Atlas旋转鼓式氙灯试验箱和Q-lab平板式氙灯试验箱的比较
作者：标准集团 添加时间：2018-09-13 15:18
老化测试试验采用了4种不同的材料：聚苯乙烯、蓝羊毛L2、蓝羊毛L4以及汽车面漆涂料，这些材料都是在一些标准中规定用于校验氙灯试验箱的标准参考材料。曝晒条件按照SAE J2527、SAE J2412以及AATCC16等标准规定的测试条件，一共有6家独立实验室参与了这一试验。
测试结果表明，各种不同材料的样品在同一试验箱(旋转鼓式氙灯试验箱或平板式氙灯试验箱)内的测试误差范围为±3%～±13%之间。
早期氙灯耐候和耐光试验设备多被设计成在试验箱的中心安放一支氙灯灯管、四周是围绕光源旋转的样品架(参见图1)，此类样品安装架经常被称作“旋转鼓”。近些年推出了平板式的氙灯试验箱(参见图2)。
所有氙灯试验箱的一个设计目的都是希望在试验箱内形成一个光强、温度以及湿度绝对一致的环境。然而，实际上并不可能获得绝对的均匀性。为了提高均匀性，通常需要在测试过程中轮换样品的曝晒位置。
旋转鼓式氙灯试验箱确实可以自动地在灯管的水平方向轮换样品的曝晒位置，然而，却不能在垂直方向上对光强、温度和湿度的不均匀性进行补偿。平板式氙灯试验箱则需要定期手工轮换样品位置，利用本文介绍的轮换方法每天只需要1min的时间。
老化均匀性测试是将多个相同样品放在同一试验箱内进行测试，并对每个样品的老化程度进行测量。根据测试室大小的不同，重复样品的数量多达9-108个。
样品材料：
采用了3种不同类型的材料：聚苯乙烯塑料、蓝羊毛(两种规格)和汽车面漆。为了保证研究的代表性和广泛性，试验中选择的材料都是标准的参考材料，同时这几种材料的材质差异较大，涵盖了塑料、纺织和涂料。
(1)聚苯乙烯
聚苯乙烯是汽车行业标准SAE J1960和SAE J1885中规定的用于测试透明塑料光稳定性的标准材料，其老化模式为黄变。该材料对温度和光强的变化敏感。样品尺寸为50mm x 75mm，厚度为3mm。样品生产商为Test Fabrics公司，测试所用样品来自批号6。
(2)蓝羊毛L2
蓝羊毛L2是AATCC TM16中要求的日晒色牢度的标准参考材料之一。老化模式为褪色，该材料对温度、相对湿度和光强的变化敏感。样品尺寸为50mm x l00mm。生产商为AATCC，测试所用样品来自批号8。
(3)蓝羊毛L4
蓝羊毛L2是AATCC TM16中要求的日晒色牢度的标准参考材料之一。它比L2的颜色更深且日晒色牢度更好，L4的色牢度为L2的4倍。样品尺寸为50mm x l00mm。生产商为AATCC，测试所用样品来自批号5。
(4)汽车面漆
汽车面漆采用由BASF涂料公司生产Alkyd-Melamine。实验室样板制备时，将其涂覆在钢板袁面的灰色底涂上。它是VDA 621-430透明面漆抗龟裂测试方法中推荐使用的参考材料，这种材料类似于汽车面漆，但它会在相对较短的时间内发生龟裂。该材料对温度、光强和潮湿时间敏感。样品尺寸为50mm x 100mm x 0.8mm。
氙灯试验箱类型：
(1)旋转鼓式氙灯试验箱
旋转鼓式氙灯试验箱在次世界大战后开始使用。本试验选择美国Atlas公司制造的Ci5000、 Ci4000、Ci65A型老化试验箱，原因是这些型号设备在行业内使用较普遍，且Ci5000、Ci4000是新型。每个型号的试验箱都可以控制光强、黑板温度、箱内空气温度和相对湿度。其中温度和相对湿度的控制是专利设计的。上述设备的样品架是20世纪80年代为提高光强的均匀性而引入的3层样品架。试验中一共采用了5台不同的试验箱：1台Ci5000、1台Ci4000、3台Ci65A。
(2)平板式氙灯试验箱
本试验采用的试验箱是美国Q-Lab公司生产的Q-Sun Xe-3-HS式氙灯试验箱。该试验箱可控制试验的全部参数——光强、黑板温度、箱内温度和相对湿度。试验箱采用3支氙灯，电源控制系统和光强系统控制都是Q-Lab公司的专利设计。试验箱内的反射墙及光源反射系统能尽可能地均匀辐照光并再现自然漫射光。试验箱的温度控制和相对湿度控制也是专利设计的。试验同样采用5台氙灯试验箱。
样品安装：
(1)旋转鼓式氙灯试验箱
在旋转鼓式试验箱的垂直方向有上、中、下位置放置3层样品架，每层样品架可放置3个试样，共可放置9个试样。如样品超过9个，则横向依次在转鼓的相应位置安装。聚苯乙烯、汽车面漆为无背板安装，蓝羊毛则根据AATCC TM16的推荐，用白卡纸作为背衬材料安装。
(2)平板式氙灯试验箱
样品安放在4个小式样品盘中，每个样品盘多可放置14块50mm X 100mm的试样，然后将小式样品盘再放置到试验箱中。聚苯乙烯、汽车面漆为无背板安装，蓝羊毛则根据AATCC TM16的推荐，用白卡纸作为背衬材料安装，然后放置于纺织品样品架上。
平板式试验箱推荐样品定期轮换位置。实验中，我们将一套样品定期换位而另一套样品则固定不动，以研究位置轮换对测试均匀性的影响。图4中的1、2、3、4表示某样品在第1天、第2天、第3天、第4天的不同位置。在整个测试过程中，样品安照上述步骤每天进行一次轮换，每天所花费的时间仅为1min。因蓝羊毛L2的总曝晒时间只有20—24h，所以要求移动两次位置。
