如何選擇加速耐候老化試驗箱

一．封閉式碳弧燈
這種燈已使用大約70年之久了，在1918年先使用在紡織品曝曬牢度試驗，成為AATCC（AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists）的光源，現(xiàn)在許多舊的規(guī)范仍要求用它。
封閉式碳弧燈由一隊碳棒組成，這碳棒密封在一金屬氣體檢塊板（metalgascheckplate）和硼硅玻璃球形成的氣密封套中，當(dāng)電流在碳棒之間流過，產(chǎn)生弧光。由于碳電極的成份，決定它燃燒時產(chǎn)生的光的品質(zhì)，對碳棒的任何改變將改變它們的光譜能量分布（SPD），從而改變測試條件。
封閉式碳弧燈的SPD顯示，它的主要能量集中在3個相當(dāng)窄的波帶中。在低于345nm處還有相對小的能量可采用，在這一段聚合物有大吸收靈敏度。但封閉碳弧燈的光譜功率分布與自然日光相差較大。碳弧燈既沒有自然日光中的短波紫外輻射，在400~800nm間也沒有日光的高強度能量。由于這種燈在光譜上與日光存在較大差異，要比較自然氣候老化和使用碳弧燈的實驗室老化相關(guān)性就困難了。

二．熒光紫外燈
在理論上進短波能量是主要的。如果它的很少能量就能導(dǎo)致材料的老化。為什么不顯著增加這能量，達到快速試驗的效果呢？比較FS-40熒光燈的SPD和Florida太陽光的SPD，可以看出達到了增加紫外線能量的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，不僅是UV能量水平增加，而且光譜范圍也增加到自然光中沒有的UV能量。這能量分布的急劇改變可以使許多產(chǎn)品加速損壞。
由于熒光裝置中存在在地球表面測量時自然日光中沒有的輻射能量，熒光裝置可以引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外，沒有高于375nm的能量，這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會使曝曬在自然日光下那樣變化。
由于這些固有缺陷，不僅在光譜分布上，而且還有無法控制的其他因素，從而得出不規(guī)則的結(jié)果。宏展儀器公司一般不考慮使用這種光源。我們認(rèn)為它的主要用途是作為一個紫外篩選裝置，限于質(zhì)量控制應(yīng)用。

三．日光碳弧燈
日光碳弧燈與封閉碳弧燈一樣是星期老化試驗使用的光源，早始于1933年。弧光在三隊碳棒中的一對產(chǎn)生，用八塊玻璃濾光片環(huán)繞弧燈，它主要用在涂料工業(yè)中，許多規(guī)范中規(guī)定使用此種光源。
由于封閉碳弧燈的缺陷，日光碳弧燈碳棒的成份改變，使它的SPD較類似于日光方面有明顯的改進。但是與日光的SPD比較在350nm和50nm之間的很大差別仍可引起相關(guān)性差。

四．氙弧燈
新的，也是好的光源是氙弧燈，它在50年代次引入使用時為空氣冷卻系統(tǒng)，隨后在60年代使用水冷。這種光源對本世紀(jì)初形成加速老化的原始概念時期使用密封碳弧燈加速老化試驗裝置以很大沖擊。
無論是空氣冷卻還是水冷卻，氙燈都有相同的基本光譜能量分布（SPD），冷卻的方式不同，則燈的源光玻璃裝置和結(jié)構(gòu)不同。下面我們只限于討論宏展儀器產(chǎn)品采用的水冷系統(tǒng)。
水冷氙燈系統(tǒng)由石英，燃燒管，內(nèi)，外濾光裝置和不銹鋼裝配組件組成，不銹鋼部件使各部份裝配成一個系統(tǒng)。安裝后，將去離子水或蒸餾水泵入這系統(tǒng)冷卻燈管和吸收長波紅外能量。當(dāng)用硼硅玻璃，內(nèi)，外濾光時，氙燈系統(tǒng)近似于自然日光，將外濾光玻璃該為鈉鈣玻璃，則接近經(jīng)過玻璃窗過濾后的自然日光。

溫度控制
簡單的加速老化反應(yīng)的方法是加熱，但必須小心調(diào)整溫度不超過導(dǎo)致不同試驗結(jié)果的溫度點。原油精練是一個例子，在蒸餾過程中要加熱，當(dāng)小心地調(diào)整控制加熱時，原油可分解為它的各種成份，但加太多熱就將發(fā)生大災(zāi)難。
相類似，加速老化程序中，在錯誤的溫度上試驗將引起不規(guī)則的實驗結(jié)果。所以重要的是要知道終產(chǎn)品使用溫度是多少，以便將他們編入加速試驗周期程序。
傳統(tǒng)上，用一個黑板溫度計測量試驗溫度。在理論上，黑板溫度代表大的樣品溫度。雖然在傳感器的結(jié)構(gòu)上有某些不同意見，溫度控制的重要性是一致*的。
在美國，實際上所有老化試驗規(guī)范都按ASTM建議實行的G26和G23所說明的要求使用黑板溫度。一個例外是ASTMG53，這里使用熒光裝置，使用一不同幾何結(jié)構(gòu)的溫度計。
在德國，通過他們的標(biāo)準(zhǔn)組織DIN發(fā)展了一種用于塑料工業(yè)的不同溫度計，他們認(rèn)為裝在金屬板上的傳感器不能準(zhǔn)確代表塑料的溫度，所以建議要用一個裝在塑料物體上的傳感器。這種溫度計也能用在AtlasC系列儀器中。
傳感器裝在與樣品相連的曝露架上，并通過一采集系統(tǒng)達到電子系統(tǒng)，連續(xù)控制和監(jiān)視溫度。

亮/暗周期
交替亮/暗周期是多數(shù)老化試驗循環(huán)的一個重要部份，已被證明對汽車內(nèi)部的裝備，飾物產(chǎn)品試驗很有意義。在暗周期，儀器可以編程設(shè)置到類似在晚上一個汽車中的高濕度情況或與對產(chǎn)品背面噴水結(jié)合在油漆板？？？？撒謊能夠產(chǎn)生結(jié)露。
某些儀器旋轉(zhuǎn)樣品，使樣品對光源旋轉(zhuǎn)，交替地面向光或背向光，這雖然使樣品的類似亮/暗的狀態(tài)，它并沒有使樣品于不同的濕度和溫度條件，樣品基本上仍保留在與樣品面對光時的相同環(huán)境條件，不同的只是樣品沒有被輻射。為了有一個真實的亮/暗條件，光源以某個預(yù)定的時間間隔，周期的開和關(guān)。在亮/暗時期儀器必須有獨立的溫度和濕度控制。

輻射的檢測和控制
在我們前面討論光源時，已知光源的質(zhì)量在設(shè)計一加速老化試驗程序中是極為重要的，必須記住大多數(shù)試驗是要模擬戶外自然條件，所以光源應(yīng)當(dāng)盡可能緊密近似自然日光。記住，將材料在一個不是終使用所經(jīng)受的環(huán)境中，可能產(chǎn)生反常的結(jié)果。

我們對四種光源的簡短選擇已清楚說明配有硼硅玻璃內(nèi)，外濾光套的氙燈是自然光的好模擬裝置。所以宏展儀器選擇集中它的技術(shù)在氙燈系統(tǒng)上。

改變達到樣品的輻射能量的質(zhì)量，可以通過改變內(nèi)，外濾光套。例如，將外濾光套的硼硅玻璃該為鈉鈣玻璃，將使輻射類似無過濾的日光改變成過濾過的日光。用石英代替內(nèi)玻璃套，保留硼硅玻璃作為外玻璃套，將稍增加短波（UVB）能量而不犧牲光譜的分布。內(nèi)，外玻璃套都該為石英，產(chǎn)生的UV輻射可低到180nm，所以氙燈系統(tǒng)非常靈活。

我們已討論了光的質(zhì)量，數(shù)量的重要，自然會產(chǎn)生這樣的問題：如何能控制這兩個重要因素？我們已說過改變用在氙燈的濾光套可以改變光的質(zhì)量，也即SPD可以改??光玻璃在陽光下老化的作用，如何能保證在整個試驗時間樣品到相同的能量水平。

為了達到恒定的輻射，宏展儀器的Q8-SUN/CI（ConstantIrradiance）系列儀器中裝有窄帶光監(jiān)視器。這系統(tǒng)接收氙燈的輻射能量通過一石英光棒傳到測試室外的一個檢測盒。在檢測盒中先通過一窄帶濾光片（340nm或420nm）后照射到光電檢測器上，變換為電信號，該信號送到檢測電路與設(shè)定值比較，如果測量值小于設(shè)定值，也即輻射低于要求的水平，功率調(diào)整器接受控制信號增加燈管的功率，使輻射達到設(shè)定點。如果輻射高于要求的水平，系統(tǒng)將自動減小功率，直到輻射到達設(shè)定點。

后請記住，在選擇一個加速老化儀中重要的因素是您所要評價的產(chǎn)品的知識。這是設(shè)計實驗室加速老化試驗程序使實現(xiàn)和終實際使用條件下將發(fā)生的結(jié)果有好相關(guān)的總依據(jù)。