自從1918年**臺碳弧燈陽光模擬機發明到后來的氙燈和紫外老化箱,人們開始確立了氙燈老化箱在光老化耐候試驗的重要地位。如下,我們將對美國Q-Lab公司生產的Q-SUN氙燈老化機做一個簡介,通過這臺國內*常見品牌的介紹,讓更多人認識氙燈老化箱如何*佳的模擬戶外太陽光等因素對材料的老化。
Q-SUN氙燈老化箱有Q-SUN Xe-1臺式機和Xe-3柜式機。而Q-SUN Xe-3-HS又是目前國內外*常用的型號之一,因為Xe-3-HS具備了耐候試驗中*常見的條件設置和控制要求的功能,即太陽光、溫度、潮濕(雨水噴淋和濕度)模擬和控制。
太陽光模擬:
氙弧光燈檢測設備被認為可*好的來模擬太陽光的所有光譜,因為它們可產生紫外線,可見光和紅外線。了解氙弧光燈光譜有兩個因素較復雜:濾光系統和光源穩定性。
氙弧光燈產生的光譜必須經過濾來減少不想要的光譜成分。使用不同類型的玻璃濾光器可得到不同的光譜。濾光器的使用取決于被測材料和*終使用的應用。不同的過濾類型過濾的紫外線的短波段的量不同,這將在很大程度上影響退化的速度和類型。有三種類型的經常使用的濾光器:日光,窗玻璃,波長范圍大的紫外線。從圖8到圖10展示了這些濾光器產生的光譜,同時也展示了從295nm到400nm之間的紫外線短波段的一些光譜的放大圖。
照度控制:
氙弧光燈檢測設備一般裝備有一個照度控制系統。Q-Sun氙燈老化箱使用的日光眼系統如圖11所示。
在氙弧光燈測試系統內,照度控制非常重要,因為氙弧光燈本身的光譜穩定性不如熒光紫外線燈的好。圖12展示了一只新燈和一只已使用過1 000 h的燈的光譜之間的差異。很顯然,在長波段,光譜隨時間發生嚴重的變化。然而,當這些數據描繪為隨時間而變的百分比變化時(如圖13所示),在光譜的紫外線短波段發生的相似的漂移也看起來很明顯。不過,控制器在維持光譜在340 nm控制點時的穩定性方面做的非常好。
因老化而產生的光譜變化是氙弧光燈固有的特性。然而,有些方法可用來補償這一變化。例如,為了減小燈老化的影響,可以更加頻繁的換燈。同時,在340 nm或420 nm利用傳感器來控制照度,那么在一個特定區域,光譜的變化量將達到*小。
盡管因燈老化會引起光譜漂移,氙弧光燈在抗老化和光穩定性的測試中已被證明是一種合適的且實際的光源。
潮濕模擬:
大多數氙弧光燈檢測設備通過水噴濺或濕度控制系統來模擬潮濕作用的影響。水噴濺的局限性是當溫度較低的水噴濺到溫度較高的被測樣品上,樣品的溫度也將隨之降低。這就可能減慢了退化的速度。然而,水噴濺在模擬熱震動和機械腐蝕方面做的相當好。在氙測試系統中,為了防止水玷污高純度的水是非常必要的。此外,值得注意的是,Q-Lab公司的Q-SUN氙燈老化箱的標準樣品托盤一般被設計上與水平成5度左右的傾角,有利于形成潮濕作用的水分的保持,這是旋轉式氙燈老化箱所不具備的優勢之一。
因為溫度會影響某些室內物品,比如一些紡織品或油墨發生退化的類型和速度,在許多測試說明書中都建議控制相對濕度。Q-Sun氙燈老化箱適合任意的相對濕度控制。
過濾器:
裝備有日光過濾器的Q-Sun氙燈老化箱和太陽光之間的比較。日光過濾器通常被用來模擬室外暴露。它們能**地模擬自然太陽光的所有光譜,并被推薦來研究與自然老化過程有關的值。
無論何種氙燈老化箱設備,具備了以上這些功能和控制能力,我們日常身邊那些大部分材料的耐候試驗就可以開始有效實施了。