加速老化试验的有效方法之比较
风化和光照是造成涂层、塑料、油墨和其他有机材料损坏的重要原因。这种损害包括光泽，褪色，变黄，开裂，剥离，脆化，拉伸强度和剥离的损失。对于许多生产商来说，制定能经受风化和光照的产品是至关重要的。加速老化和光稳定性测试仪被广泛用于研究和开发，质量控制和材料认证。这些测试人员提供快速和可重复的结果。
风化和光照是造成涂层、塑料、油墨和其他有机材料损坏的重要原因。这种损害包括光泽，褪色，变黄，开裂，剥离，脆化，拉伸强度和剥离的损失。对于许多生产商来说，制定能经受风化和光照的产品是至关重要的。加速老化和光稳定性测试仪被广泛用于研究和开发，质量控制和材料认证。这些测试人员提供快速和可重复的结果。
涂料市场的日益全球化，加剧了对产品的耐久性测试，以满足出口市场的质量标准，或降低材料成本与进口产品竞争的新兴国家的需求。
最常用的加速老化测试加速老化试验机的紫外荧光（ASTM G 154）和氙弧试验室（ASTM G 155）。近年来低成本和易于使用的测试人员开发。本文将探讨不同类型的测试者的不同类型，包括发射光谱法的水分模拟，专业测试方法，均匀性和实际的考虑，在测试仪使用。每一个测试仪的固有的优点和缺点进行了讨论，包括购买价格和运营成本。一般为特定材料或应用推荐使用指南。
此外，本文将简要比较静态阵列的氙气弧测试仪与旋转鼓的氙气弧测试仪。品牌名称QUV将用来表明荧光仪。

历史视角
虽然很明显，耐候性和光稳定性的许多产品都是重要的，测试的最好方式，有时是有争议的。各种方法已被用于多年。目前研究者大多采用自然暴露试验，氙弧，或QUV耐候试验机。自然暴露试验有许多优点：它是现实的，价格低廉，易于执行。然而，许多制造商没有几年的等待，看看是否有一个“新的和改进的”产品的配方真的是一个改进。氙弧和QUV是最常用的加速测试。测试人员是基于完全不同的方法。氙气测试室再现了整个光谱的光，包括紫外线（紫外线），可见光和红外线（红外）。氙弧实质上是试图重现阳光本身，从295 nm-800 nm（图1）。
QUV，另一方面，不试图重现阳光的破坏性影响，只是阳光发生从300 nm-400 nm。它是基于这样的理念，对耐久的材料暴露在户外，短波紫外线引起的最老化的损害（图1）。
这是更好的方法来测试？这个问题没有简单的答案。根据您的应用程序，无论是哪种方法可以是相当有效的。您的选择的测试者应该取决于产品或材料，您正在测试，最终用途的应用程序，与您有关的退化模式和您的预算限制。
了解氙气和QUV之间的差异，有必要先看看为什么材料降解。

三重威胁：光，温度和湿度
大部分的风化破坏是由三个因素造成的：光，高温，湿度。这些因素中的任何一个可能会导致恶化。在一起，他们经常协同工作比任何一个单独的因素造成更大的伤害。
光
光谱灵敏度随材料的变化而变化。对于耐用的材料，如大多数涂料和塑料，短波紫外线是造成大多数聚合物降解的原因。然而，对于不太耐用的材料，如一些颜料和染料，长波紫外线，甚至可见光会造成重大损害。
高温
当温度升高时，光照射的破坏作用通常会加快。温度不影响原发性的光化学反应，但也会影响原发性光子/电子碰撞副产物的二次反应。实验室的老化试验必须提供精确的温度控制，它通常应该提供一种方法来提高温度以产生加速度。
水分
露、雨、高湿是造成水分损失的主要原因。研究表明，物体保持湿润，每天在户外很长一段时间（8-12小时，平均）。研究表明，凝结，在露水的形式，是负责最室外湿度。露比雨水更具破坏性，因为它保持在很长一段时间的物质上，允许显著的吸湿。
当然，雨也会对某些材料造成很大的破坏。雨会引起热冲击，例如，当汽车在炎热的夏天，在汽车上积聚的热量迅速消散了。由于雨水的洗刷作用而引起的机械腐蚀，也会使材料如木材涂层，因为它磨损了表面，不断地暴露出新鲜的材料，对阳光的破坏性影响。

QUV和氙弧测试每个重现光明，在不同的温度和湿度。
QUV耐候试验机
QUV阳光模拟
QUV用于耐用材料阳光的破坏作用利用荧光紫外灯再现。这些灯与一般照明用的普通的冷白光电相似，但其产生的光谱与普通荧光灯有很大不同。在玻璃管中的涂层是精心设计的，以产生主要是紫外线，而不是可见光或红外线的能量。
不同类型的灯具有不同的光谱不同的曝光应用。UVA-340灯在临界短波紫外区域提供阳光最好的模拟。光谱功率分布（SPD）的显示比赛阳光从太阳截止密切约360纳米（图2）。紫外灯（图3）也常用在QUV。他们通常会导致比UV-A灯更快的降解，但其短波长输出低于太阳能截止可引起许多材料的不切实际的结果。

辐照度QUV控制
控制的光（光强度）是必要的，以实现准确，重现性好的测试结果。Q-Lab公司介绍太阳眼辐照度控制在1992。这种精密的光控制系统允许用户选择光照度的水平。随着太阳眼反馈回路系统，辐射连续自动监测，并准确地保持。监测传感器单独校准的操作员定期。校准可溯源到国家标准与技术研究所（NIST）为符合ISO 9000标准。
太阳眼自动补偿灯泡老化或任何其他变化，通过调整功率的灯。图4显示了如何在辐射控制系统工作。在过去，它被推荐在荧光测试仪的灯每400小时旋转。与辐射控制，灯经常持续超过5000小时。太阳眼控制系统在很大程度上消除了紫外线强度的变化，因此大大减少了测试结果的变化。
在QUV，辐照度控制是通过其荧光紫外灯固有的光谱稳定性的简化。随着年龄的增长，所有的光源都在下降。然而，与大多数其他类型的灯，荧光灯的经验没有移位的频谱功率分布随着时间的推移。这提高了测试结果的重复性和测试QUV主要优势。
图5显示了一个灯老化两小时和5600个小时QUV老化与辐照度控制灯的比较。新的和老化的灯之间的输出差是几乎没有区别的。太阳眼辐射控制器一直保持着光强度。此外，由于固有的光谱稳定性的荧光灯，频谱功率分布保持几乎不变。同样的数据绘制如图6的百分比差异。太阳眼系统可以方便的校准和可追溯性。
可编程的，自动的辐射控制系统允许操作者选择高于标准水平的紫外线照射测试。对于许多材料，这导致更快的降解，因此较短的测试时间。1

QUV水分模拟
使用QUV主要的好处是它允许室外湿度最逼真的模拟攻击。在室外，材料经常湿了12个小时一天。因为大部分的水分是露水的结果，QUV采用独特的冷凝机理再现室外湿度。
QUV冷凝循环过程中，在测试室的底部储水加热产生的蒸汽。热蒸汽保持在100%相对湿度的腔室环境，在升高的温度下。QUV设计使试样实际上形成的腔侧壁。因此，反向侧的标本暴露于室温空气。房间空气冷却使测试表面下降几度以下的蒸汽温度。这个温度差会使液体水在整个冷凝循环（图7）中的试验表面上不断凝结。
由此产生的冷凝水是非常稳定的，纯净蒸馏水。这种纯净水增加测试结果的可重复性，排除了水发现问题并简化QUV安装和操作。
因为材料经历这么长的户外湿倍，典型的QUV冷凝周期至少四小时。此外，冷凝在升高的温度下进行（通常为50?C），大大促进了水分的攻击。QUV的长，热的冷凝循环再现户外吸湿现象远比其他方法如水喷淋，浸泡或高湿度。
除了标准的冷凝机理，QUV可以与水喷淋系统来模拟其他破坏最终使用条件下，如热休克或机械侵蚀。用户可以将紫外线照射到紫外线照射下，产生一个与自然气候一致的情况。
QUV耐候测试仪荧光模拟阳光的损伤，露水和雨水。它是世界上使用最广泛的风化测试仪。

氙气试验室
光照模拟
被认为是最能模拟全光谱的太阳光，因为它们能在紫外，可见光和红外波段产生能量。为了模拟自然阳光，必须对其进行过滤。过滤器减少不必要的辐射和/或热。几种类型的玻璃过滤器可实现各种光谱。所使用的过滤器取决于测试和最终使用的应用程序。不同的过滤器类型允许不同数量的短波长的紫外线，这可以显着影响的速度和类型的降解。常用的有三种类型的过滤器：日光，玻璃窗玻璃和紫外线。图8-10表明这些滤波器产生的光谱。还包括一个特写镜头看这些光谱中的临界短波紫外区域从约295至400纳米。

氙气氙气控制
控制辐照度氙测试中尤其重要，因为氙灯光谱稳定本质上是少比荧光紫外灯。氙气弧测试仪通常配有一个发光控制系统。的q-sun氙的控制系统如图11所示。
频谱的变化是由于老化，一个固有的特性的氙气弧灯。图12说明了一个新的灯泡和一个灯泡，已运行1500个小时之间的光谱差异。很明显，随着时间的推移，在较长波长的光谱变化。然而，当这一数据绘制随时间变化的百分比（图13），它也变得明显，有光谱中的短波紫外部分类似的转变。然而，有办法来补偿光谱漂移。例如，灯具可以更频繁地更换，以减少灯泡老化的影响。此外，通过使用传感器，控制辐射在340或420纳米，在一个特定区域的光谱变化的量被最小化。尽管灯管老化的光谱移动，氙弧已被证明是一个可靠的耐候性和光稳定性测试光源和现实。

含水量模拟
大多数的氙气电弧测试仪通过水喷雾和/或湿度控制系统模拟水分的影响。水喷雾的限制是，当相对冷的水被喷上一个相对热的试样，试样冷却下来。这可能会减慢降解。然而，水喷雾模拟热冲击和侵蚀是非常有用的。在氙气弧，高纯度的水是必要的，以防止水渍。由于湿度会影响某些室内产品的降解类型和速度，例如许多纺织品和油墨，相对湿度的控制在许多测试规范中推荐使用。现代氙气试验室可提供相对湿度控制。
第一个旋转的鼓光稳定性测试仪被开发了1918左右，并使用一个碳弧作为光源。该器件具有一个中心光源或灯（的），垂直定位，与周围的过滤器系统。测试试样装在光中。最受欢迎的氙弧版本机采用水冷系统的灯。这通常被称为旋转鼓测试仪。
最近的技术特点是一个或多个安装在天花板上的一个或多个空气冷却的灯的腔室。在这个系统中，过滤器是平的，并安装在下面的灯。一个反射镜系统内置的顶部和两侧的腔室，提高辐射均匀性。试验样品被安装在一个托盘下面的灯。
无论使用的硬件配置，现代氙气测试仪通常有系统来控制光强度（辐照），温度和相对湿度。

光学滤波器系统
静态阵列氙气试验箱使用一个或多个平板过滤玻璃，每一个空气冷却的氙气灯。水冷式旋转筒测试仪使用了一种不同的系统，包括安装在氙气灯周围的圆柱形内外过滤器。每种类型的氙气电弧测试仪都能够复制全光谱的阳光。研究表明，静态阵列测试仪中使用的过滤器，通过窗口玻璃和阳光照射，或者比旋转筒测试仪中使用的过滤器更好。2
滤波器的日晒是氙弧测试一个潜在的弱点。由于旋转鼓的过滤器的年龄，由于暴露于紫外线，他们失去了他们的能力，发射波长较短的光。这种现象被称为日晒。谱中所产生的偏移可以影响测试结果的重现性。因此，旋转鼓过滤器必须经常更换。一些静态数组的滤波器的设计不是让长期使用。

水分
静态阵列的氙气试验室和旋转鼓鼓室内模拟室外水分的影响，喷洒水的测试样本。这种方法特别适合于模拟热冲击或机械侵蚀的影响。在静态数组，试样安装在平板试样托盘，这是倾斜从水平5?。静态阵列的水喷雾覆盖的标本均匀，因为接近水平位置的标本，水不快速运行。在静态数组中，试样在整个水分循环过程中保持湿润。
旋转滚筒测试仪有一个喷雾杆和喷嘴，当它们旋转过去时，将试样喷在水上。每一分钟的一分钟内，样品被湿约三秒。由于试样的垂直位置，水迅速从表面上脱落。在这些润湿试样，擦干他们远离旋转喷雾是可能的。

样品安装
一个静态的数组托盘容纳不同大小的平板或三维样本，如零件，组件，瓶子和测试管。旋转鼓测试仪只能安装在垂直位置的平板。

灯冷却
氙气灯产生大量的热量，必须消耗。静态数组通过移动大量的空气通过灯的外壳消除多余的热量。转鼓采用水冷灯系统。因为水是一种优良的载热剂，这是高效的。因此，转鼓灯可以运行在一个非常高的功率产生高辐射。水冷却需要一个有点复杂的灯/过滤装置，内部和外部过滤器。冷却水必须是非常纯净的，以减轻任何建立的灯和过滤器的杂质。

辐射定标
静态阵列辐射定标系统采用辐射计，可由机器操作员进行。使用专用校准灯的一个多步程序校准旋转筒测试仪。一般情况下，一个旋转的滚筒测试仪的校准是由一个外部服务技术人员。

均匀性
研究了种3种不同的均匀性试验，比较了两种类型二零五种种不同的试验样品在不同类型下的降解的均匀性。在旋转滚筒和静态试件安装系统中，一个腔室的均匀性在3%到13%之间变化，取决于材料的不同。静态阵列测试仪的均匀性与某些材料/曝光条件的旋转鼓一样好。

技术总结：正确的工作测试
决定正确的风化或光稳定的设备可能是混乱的，特别是如果你是新的这种类型的测试。哪一种更好？下面的图表提供了一些一般性的指导方针。正如任何推广，有可能是例外的规则。

更多关于  氙灯老化试验机：http://www.standard-group.cc/productlist/list-5-1.html