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紫外耐氣候試驗的原理
閱讀：101 發(fā)布時間：2022-10-17
紫外耐氣候試驗的原理：
紫外光耐氣候試驗設(shè)備是另一種模擬光照的光老化試驗設(shè)備，它主要模擬陽光中的紫外光。同時它還可以再現(xiàn)雨水和露水所產(chǎn)生的破壞。設(shè)備通過將待測材料曝曬放在經(jīng)過控制的陽光和濕氣的交互循環(huán)中，同時提高溫度的方式來進行試驗。設(shè)備采用紫外線熒光燈模擬陽光，同時還可以通過冷凝或噴淋的方式模擬濕氣影響。
只需要幾天或幾周時間，設(shè)備可以再現(xiàn)戶外需要數(shù)月或數(shù)年所產(chǎn)生的破壞。所造成的損害主要包括退色、變色、亮度下降、粉化、龜裂、變模糊、脆化、強度下降及氧化。設(shè)備提供的測試數(shù)據(jù)在對新材料的選擇、對現(xiàn)有材料的改進或評估影響產(chǎn)品耐用性的組成變化等方面有極大的幫助。設(shè)備可以地預(yù)測產(chǎn)品將在戶外遭遇的變化。
盡管紫外光（UV）只占陽光的5％，但是它卻是造成戶外產(chǎn)品耐用性下降的主要光照因素。這是因為陽光的光化學(xué)反應(yīng)影響隨著波長的減少而增加。因此在模擬陽光對材料物理性質(zhì)的破壞影響時，不需要再現(xiàn)整個陽光光譜。在大多數(shù)情況下，只需要模擬短波的UV光即可。紫外光加速耐候試驗機之所以采用UV燈的原因在于它們比其他的燈管更為穩(wěn)定，并且能更好的再現(xiàn)試驗結(jié)果。采用熒光UV燈模擬陽光對物理性質(zhì)的影響，例如亮度下降、龜裂、剝落等方面，是的方法。有幾種不同的UV燈可供選擇。大多數(shù)的這些UV燈主要產(chǎn)生紫外光，而不是可見光和紅外光。燈的主要差別體現(xiàn)在它們在各自波長范圍內(nèi)產(chǎn)生的UV總能量上的不同。不同的燈會產(chǎn)生不同的測試結(jié)果。實際的曝曬應(yīng)用環(huán)境可以提示應(yīng)選用哪種類型的UV燈。
UVA-340，模擬陽光紫外線的選擇
UVA-340可地模擬臨界短波波長范圍的陽光光譜，即波長范圍為295-360nm的光譜，UVA-340只產(chǎn)生在陽光中能找到的UV波長的光譜。
UVB-313，用于zui大程度的加速試驗
UVB-313可以很快地提供試驗結(jié)果。它們所采用的短波長UV比目前地球上通常找到的UV光波更為強烈。盡管這些比自然波長短許多的UV光能夠zui大程度地加速試驗，但它同時也會對某些材料造成不符和實際的退化破壞。
標(biāo)準(zhǔn)定義發(fā)射300nm以下的光能低于總輸出光能2％的一種熒光紫外燈，通常稱為UVA燈；發(fā)射300nm以下的光能大于總輸出光能10％的一種熒光紫外燈，通常稱為UVB燈；
紫外區(qū)分UVA波長范圍為315-400nm；UVB波長范圍為280-315nm；
在戶外的材料與濕氣接觸的時間，每天可以長達(dá)12小時，研究結(jié)果表明造成這種戶外潮濕的主要原因是露水，而不是雨水。紫外光加速耐候試驗機通過一系列的冷凝原理來模擬戶外的濕氣影響。在設(shè)備的冷凝循環(huán)圈中，在箱體的底部有一蓄水箱，并對其進行加熱來產(chǎn)生水汽。熱蒸汽使試驗箱內(nèi)的相對濕度維持在100％，并且保持一個相對高溫。產(chǎn)品的設(shè)計確保測試試件實際上構(gòu)成試驗箱的側(cè)壁，從而試件的背面則暴露在室內(nèi)環(huán)境空氣中。室內(nèi)空氣的冷卻效用導(dǎo)致試件表面溫度下降到低于蒸汽溫度幾度的水平。這一溫差的出現(xiàn)導(dǎo)致試件在整個冷凝循環(huán)過程中，其表面始終有冷凝生成的液態(tài)水。這種冷凝產(chǎn)物是很穩(wěn)定的純凈蒸餾水。這種純凈水提高了試驗的再現(xiàn)率，而同時避免了水漬問題。
由于戶外曝曬接觸潮濕的時間每天可以長達(dá)12小時，因此紫外光加速耐候試驗機的潮濕周期一般持續(xù)幾小時。我們建議每一冷凝周期至少持續(xù)4小時。注意到設(shè)備中的UV曝曬和冷凝曝曬是分別進行的，與實際氣候條件是一致的。
對于某些應(yīng)用過程而言，水噴淋能更好的模擬zui終使用的環(huán)境條件。水噴淋在模擬由于溫度劇變和由于雨水沖刷所造成的機械侵蝕是極其有用的。紫外光加速耐候試驗機/噴淋型就是為再現(xiàn)這種條件而專門設(shè)計的。
由于經(jīng)常遭到來自雨水的沖刷，木材的涂料層，包括油漆和著色劑，會出現(xiàn)相應(yīng)的侵蝕現(xiàn)象。近期研究結(jié)構(gòu)表明，這種雨水沖刷動作可以將材料表面有防降解作用的涂料層沖刷掉，從而將材料本身直接曝曬在UV和水分的破壞性影響之下。這一過程可以重復(fù)多次，從而導(dǎo)致一種材料退化現(xiàn)象，而單靠冷凝方式是無法再現(xiàn)的。
熒光燈的優(yōu)點在于：快速獲得試驗結(jié)果；簡化的光照度控制；穩(wěn)定的光譜；只需很少的維護；價格便宜，運行費用合理。
地球上的陸地只有很少一部分，一大半的面積是海洋，因此海洋氣候是對人類生活和材料產(chǎn)品影響很大的一種氣候環(huán)境。
只需要幾天或幾周時間，設(shè)備可以再現(xiàn)戶外需要數(shù)月或數(shù)年所產(chǎn)生的破壞。所造成的損害主要包括退色、變色、亮度下降、粉化、龜裂、變模糊、脆化、強度下降及氧化。設(shè)備提供的測試數(shù)據(jù)在對新材料的選擇、對現(xiàn)有材料的改進或評估影響產(chǎn)品耐用性的組成變化等方面有極大的幫助。設(shè)備可以地預(yù)測產(chǎn)品將在戶外遭遇的變化。
盡管紫外光（UV）只占陽光的5％，但是它卻是造成戶外產(chǎn)品耐用性下降的主要光照因素。這是因為陽光的光化學(xué)反應(yīng)影響隨著波長的減少而增加。因此在模擬陽光對材料物理性質(zhì)的破壞影響時，不需要再現(xiàn)整個陽光光譜。在大多數(shù)情況下，只需要模擬短波的UV光即可。紫外光加速耐候試驗機之所以采用UV燈的原因在于它們比其他的燈管更為穩(wěn)定，并且能更好的再現(xiàn)試驗結(jié)果。采用熒光UV燈模擬陽光對物理性質(zhì)的影響，例如亮度下降、龜裂、剝落等方面，是的方法。有幾種不同的UV燈可供選擇。大多數(shù)的這些UV燈主要產(chǎn)生紫外光，而不是可見光和紅外光。燈的主要差別體現(xiàn)在它們在各自波長范圍內(nèi)產(chǎn)生的UV總能量上的不同。不同的燈會產(chǎn)生不同的測試結(jié)果。實際的曝曬應(yīng)用環(huán)境可以提示應(yīng)選用哪種類型的UV燈。
UVA-340，模擬陽光紫外線的選擇
UVA-340可地模擬臨界短波波長范圍的陽光光譜，即波長范圍為295-360nm的光譜，UVA-340只產(chǎn)生在陽光中能找到的UV波長的光譜。
UVB-313，用于zui大程度的加速試驗
UVB-313可以很快地提供試驗結(jié)果。它們所采用的短波長UV比目前地球上通常找到的UV光波更為強烈。盡管這些比自然波長短許多的UV光能夠zui大程度地加速試驗，但它同時也會對某些材料造成不符和實際的退化破壞。
標(biāo)準(zhǔn)定義發(fā)射300nm以下的光能低于總輸出光能2％的一種熒光紫外燈，通常稱為UVA燈；發(fā)射300nm以下的光能大于總輸出光能10％的一種熒光紫外燈，通常稱為UVB燈；
紫外區(qū)分UVA波長范圍為315-400nm；UVB波長范圍為280-315nm；
在戶外的材料與濕氣接觸的時間，每天可以長達(dá)12小時，研究結(jié)果表明造成這種戶外潮濕的主要原因是露水，而不是雨水。紫外光加速耐候試驗機通過一系列的冷凝原理來模擬戶外的濕氣影響。在設(shè)備的冷凝循環(huán)圈中，在箱體的底部有一蓄水箱，并對其進行加熱來產(chǎn)生水汽。熱蒸汽使試驗箱內(nèi)的相對濕度維持在100％，并且保持一個相對高溫。產(chǎn)品的設(shè)計確保測試試件實際上構(gòu)成試驗箱的側(cè)壁，從而試件的背面則暴露在室內(nèi)環(huán)境空氣中。室內(nèi)空氣的冷卻效用導(dǎo)致試件表面溫度下降到低于蒸汽溫度幾度的水平。這一溫差的出現(xiàn)導(dǎo)致試件在整個冷凝循環(huán)過程中，其表面始終有冷凝生成的液態(tài)水。這種冷凝產(chǎn)物是很穩(wěn)定的純凈蒸餾水。這種純凈水提高了試驗的再現(xiàn)率，而同時避免了水漬問題。
由于戶外曝曬接觸潮濕的時間每天可以長達(dá)12小時，因此紫外光加速耐候試驗機的潮濕周期一般持續(xù)幾小時。我們建議每一冷凝周期至少持續(xù)4小時。注意到設(shè)備中的UV曝曬和冷凝曝曬是分別進行的，與實際氣候條件是一致的。
對于某些應(yīng)用過程而言，水噴淋能更好的模擬zui終使用的環(huán)境條件。水噴淋在模擬由于溫度劇變和由于雨水沖刷所造成的機械侵蝕是極其有用的。紫外光加速耐候試驗機/噴淋型就是為再現(xiàn)這種條件而專門設(shè)計的。
由于經(jīng)常遭到來自雨水的沖刷，木材的涂料層，包括油漆和著色劑，會出現(xiàn)相應(yīng)的侵蝕現(xiàn)象。近期研究結(jié)構(gòu)表明，這種雨水沖刷動作可以將材料表面有防降解作用的涂料層沖刷掉，從而將材料本身直接曝曬在UV和水分的破壞性影響之下。這一過程可以重復(fù)多次，從而導(dǎo)致一種材料退化現(xiàn)象，而單靠冷凝方式是無法再現(xiàn)的。
熒光燈的優(yōu)點在于：快速獲得試驗結(jié)果；簡化的光照度控制；穩(wěn)定的光譜；只需很少的維護；價格便宜，運行費用合理。
地球上的陸地只有很少一部分，一大半的面積是海洋，因此海洋氣候是對人類生活和材料產(chǎn)品影響很大的一種氣候環(huán)境。
北京中科環(huán)試儀器有限公司 （技術(shù)部）
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