氙灯老化机如何最佳的模拟户外太阳光等因素对材料的老化
仪器信息网 · 2012-11-13 08:41 · 53562 次点击
自从1918年第一台碳弧灯阳光模拟机发明到后来的氙灯和紫外老化箱,人们开始确立了氙灯老化箱在光老化耐候试验的重要地位。如下,我们将对美国Q-Lab公司生产的Q-SUN氙灯老化机做一个简介,通过这台国内最常见品牌的介绍,让更多人认识氙灯老化机如何最佳的模拟户外太阳光等因素对材料的老化。
Q-SUN氙灯老化箱有Q-SUNXe-1台式机和Xe-3柜式机。而Q-SUNXe-3-HS又是目前国内外最常用的型号之一,因为Xe-3-HS具备了耐候试验中最常见的条件设置和控制要求的功能,即太阳光、温度、潮湿(雨水喷淋和湿度)模拟和控制。太阳光模拟:氙弧光灯检测设备被认为可最好的来模拟太阳光的所有光谱,因为它们可产生紫外线,可见光和红外线。了解氙弧光灯光谱有两个因素较复杂:滤光系统和光源稳定性。氙弧光灯产生的光谱必须经过滤来减少不想要的光谱成分。使用不同类型的玻璃滤光器可得到不同的光谱。滤光器的使用取决于被测材料和最终使用的应用。不同的过滤类型过滤的紫外线的短波段的量不同,这将在很大程度上影响退化的速度和类型。有三种类型的经常使用的滤光器:日光,窗玻璃,波长范围大的紫外线。从图8到图10展示了这些滤光器产生的光谱,同时也展示了从295nm到400nm之间的紫外线短波段的一些光谱的放大图。照度控制:
氙弧光灯检测设备一般装备有一个照度控制系统。Q-Sun氙灯老化箱使用的日光眼系统如图11所示。在氙弧光灯测试系统内,照度控制非常重要,因为氙弧光灯本身的光谱稳定性不如荧光紫外线灯的好。图12展示了一只新灯和一只已使用过1000h的灯的光谱之间的差异。很显然,在长波段,光谱随时间发生严重的变化。然而,当这些数据描绘为随时间而变的百分比变化时(如图13所示),在光谱的紫外线短波段发生的相似的漂移也看起来很明显。不过,控制器在维持光谱在340nm控制点时的稳定性方面做的非常好。因老化而产生的光谱变化是氙弧光灯固有的特性。然而,有些方法可用来补偿这一变化。例如,为了减小灯老化的影响,可以更加频繁的换灯。同时,在340nm或420nm利用传感器来控制照度,那么在一个特定区域,光谱的变化量将达到最小。尽管因灯老化会引起光谱漂移,氙弧光灯在抗老化和光稳定性的测试中已被证明是一种合适的且实际的光源。潮湿模拟:大多数氙弧光灯检测设备通过水喷溅或湿度控制系统来模拟潮湿作用的影响。水喷溅的局限性是当温度较低的水喷溅到温度较高的被测样品上,样品的温度也将随之降低。这就可能减慢了退化的速度。然而,水喷溅在模拟热震动和机械腐蚀方面做的相当好。在氙测试系统中,为了防止水玷污高纯度的水是非常必要的。此外,值得注意的是,Q-Lab公司的Q-SUN氙灯老化箱的标准样品托盘一般被设计上与水平成5度左右的倾角,有利于形成潮湿作用的水分的保持,这是旋转式氙灯老化箱所不具备的优势之一。因为温度会影响某些室内物品,比如一些纺织品或油墨发生退化的类型和速度,在许多测试说明书中都建议控制相对湿度。Q-Sun氙灯老化箱适合任意的相对湿度控制。过滤器:装备有日光过滤器的Q-Sun氙灯老化箱和太阳光之间的比较。日光过滤器通常被用来模拟室外暴露。它们能完美地模拟自然太阳光的所有光谱,并被推荐来研究与自然老化过程有关的值。
无论何种氙灯老化箱设备,具备了以上这些功能和控制能力,我们日常身边那些大部分材料的耐候试验就可以开始有效实施了。