氙弧灯老化试验箱

一、核心原理

其基本原理是利用氙灯模拟太阳光的光谱（包括紫外线、可见光和红外线），通过控制光照强度、温度、湿度、喷淋等条件，在实验室内快速再现户外数月甚至数年的自然老化效果。

关键模拟点：

1. 光谱匹配：通过不同的光学滤光器（如日光过滤器、窗玻璃过滤器等），可以滤除不需要的短波紫外或红外部分，使氙灯的光谱分布非常接近真实的太阳光或透过玻璃的阳光。

2. 光照周期：可模拟昼夜交替的光照/黑暗循环。

3. 潮湿模拟：通过喷淋（模拟雨水）和凝露（模拟露水）功能，再现材料在户外经历的干湿循环。

4. 温度控制：精确控制箱内黑标温度（BST）或黑板温度（BPT），模拟材料在阳光照射下实际达到的表面温度。

二、主要结构与系统

1. 光源系统：

• 氙灯管：核心部件，通常功率为1.5kW、2.5kW、6kW等。寿命约1500-2000小时，需要定期更换。

• 光学滤光器：安装在灯管内外，用于修正光谱，使其更匹配特定的应用环境（如户外直射阳光、室内窗玻璃后光线）。

• 冷却系统：为高功率氙灯提供水冷或风冷，确保灯管稳定工作。

2. 试验箱体：

• 样品架：可旋转的样品架（转鼓式）或平板式，确保所有样品均匀受光。

• 喷淋系统：模拟雨水侵蚀和热冲击。

• 加湿/除湿系统：控制箱内相对湿度，模拟不同气候条件。

• 温控系统：包括加热器和制冷压缩机，用于精确控制箱内空气温度和样品表面温度。

3. 控制系统：

• 智能控制器：现代设备通常采用触摸屏PLC或计算机控制，可编程复杂的测试循环（如光照+喷淋+黑暗+凝露）。

• 辐照度传感器：实时监测并自动补偿光强，确保在整个测试过程中光照能量恒定（这是获得可重复结果的关键）。

• 温度和湿度传感器。

三、核心测试条件与参数

• 辐照度：通常控制在0.35 ~ 1.20 W/m² @ 340nm 或 0.55 ~ 1.20 W/m² @ 420nm。340nm常用于模拟户外老化，420nm常用于模拟室内材料。

• 黑标温度：通常范围在40℃ ~ 120℃，是衡量样品表面高温度的关键指标。

• 箱内空气温度：范围在10℃ ~ 80℃。

• 相对湿度：范围在10% ~ 95% RH。

• 喷淋周期：可设置喷淋时间和间隔，常用去离子水。

• 测试周期：从几十小时到几千小时不等，取决于材料抗老化能力和测试标准。

四、主要应用领域

• 涂料与油墨：汽车漆、建筑涂料、工业涂料等。

• 塑料与橡胶：汽车部件、建材、包装材料、户外家具等。

• 纺织品与皮革：户外服装、汽车内饰、鞋材等。

• 汽车工业：内外饰件、密封条、车灯罩等。

• 光伏行业：太阳能电池背板、封装材料的耐候性测试。

• 化妆品包装：评估瓶体、膏霜在光照下的变色和稳定性。

五、常用国际与国内标准

• ISO：ISO 4892-2（塑料）， ISO 11341（涂料），ISO 105-B02（纺织品）

• ASTM：ASTM G155（通用非金属材料），ASTM D6695（涂料）

• SAE：SAE J2527（汽车外饰件），SAE J2412（汽车内饰件）

• GB/T：GB/T 16422.2（塑料），GB/T 1865（涂料），GB/T 8427（纺织品）

六、优势与局限性

优势：

• 光谱全：接近真实的太阳光谱。

• 模拟全面：可综合模拟光、热、雨、露等多种气候因素。

• 加速性强：大大缩短了测试时间。

• 重复性好：条件可控，结果可比性强。

局限性：

• 成本高：设备投资、氙灯更换和运行能耗较高。

• 并非等同户外：仍是一种加速模拟，可能与实际户外老化的机理和结果排序存在差异，通常用于对比筛选和质量控制。

七、操作与维护注意事项

1. 样品制备：样品大小、厚度和制备方式需符合标准要求。

2. 滤光器选择：根据测试目的选择正确的滤光器（如模拟户外或户内）。

3. 定期校准：辐照度传感器必须定期校准，这是保证数据准确性的生命线。

4. 灯管寿命：记录灯管使用时间，到期及时更换，避免因光衰导致辐照度不足。

5. 水质要求：喷淋和冷却系统需使用去离子水或蒸馏水，防止水垢堵塞管路或污染样品。

6. 日常清洁：定期清洁样品室、滤光器和传感器窗口。

总结

氙弧灯老化试验箱是材料研发和质量控制中的“时光机器"。它为各行各业提供了在实验室中快速、可靠地预测产品耐候性能的强大工具，帮助制造商改进产品配方、确保长期耐久性，从而减少因材料老化导致的失效风险。