碳(tan)弧(hu)老化試(shi)驗(yan)箱對於老化測(ce)試(shi)的價(jia)值

塗(tu)料(liao)、塑(su)料(liao)和其(qi)他(ta)有機材料(liao)暴露在(zai)自然(ran)氣候條件和(he)光(guang)照輻射下經(jing)壹(yi)段(duan)時間(jian)會(hui)出現失(shi)光(guang)、褪色(se)、泛黃、剝(bo)落(luo)、開(kai)裂(lie)、喪(sang)失(shi)拉伸強度和(he)整層(ceng)脫落(luo)等現(xian)象(xiang)。即(ji)使 是室(shi)內(nei)光(guang)線或者透過(guo)窗玻璃(li)的陽光(guang)也(ye)會(hui)對諸如(ru)顏(yan)料(liao)或染料(liao)之(zhi)類的物質造(zao)成損害。因(yin)而(er)對於戶(hu)外(wai)使用的塗料(liao)，如(ru)建(jian)築外(wai)用塗(tu)料(liao)和汽(qi)車塗料(liao)，耐候性和耐(nai)光(guang)性是(shi)zui重(zhong)要的 檢測(ce)項(xiang)目(mu)。

雖然大家(jia)都認(ren)同塗料(liao)的耐候性和耐(nai)光(guang)性很(hen)重(zhong)要，但(dan)對什麽是它(ta)們的測(ce)試(shi)方(fang)法卻(que)各(ge)執己見。國(guo)內(nei)外(wai)現(xian)在(zai)評價(jia)塗料(liao)耐候性和耐(nai) 光(guang)性的方法也(ye)很(hen)多。而(er)普遍(bian)采用的有自然(ran)氣候老化試(shi)驗(yan)、氙(xian)弧(hu)燈(deng)照射、或碳(tan)弧(hu)燈(deng)照射、紫外(wai)光(guang)燈(deng)照射等人工(gong)加速(su)氣候老化試(shi)驗(yan)的方法。本(ben)文將(jiang)探(tan)討如(ru)何選(xuan)擇(ze)合適(shi)的測(ce) 試(shi)方(fang)法。

壹(yi)、自然(ran)氣候老化試(shi)驗(yan)
自然(ran)氣候老化試(shi)驗(yan)方(fang)法是(shi)國(guo)內(nei)外(wai)廣(guang)泛采用的方法。其(qi)主(zhu)要原(yuan)因(yin)是自然(ran)氣候老化實(shi)驗(yan)結(jie)果更(geng)符(fu)合(he)實際，所需(xu)的費(fei)用較(jiao)低而(er)且操(cao)作(zuo)簡(jian)單(dan)方便(bian)。雖然(ran)我(wo)們(men)可以(yi)在(zai)任何地(di)方進(jin)行自然(ran)氣候老化試(shi)驗(yan)，但(dan)上(shang)比較認(ren)可的試(shi)驗(yan)場地(di)是美(mei)國(guo)的佛羅(luo)裏達(da)，因為其(qi)陽(yang)光(guang)充足。
但(dan)自然(ran)氣候老化試(shi)驗(yan)的不足(zu)之(zhi)處(chu)是(shi)試(shi)驗(yan)需(xu)要的時間(jian)長(chang)，試(shi)驗(yan)人員(yuan)可(ke)能(neng)沒有這(zhe)麽多年(nian)的時間(jian)等(deng)待壹(yi)個產品(pin)的測(ce)試(shi)結(jie)果。另(ling)外(wai)，即(ji)使是佛羅(luo)裏達(da)，氣候不可(ke)能(neng)年(nian)復壹(yi)年(nian)的*相同，故(gu)試(shi)驗(yan)結(jie)果的再(zai)現(xian)性也(ye)不理(li)想(xiang)。

二、氙(xian)弧(hu)輻射試(shi)驗(yan)
氙(xian)弧(hu)輻射試(shi)驗(yan)被認(ren)為是zui能(neng)模(mo)擬全太陽(yang)光(guang)譜(pu)的試(shi)驗(yan)，因(yin)為它能(neng)產生(sheng)紫外(wai)光(guang)、可見光(guang)和紅(hong)外(wai)光(guang)。正因(yin)為如(ru)此(ci)，在(zai)國(guo)內(nei)外(wai)被認(ren)為是zui廣泛采用的方法。GB/T1865-1997(等(deng)同於IS0113411:1994)詳(xiang)細(xi)地(di)介(jie)紹(shao)了(le)這(zhe)種(zhong)方法。
但(dan)這(zhe)種(zhong)方法也(ye)有它的局(ju)限性，即(ji)氙(xian)弧(hu)燈(deng)光(guang)源(yuan)穩定(ding)性(xing)及(ji)由此(ci)帶(dai)來的試(shi)驗(yan)系(xi)統(tong)的復雜(za)性。氙(xian)弧(hu)燈(deng)光(guang)源(yuan)必(bi)須經(jing)過過濾(lv)以(yi)減少(shao)不期(qi)望的輻射。為達(da)到(dao)不同的輻照度分布可有 多種(zhong)過濾(lv)玻璃(li)類型(xing)供(gong)選(xuan)擇(ze)。選(xuan)用何種(zhong)玻璃(li)取決(jue)於被測(ce)試(shi)材(cai)料(liao)類型(xing)及(ji)其(qi)zui終用途(tu)。改變(bian)過(guo)濾(lv)玻璃(li)可(ke)以(yi)改變(bian)透過(guo)的短波(bo)長(chang)紫外(wai)光(guang)類型(xing)，從而(er)改變(bian)材(cai)料(liao)遭受(shou)破壞的速度和(he)類 型(xing)。通(tong)常(chang)運用的過濾有3種(zhong)類型(xing)：日(ri)光(guang)、窗玻璃(li)和(he)擴展的紫外(wai)光(guang)類型(xing)(國(guo)標(biao)GB/T1865-1997中提到(dao)的方法1和(he)方法2對應於前兩(liang)種(zhong)類型(xing))。
典(dian)型(xing)的氙(xian)弧(hu)輻射都配(pei)備壹(yi)個輻照度控(kong)制(zhi)系統(tong)。輻(fu)照度控(kong)制(zhi)系統(tong)在(zai)氙(xian)弧(hu)輻射試(shi)驗(yan)中很重(zhong)要，因(yin)為氙(xian)弧(hu)燈(deng)光(guang)源(yuan)的光(guang)譜(pu)自身(shen)內(nei)在(zai)穩定(ding)性(xing)就(jiu)比(bi)熒(ying)光(guang)紫外(wai)燈(deng)光(guang)的光(guang)譜(pu)差(cha)。國(guo)外(wai) 有人考察(cha)了壹(yi)盞新氙(xian)弧(hu)燈(deng)和(he)壹(yi)盞用過(guo)1000h的舊氙(xian)弧(hu)燈(deng)光(guang)譜(pu)的區(qu)別(bie)。結果發(fa)現(xian)，光(guang)譜(pu)能(neng)量分布不但(dan)在(zai)光(guang)源(yuan)的長(chang)波長(chang)範圍(wei)隨燈(deng)的使用時(shi)間(jian)延(yan)長(chang)變(bian)化(hua)顯(xian)著(zhu)，而(er)且在(zai)短 波(bo)長(chang)的範圍內(nei)也(ye)有明顯變(bian)化(hua)。這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)引(yin)起(qi)的原因是(shi)氙(xian)弧(hu)燈(deng)的老化，是(shi)它的自身(shen)內(nei)在(zai)特(te)性。
對這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)也(ye)可(ke)采取多種(zhong)補救(jiu)措施(shi)。例(li)如(ru)提(ti)高(gao)更換燈(deng)管(guan)的頻(pin)度以(yi)減輕(qing)燈(deng)光(guang)老化(hua)的影(ying)響。或者可(ke)用傳感器控(kong)制(zhi)輻照度。盡(jin)管(guan)存(cun)在(zai)因燈(deng)老(lao)化(hua)引(yin)起(qi)的光(guang)譜(pu)能(neng)量分布變(bian)化(hua)，氙(xian)弧(hu)燈(deng)仍(reng)不失(shi)作(zuo)為耐候性和耐(nai)日(ri)光(guang)照射試(shi)驗(yan)的壹(yi)種(zhong)可靠的和反映(ying)實(shi)際的光(guang)源(yuan)。
大多數(shu)氙(xian)弧(hu)輻射試(shi)驗(yan)在(zai)模(mo)擬潤濕條(tiao)件時(shi)采用水(shui)噴(pen)淋和(he)/或溫(wen)度(du)自動控(kong)制(zhi)系統(tong)(國(guo)標(biao)GB/T1865-1997提(ti)出(chu)的"表面用水(shui)噴(pen)淋")。水(shui)噴(pen)淋方(fang)法的局(ju)限是當(dang)溫(wen)度(du)相對較(jiao)低(di)的水噴(pen)到(dao)溫(wen)度(du)相對較(jiao)高(gao)的試(shi)板(ban)上(shang)時，試(shi)板(ban)會冷卻(que)下來(lai)，這(zhe)會(hui)使材料(liao)遭破壞的過程減(jian)緩。
在(zai)氙(xian)弧(hu)輻射試(shi)驗(yan)中，要求(qiu)使用高(gao)純(chun)度的水以(yi)防止試(shi)板(ban)表面形(xing)成沈積物。因此(ci)運行費(fei)用較(jiao)高(gao)。

三、碳(tan)弧(hu)老化試(shi)驗(yan)
符(fu)合(he)標(biao)準(zhun)：
ISO AATCCASTMJIS A 1415 JIS L 0842
適(shi)用範(fan)圍：
碳(tan)弧(hu)老化試(shi)驗(yan)箱作(zuo)為加速(su)日(ri)曬(shai)色(se)牢(lao)度測(ce)試(shi)的儀器,已(yi)被廣泛接(jie)受,該(gai)儀器用於測(ce)試(shi)不同材料(liao)和產(chan)品(pin)的對光(guang)的老化。適(shi)用於纖(xian)維(wei)紡(fang)織品(pin)、建築材料(liao)、筆(bi)記本(ben)、常(chang)用辦(ban)公(gong)用品(pin)等領域(yu)，適(shi)用於多種(zhong)日曬(shai)色(se)牢(lao)度的測(ce)試(shi)標(biao)準(zhun)。

四(si)、紫外(wai)光(guang)燈(deng)照射試(shi)驗(yan)
紫外(wai)光(guang)燈(deng)照射老化試(shi)驗(yan)利用熒(ying)光(guang)紫外(wai)光(guang)燈(deng)模(mo)擬太陽(yang)光(guang)對耐(nai)久(jiu)性(xing)材(cai)料(liao)的破壞性作(zuo)用。這(zhe)與前面提(ti)到(dao)的氙(xian)弧(hu)燈(deng)有區(qu)別(bie)，熒(ying)光(guang)紫外(wai)燈(deng)在(zai)電學原(yuan)理上(shang)與普通(tong)的照明用冷光(guang)日光(guang)燈(deng)相似(si)，但能(neng)生(sheng)成更(geng)多的紫外(wai)光(guang)而(er)非可見光(guang)或紅(hong)外(wai)光(guang)線。
對於不同的曝(pu)曬(shai)應用，有不同類型(xing)的具(ju)有不同光(guang)譜(pu)的燈(deng)供(gong)選(xuan)擇(ze)。UVA-340型(xing)的燈(deng)在(zai)主要的短波(bo)長(chang)紫外(wai)光(guang)光(guang)譜(pu)範(fan)圍(wei)能(neng)很好(hao)地(di)模(mo)擬太陽(yang)光(guang)。UVA-340燈(deng)的 光(guang)譜(pu)能(neng)量分布(SPD)與從太陽(yang)光(guang)譜(pu)中360nm處分出的光(guang)譜(pu)圖很近(jin)似(si)。UV-B型(xing)燈(deng)也(ye)是(shi)通常(chang)使用的加速(su)人工(gong)氣候老化試(shi)驗(yan)用燈(deng)。它(ta)比(bi)UV-A型(xing)燈(deng)對材(cai)料(liao)的 破壞速度更快，但其(qi)比(bi)360 nm更(geng)短的波長(chang)能(neng)量輸出對很(hen)多材(cai)料(liao)會造(zao)成偏(pian)離(li)實(shi)際的試(shi)驗(yan)結(jie)果。
輻(fu)照度(光(guang)強度)控(kong)制(zhi)對於獲(huo)得準(zhun)確(que)而(er)有重(zhong)現(xian)性(xing)的結 果是(shi)很(hen)有必(bi)要的。大多數(shu)紫外(wai)光(guang)老化(hua)試(shi)驗(yan)裝(zhuang)置(zhi)都(dou)配備了輻(fu)照度控(kong)制(zhi)系統(tong)。這(zhe)些(xie)的輻照度控(kong)制(zhi)系統(tong)使用戶(hu)做試(shi)驗(yan)時(shi)能(neng)選(xuan)擇(ze)輻照度量。通過(guo)反饋(kui)控(kong)制(zhi)系統(tong)，輻(fu)照度能(neng) 被連續(xu)和(he)自動地(di)監控(kong)並(bing)地(di)得到(dao)控(kong)制(zhi)。控(kong)制(zhi)系統(tong)通(tong)過調(tiao)節燈(deng)管(guan)的功率而(er)自動地(di)對因(yin)燈(deng)管(guan)老(lao)化(hua)或其(qi)他(ta)原因(yin)造(zao)成的照度不足(zu)進(jin)行補償(chang)。
熒(ying)光(guang)紫外(wai)光(guang)燈(deng)因(yin)自身(shen)內(nei)在(zai)的光(guang)譜(pu)穩定(ding)性(xing)使輻照度控(kong)制(zhi)簡(jian)單(dan)化。所(suo)有的燈(deng)源(yuan)隨時(shi)間(jian)老(lao)化都會(hui)變(bian)弱。但熒(ying)光(guang)燈(deng)與其(qi)他(ta)類型(xing)的燈(deng)不同，它的光(guang)譜(pu)能(neng)量分布不會(hui)隨時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)。這(zhe)壹(yi)特(te)點提(ti)高(gao)了試(shi)驗(yan)結(jie)果的重(zhong)現(xian)性(xing)，因(yin)而(er)也(ye)是(shi)壹(yi)大優勢(shi)。
有試(shi)驗(yan)表(biao)明，壹(yi)盞使用了(le)2h的燈(deng)和(he)壹(yi)盞使用了(le)5 600h的燈(deng)在(zai)配備了(le)輻照度控(kong)制(zhi)的老化試(shi)驗(yan)系(xi)統(tong)中的輸出功率無(wu)明顯區(qu)別(bie)，輻照度控(kong)制(zhi)裝置(zhi)能(neng)夠維(wei)持光(guang)強度的恒定(ding)。此(ci)外(wai)，它(ta)們的光(guang)譜(pu)能(neng)量的分布也(ye)無(wu)變(bian)化(hua)，這(zhe)同氙(xian)弧(hu)燈(deng)有很大區(qu)別(bie)。
使用紫光(guang)燈(deng)老(lao)化(hua)試(shi)驗(yan)的壹(yi)個主要優(you)勢(shi)在(zai)於它能(neng)夠模(mo)擬較為符合實際(ji)的室外(wai)潮(chao)濕環(huan)境對材(cai)料(liao)的破壞作(zuo)用。材(cai)料(liao)置(zhi)於室外(wai)時(shi)，據統(tong)計(ji)每(mei)天(tian)至(zhi)少有12 h頻(pin)繁(fan)地(di)遭受(shou)潮(chao)濕作(zuo)用。因(yin)為這(zhe)種(zhong)潮(chao)濕作(zuo)用大多表(biao)現(xian)為凝露的形(xing)式(shi)，因而(er)在(zai)加速(su)人工(gong)氣候老化試(shi)驗(yan)中采用壹(yi)個特(te)殊(shu)的冷凝(ning)原理來(lai)模(mo)仿室外(wai)潮(chao)濕。
在(zai)這(zhe)樣(yang) 的冷凝(ning)循環過(guo)程(cheng)中，要加熱(re)試(shi)驗(yan)箱底(di)部(bu)的水槽以(yi)產生(sheng)蒸(zheng)汽(qi)。熱(re)蒸汽(qi)保持試(shi)驗(yan)箱的環境在(zai)高(gao)溫(wen)下有100％相對濕度(du)。試(shi)驗(yan)箱設(she)計(ji)時，要使試(shi)板(ban)實際上(shang)構成試(shi)驗(yan)箱的側 壁。這(zhe)樣(yang)試(shi)板(ban)的背面暴露在(zai)室溫(wen)的室內(nei)空氣下。室(shi)內(nei)空氣的冷卻(que)作(zuo)用使被測(ce)的試(shi)板(ban)表面的溫(wen)度(du)比(bi)蒸(zheng)汽(qi)溫(wen)度(du)降(jiang)低(di)幾(ji)度。這(zhe)幾(ji)度的溫(wen)差(cha)可使水在(zai)冷凝(ning)循環過(guo)程(cheng)中連續不斷 地(di)降到(dao)被測(ce)試(shi)表(biao)面。
如(ru)此(ci)產(chan)生(sheng)的冷凝(ning)水是性(xing)質(zhi)穩定(ding)的、純(chun)凈蒸(zheng)餾水。這(zhe)種(zhong)水能(neng)提高(gao)實驗(yan)結(jie)果的重(zhong)現(xian)性(xing)，排除(chu)水(shui)沈積物汙(wu)染問題並且(qie)簡(jian)化(hua)試(shi)驗(yan)設(she)備(bei)安裝和操(cao)作(zuo)。
因(yin)為材料(liao)在(zai)室外(wai)受(shou)潮(chao)的時間(jian)壹(yi)般很(hen)長(chang)，所以(yi)典型(xing)的循環冷凝(ning)系統(tong)zui少(shao)要有4 h的試(shi)驗(yan)時(shi)間(jian)。冷凝(ning)過程在(zai)加溫(wen)條(tiao)件(jian)下進(jin)行(50℃)，就會大大地(di)加快潮(chao)濕對材(cai)料(liao)的破壞速度。長(chang)時間(jian)的、加熱(re)條件下進(jin)行的冷凝(ning)循環比(bi)其(qi)他(ta)諸如(ru)水(shui)噴(pen)淋、浸(jin)漬和(he) 其(qi)他(ta)高(gao)濕度(du)環境的方法更(geng)能(neng)有效地(di)再(zai)現(xian)潮(chao)濕環(huan)境破壞材料(liao)的現象(xiang)。

四、結(jie) 語
雖然(ran)國(guo)標(biao)規(gui)定(ding)且(qie)國(guo)內(nei)目(mu)前通(tong)行的耐老化(hua)試(shi)驗(yan)方(fang) 法是(shi)氙(xian)弧(hu)輻射，但在(zai)國(guo)外(wai)氙(xian)弧(hu)輻射和紫外(wai)光(guang)老化(hua)試(shi)驗(yan)都(dou)是(shi)應用廣(guang)泛的試(shi)驗(yan)方(fang)法。這(zhe)兩(liang)種(zhong)方法是(shi)基(ji)於*不同的原理。氙(xian)燈(deng)照射試(shi)驗(yan)箱仿制全部(bu)的太陽(yang)光(guang)譜(pu)，包(bao)括紫外(wai) 光(guang)、可見光(guang)和紅(hong)外(wai)光(guang)，其(qi)目(mu)的是模(mo)擬太陽(yang)光(guang)。而(er)紫外(wai)光(guang)老化(hua)試(shi)驗(yan)並(bing)不企(qi)圖仿制太陽(yang)光(guang)線，而(er)只(zhi)是(shi)模(mo)仿太陽(yang)光(guang)的破壞效果。它(ta)是(shi)基(ji)於這(zhe)樣(yang)的原理，長(chang)期(qi)在(zai)室外(wai)暴露的耐 久(jiu)性(xing)材(cai)料(liao)，受短波(bo)紫外(wai)光(guang)照射引(yin)起(qi)的老化損害zui大.
另外(wai)，即(ji)便(bian)是(shi)在(zai)自然(ran)氣候下進(jin)行老化試(shi)驗(yan)，還(hai)有壹(yi)種(zhong)加速(su)的方法，就(jiu)是將(jiang)被測(ce)試(shi)樣(yang)板(ban)裝在(zai)能(neng)隨太陽(yang) 升起(qi)降(jiang)落(luo)而(er)轉動的樣(yang)板(ban)架，使樣(yang)板(ban)大部(bu)分時間(jian)保持被陽光(guang)直射(she)的狀態(tai)，以(yi)獲(huo)得加速(su)試(shi)驗(yan)結(jie)果。20世(shi)紀80年(nian)代(dai)前采用碳(tan)弧(hu)燈(deng)或直(zhi)接(jie)用紫外(wai)燈(deng)照射，進(jin)行平行(xing)試(shi)驗(yan)， 也(ye)可(ke)縮(suo)短檢(jian)驗(yan)周(zhou)期(qi)，究(jiu)竟哪(na)種(zhong)試(shi)驗(yan)方(fang)法是(shi)的呢(ne)?沒有簡(jian)單(dan)的答(da)案。選(xuan)擇(ze)哪(na)種(zhong)方法取決(jue)於要測(ce)試(shi)的材料(liao)，材料(liao)的zui終應用場合，所關心的材料(liao)遭破壞的模(mo)式和(he)財(cai)力(li) 等方(fang)面的因素(su)。

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