更強(qiáng)的輝光下工作,不受日常循環(huán)、季節(jié)變化和氣候條件的影響。材料暴露的溫度、熱循環(huán)、濕度和水份也可以控制到*大值,但是不會(huì)影響應(yīng)力問(wèn)題。樣品可以暴露在超過(guò)自然水平的光譜能量下,雖然在此過(guò)程中必須仔細(xì)操作,以防止產(chǎn)生非自
然的老化機(jī)制。除了可以根據(jù)要求加速和控制老化條件的能力,實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是其**性和可重復(fù)性,而在自然測(cè)試中,實(shí)際氣候是無(wú)法控制的和多變的。另外,每個(gè)老化因素都可以獨(dú)立控制,這樣,研究工作可以簡(jiǎn)化為研究各種老化條件對(duì)材料性能的特定影響,而這是在戶(hù)外的自然條件下很難或無(wú)法進(jìn)行的。人工老化設(shè)備通常按照使用的光源類(lèi)
型分類(lèi)。*常見(jiàn)的光源類(lèi)型有碳弧燈、熒光紫外線燈以及金屬鹵化物光源。每種光源都有自己的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),每個(gè)老化實(shí)驗(yàn)人員都必須懂得這一點(diǎn)。由于曝露材料所吸收的輻射能是至關(guān)重要的,我們將著重討論光源的質(zhì)量,即每種光源與自然日光的相似程度。
碳弧燈
碳弧儀器*初被德國(guó)合成染料化學(xué)家用來(lái)評(píng)估被染紡織品的耐光度。**臺(tái)阿特拉斯Color Fade - OmeterR○ 于1919 開(kāi)始投入使用,作為一種封閉式碳弧( ECA) 光源,它是在以前的一種阿特拉斯產(chǎn)品上重新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的。前一種產(chǎn)品本身是在更早的阿特拉斯日光碳弧舞臺(tái)燈基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的。當(dāng)時(shí)芝加哥是世界電影之都,而舞臺(tái)燈光正是阿特拉斯的主要業(yè)務(wù)。對(duì)于這種舞臺(tái)燈光的使用者來(lái)說(shuō),演員所穿的某些紡織布料和衣飾會(huì)逐漸掉色。今天,封閉式碳弧燈有單弧和雙弧兩種;電弧封閉在一個(gè)PyrexTM球中,這個(gè)球可以具有某些過(guò)濾功能,并可提供一個(gè)無(wú)氧環(huán)境。1930 年發(fā)明了一種開(kāi)放式碳弧燈,即帶CorexR○ 過(guò)濾的阿特拉斯日光碳弧Weather- OmeterR○ ,它可以比自然日光提供更多的
波長(zhǎng)小于300 nm 的紫外線,但是在300 nm- 340 nm 波段上更接近自然光,并且比封閉式碳弧燈在更長(zhǎng)的波段上的偏離性更小。如果不使用過(guò)濾裝置來(lái)進(jìn)行更快速測(cè)
試,那么與戶(hù)外自然測(cè)試相比,某些材料的穩(wěn)定性可能發(fā)生變化。日光碳弧燈使用三對(duì)碳棒,不受空氣流動(dòng)的影響,電弧在碳棒之間旋轉(zhuǎn),以模擬每天的日光變化,弧光由
周?chē)钠矫鍯orex 濾鏡組過(guò)濾。這種燈的紫外線光譜與日光相差較大。它的兩個(gè)強(qiáng)力發(fā)射波段峰值分別在358 nm 和386 nm ,是日光強(qiáng)度的4 倍和20倍。對(duì)于只吸收短波紫外線輻射的材料來(lái)說(shuō),這種光源比日光的老化效果要弱,但是對(duì)于既吸收長(zhǎng)波紫外線又吸收可見(jiàn)光的材料來(lái)說(shuō),這種光源的效果要比日光強(qiáng)。所
以,對(duì)于評(píng)估材料的相對(duì)光穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)(既包括吸收短波紫外線的材料,也包括吸收長(zhǎng)波紫外線的材料) ,與暴露在日光下的老化結(jié)果相比,封閉式碳弧燈的結(jié)果可能會(huì)
不準(zhǔn)確。這兩種碳弧技術(shù)都需要每日更換碳棒和清潔球罩的濾鏡。濾鏡和球罩老化很快,必須定期更換。同時(shí),必須**累積的碳灰。使用碳弧燈的歷史時(shí)間很長(zhǎng),至今在某些測(cè)試中仍舊使用這種光源。而且對(duì)于某些材料來(lái)說(shuō),這種燈的效果與日光的
效果很近似。現(xiàn)在,這種技術(shù)已經(jīng)被氙弧所代替。描述使用碳弧光源的設(shè)備性能的主要文獻(xiàn)是:ISO 4892 - 塑料- 實(shí)驗(yàn)室光源的方法- 第四部分: 開(kāi)放式碳弧燈, ASTMG152 ,使用開(kāi)放式碳弧光源照射非金屬材料的操作方法以及G153 ,使用封閉式碳弧光源照射非金屬材料的操作方法。
熒光紫外線光源         實(shí)驗(yàn)室老化設(shè)備
四腳長(zhǎng)熒光紫外線燈與家用和商用照老化性能,那么這種燈還是很有用的。但是無(wú)法預(yù)測(cè)材料的使用壽命和與自然條件
的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種燈*適合用作通用放映工具,例如,使用人工粗側(cè)檢查總體公式錯(cuò)誤等。總之,這些設(shè)備為潮氣模擬提供了凝結(jié)變化過(guò)程(在無(wú)光情況下) 。測(cè)試表面暴露到一種空氣和水蒸汽的加熱飽和混合環(huán)境中(在黑暗情況下,相對(duì)濕度幾乎達(dá)到100 %) ,而測(cè)試板的背面暴露到正常空氣中,這樣,板的溫度會(huì)降到露點(diǎn)以下,導(dǎo)致在此面上形成水珠(露水) 。紫外線變化過(guò)程和凝結(jié)過(guò)程都的順序和時(shí)間都可人工調(diào)整并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同樣地,在紫外線和凝結(jié)變化過(guò)程中,溫度也可控制(在一定范圍內(nèi)) 。
實(shí)驗(yàn)室老化設(shè)備

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