人工加速老化紫外线老化箱

一、 工作原理

人工加速老化紫外线老化箱其工作原理基于模拟和加速：

1. 模拟关键破坏因素：主要模拟太阳光中破坏力强的紫外光（UV），以及户外常见的湿气（冷凝露水）和雨水。

2. 通过强化条件加速：

• 强化紫外线：使用光谱集中在紫外波段的灯管，其紫外强度可达夏季正午阳光的数倍。

• 循环暴露：将样品置于连续的光照、冷凝、喷淋循环中，模拟昼夜、晴雨交替，极大加速了老化进程。

二、 核心系统与组件

1. 光源系统（核心）：

• UVA-340灯管：光谱在295nm到365nm之间，其短波部分（340nm附近）与太阳光到达地面的紫外光谱吻合。主要用于模拟户外日光老化，测试大多数材料的耐久性。

• UVB-313灯管：发射更强的短波紫外光（峰值在313nm），其能量高于自然阳光。能提供快的加速老化速率，但对某些材料的破坏机理可能与户外不一致。常用于QC和筛选测试。

• 灯管类型：主要使用UVA-340和UVB-313两种荧光紫外灯管。

• 灯管排列：通常位于样品上方，确保均匀照射。

2. 潮湿模拟系统：

• 冷凝功能：箱体底部加热形成水蒸气，样品架为冷却的试板背面，使水蒸气在样品测试面凝结为均匀的露水。这是模拟户外露水侵蚀的主要方式，对涂层、塑料等材料的老化至关重要。

• 喷淋功能：通过喷嘴向样品表面喷洒水雾，模拟热冲击和雨水侵蚀，并能清洗表面，强化物理腐蚀。

3. 温控系统：

• 光照段温度：通过加热器和鼓风系统控制，通常可设定在50℃至80℃甚至更高，模拟夏日高温。

• 冷凝段温度：通过控制水槽和样品架温度来实现，通常设定在40-50℃，以维持稳定的冷凝过程。

4. 控制系统：

• 现代QUV通常配备触摸屏或程序控制器，用户可预设复杂的测试循环（如：光照4小时 @ 60°C → 冷凝4小时 @ 50°C），并实时监控时间、温度、灯管能量等参数。

三、 常用测试标准

设备的设计和测试方法遵循国际和行业标准，例如：

• ASTM： ASTM G154（非金属材料荧光紫外曝露标准）

• ISO： ISO 4892-3（塑料实验室光源暴露方法-第3部分：荧光紫外灯）

• 其他： SAE J2020（汽车外饰件）、众多涂料、纺织、胶粘剂等行业的特定标准。

四、 主要应用领域

几乎所有暴露在户外的材料都需要进行测试：

• 涂料与油漆：评估褪色、粉化、开裂、脱落。

• 塑料与橡胶：评估变色、脆化、强度下降、表面龟裂。

• 汽车工业：外饰件、车灯、密封条、内饰材料的老化测试。

• 纺织品与户外用品：测试帆布、遮阳篷、户外服装的颜色牢度和纤维强度。

• 木器漆与防腐剂：评估对木材的保护性能。

• 胶粘剂与密封胶：评估耐久性和粘接性能。

五、 优点与局限性

优点：

• 加速高效：能在几周或几个月内预测数年的户外老化效果，极大缩短研发和认证周期。

• 重现性好：实验室条件可控，测试结果可比性强。

• 操作简便，成本较低：相较于氙灯老化箱，其设备购置、运行和维护成本更低，结构紧凑，易于操作。

• 对紫外波段模拟精准：UVA-340灯管在关键的短波紫外区与太阳光高度匹配。

局限性：

• 光谱不完整：只模拟了太阳光谱中的紫外部分，缺乏可见光和红外光，因此无法测试与热效应（红外）和光致变色（可见光）相关的某些破坏。

• 非全光谱模拟：对于一些对长波段敏感的材料或需要全光谱测试的场景（如太阳光总能量辐射测试），需要使用氙灯老化箱来补充。

• 相关性需验证：虽然加速效果明显，但对于特定材料，其测试结果与户外实际暴露的相关性需要通过对比试验来确认和校准。

六、 与氙灯老化箱的关键区别

总结来说，紫外线老化箱是材料耐候性测试中应用广泛、经济高效的设备之一。它特别擅长模拟由紫外线和湿气联合作用引发的材料老化问题，是产品开发和质量控制中的工具。但在选择时，需根据测试材料的性质、破坏机理和最终需要符合的标准，来判断其适用性，或是否需要与氙灯测试等其他方法相结合。