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實驗室老化試驗中使用的各種光源討論
更新時間:2012-05-16   點擊次數:2621次

    一.封閉式碳弧燈

    這種燈已使用大約70年之久了,在1918年首先使用在紡織品曝曬牢度試驗,成為AATCC

(AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists)的光源,現在許多舊的規范仍要求用它。

    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,當電流在碳棒

之間流過,產生弧光。由于碳電極的成份,決定它燃燒時產生的光的品質,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zui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性就困難了。

    二.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,zui早始于1933年。弧光在三隊碳棒中的一對產生,用八塊玻璃濾光片環繞弧燈

,它主要用在涂料工業中,許多規范中規定使用此種光源。

    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性差。

    三.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計標準,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,從而得出不規則的結果。Atlas公司一般不考慮使用這種光源。

我們認為它的主要用途是作為一個紫外篩選裝置,限于質量控制應用。四.氙弧燈

    的,也是的光源是氙弧燈,它在50年代引入使用時為空氣冷卻系統,隨后在60年代使用水冷。這種光源對本世紀初形成加速

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構不同。下面我們

只限于討論Atlas產品采用的水冷系統。

    水冷氙燈系統由石英,燃燒管,內,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。安裝后,將去離子水或蒸

餾水泵入這系統冷卻燈管和吸收長波紅外能量。當用硼硅玻璃,內,外濾光時,氙燈系統zui近似于自然日光,將外濾光玻璃該為鈉鈣玻璃,則

接近經過玻璃窗過濾后的自然日光。

    zui初開發的2500W和6000W氙燈,由于隨著點燃時間的增加,有黑色沉積物在電極區形成,隨著繼續使用,沉積從電極區向燈管中心擴大,

這些沉積物嚴重影響了燈的能量輸出,使燈的壽命縮短,當時,在額定輻射水平上使用的6000W氙燈,每300~500小時就需要更換。Atlas立即

開始了改進氙燈性能的研究。

    1974年秋,在J.NORTON的指導下,研制出了6500W氙燈,這種新的氙燈工作在新的金屬件中,用這種新的金屬沒有了電極區,消除了

黑色沉積的問題。當與Atlas的光監視系統一起使用時,6500W的氙燈使用壽命超過1500小時,一般可達2000小時。但工作在高強度輻射下的氙

燈的使用壽命會受影響。

    6500W氙燈現在在AtlasC系列氣候老化儀和褪色試驗儀中使用。

    氙弧燈首先用于塑料工業:許多規范如AATCC,ASTM,ISO和政府的規范都將它列入為使用燈。紡織工業是傳統使用碳弧燈的用戶,現在也

改變他們的規范使用氙燈。AATCC不僅規定了使用氙燈,而且規定了使用的輻射水平,以及輻射曝露劑量(每平方米多少焦耳)以便產生一個

期望的顏色變化。

    使用碳弧燈的另一傳統工業是汽車工業,zui近工業纖維協會IFAI強調氙弧燈方法已發展作為汽車內部裝備,裝飾產品的老化試驗方法

    事實上,在Ci35和Ci65氙燈老化儀中試驗,證明許多產品與曝露在Florida試驗基地的自然老化試驗結果相關性高達98%。
 

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