為了提高產(chǎn)品的質量和可靠性,材料生產(chǎn)商常常會通過光老化試驗來評估產(chǎn)品在長期使用中的性能變化,光老化方法包括氙燈老化試驗、UV熒光紫外老化試驗、自然光暴露測試。在實驗室中,常借助氙燈老化試驗箱和UV老化試驗箱來模擬太陽光輻射和其他真實環(huán)境應力,以此來評估材料的耐候性。兩種老化試驗方法在眾多方面有明顯的差異,例如:
光譜特性
氙燈老化試驗的氙燈發(fā)光過程產(chǎn)生的是連續(xù)光譜,波長范圍通常覆蓋200-2500nm。其中,紫外波段(200-400nm)約占輸出總能量的15%,可見光(400-700nm)約45%,紅外部分(700-2500nm)約40%。氙燈光譜能量分布與日光接近,尤其在可見光波段(400-700nm)與太陽光吻合度超?90%?,是理想的太陽光模擬光源。
UV老化試驗的熒光紫外燈光譜分布集中在280-400nm范圍,主要覆蓋紫外線區(qū)域(UVA和UVB)。其中,UVA類型(315-400nm)的光譜峰值約340nm(如UVA-340燈管),能模擬太陽光中對材料破壞作用較強的短波紫外線,常用于加速變色和粉化測試;?UVB類型(280-315nm)的光譜峰值接近295nm,能量更強,老化加速效果顯著,但因自然界含量較低,過度使用可能導致測試結果與實際偏差。
老化效果
氙弧燈憑借全光譜特性,能更真實地模擬材料在自然環(huán)境中的老化過程。氙燈老化的總輻照能量更大,但紫外波段強度被限制在更接近自然環(huán)境的水平,用于模擬陽光全光譜下的綜合老化(如戶外制品的褪色、性能衰減)。
熒光紫外燈的紫外波段強度更高,適合模擬材料因紫外輻射導致的老化(如塑料黃變、涂層開裂),高能量短波紫外線能快速引發(fā)材料的光化學反應,加速材料老化進程。
能耗與維護成本
核心耗材成本:氙燈燈管價格是紫外燈管的3-5倍,且壽命短,這是兩者成本差距的主要來源。
系統(tǒng)復雜度:氙燈需匹配濾光系統(tǒng)、高精度溫控和強冷卻系統(tǒng),還要定期清理水路、更換過濾器;紫外老化設備結構簡單,以風冷為主,維護更省心。
長期使用成本:若設備每天運行8小時,氙燈每年需更換2-3次燈管,而紫外燈僅需1次,長期下來氙燈的耗材支出顯著更高。
氙燈老化試驗 | UV老化試驗 | |
光源 | 氙燈 | 熒光紫外光燈 |
光譜范圍 | 太陽光的全光譜 | 紫外線波段 |
波長范圍 | 200-2500nm | 280-400nm |
測試周期 | 數(shù)百至數(shù)千小時 | 數(shù)十至數(shù)百小時 |
燈管使用壽命 | 500-1500小時 | 1600-5000小時 |
維護成本 | 高 | 較低 |
在老化試驗設備選型過程,要求更真實地模擬戶外環(huán)境,覆蓋材料失效的多種模式(如褪色、變形、機械性能下降),可以選擇氙燈老化設備;要求成本較低且操作簡便,只關注紫外輻射的局部影響,可以選擇UV老化設備。