紫外光燈照射老化試驗(yàn)利用熒光紫外光燈模擬太陽(yáng)光對(duì)耐久性材料的破壞性作用。這與氙弧燈有區(qū)別,熒光紫外燈在電學(xué)原理上與普通的照明用冷光日光燈相似,但能生成更多的紫外光而非可見光或紅外光線。

對(duì)于不同的曝曬應(yīng)用,有不同類型的具有不同光譜的燈供選擇。UVA-340型的燈在主要的短波長(zhǎng)紫外光光譜范圍能很好地模擬太陽(yáng)光。UVA-340燈的光譜能量分布(SPD)與從太陽(yáng)光譜中360nm處分出的光譜圖很近似。UV-B型燈也是通常使用的加速人工氣候老化試驗(yàn)用燈。它比UV-A型燈對(duì)材料的破壞速度更快,但其比360nm更短的波長(zhǎng)能量輸出對(duì)很多材料會(huì)造成偏離實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果。

輻照度(光強(qiáng)度)控制對(duì)于獲得準(zhǔn)確而有重現(xiàn)性的結(jié)果是很有必要的。大多數(shù)紫外光老化試驗(yàn)裝置都配備了輻照度控制系統(tǒng)。這些的輻照度控制系統(tǒng)使用戶做試驗(yàn)時(shí)能選擇輻照度量。通過(guò)反饋控制系統(tǒng),輻照度能被連續(xù)和自動(dòng)地監(jiān)控并地得到控制。控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)燈管的功率而自動(dòng)地對(duì)因燈管老化或其他原因造成的照度不足進(jìn)行補(bǔ)償。

熒光紫外光燈因自身內(nèi)在的光譜穩(wěn)定性使輻照度控制簡(jiǎn)單化。所有的燈源隨時(shí)間老化都會(huì)變?nèi)酢５珶晒鉄襞c其他類型的燈不同,它的光譜能量分布不會(huì)隨時(shí)間變化。這一特點(diǎn)提高了試驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性,因而也是一大優(yōu)勢(shì)。

有試驗(yàn)表明,一盞使用了2h的燈和一盞使用了5600h的燈在配備了輻照度控制的老化試驗(yàn)系統(tǒng)中的輸出功率無(wú)明顯區(qū)別,輻照度控制裝置能夠維持光強(qiáng)度的恒定。此外,它們的光譜能量的分布也無(wú)變化,這同氙弧燈有很大區(qū)別。

使用紫光燈老化試驗(yàn)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于它能夠模擬較為符合實(shí)際的室外潮濕環(huán)境對(duì)材料的破壞作用。材料置于室外時(shí),據(jù)統(tǒng)計(jì)每天至少有12h頻繁地遭受潮濕作用。因?yàn)檫@種潮濕作用大多表現(xiàn)為凝露的形式,因而在加速人工氣候老化試驗(yàn)中采用一個(gè)特殊的冷凝原理來(lái)模仿室外潮濕。

在這樣的冷凝循環(huán)過(guò)程中,要加熱試驗(yàn)箱底部的水槽以產(chǎn)生蒸汽。熱蒸汽保持試驗(yàn)箱的環(huán)境在高溫下有100%相對(duì)濕度。試驗(yàn)箱設(shè)計(jì)時(shí),要使試板實(shí)際上構(gòu)成試驗(yàn)箱的側(cè)壁。這樣試板的背面暴露在室溫的室內(nèi)空氣下。室內(nèi)空氣的冷卻作用使被測(cè)的試板表面的溫度比蒸汽溫度降低幾度。這幾度的溫差可使水在冷凝循環(huán)過(guò)程中連續(xù)不斷地降到被測(cè)試表面。

如此產(chǎn)生的冷凝水是性質(zhì)穩(wěn)定的、純凈蒸餾水。這種水能提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性,排除水沉積物污染問(wèn)題并且簡(jiǎn)化試驗(yàn)設(shè)備安裝和操作。

因?yàn)椴牧显谑彝馐艹钡臅r(shí)間一般很長(zhǎng),所以典型的循環(huán)冷凝系統(tǒng)最少要有4h的試驗(yàn)時(shí)間。冷凝過(guò)程在加溫條件下進(jìn)行(50℃),就會(huì)大大地加快潮濕對(duì)材料的破壞速度。長(zhǎng)時(shí)間的、加熱條件下進(jìn)行的冷凝循環(huán)比其他諸如水噴淋、浸漬和其他高濕度環(huán)境的方法更能有效地再現(xiàn)潮濕環(huán)境破壞材料的現(xiàn)象。

結(jié)語(yǔ)

雖然國(guó)標(biāo)規(guī)定且國(guó)內(nèi)目前通行的耐老化試驗(yàn)方法是氙弧輻射,但在國(guó)外氙弧輻射和紫外光老化試驗(yàn)都是應(yīng)用廣泛的試驗(yàn)方法。這兩種方法是基于完全不同的原理。氙燈照射試驗(yàn)箱仿制全部的太陽(yáng)光譜,包括紫外光、可見光和紅外光,其目的是模擬太陽(yáng)光。而紫外光老化試驗(yàn)并不企圖仿制太陽(yáng)光線,而只是模仿太陽(yáng)光的破壞效果。它是基于這樣的原理,長(zhǎng)期在室外暴露的耐久性材料,受短波紫外光照射引起的老化損害最大。