橡膠紫外線耐黃變老化測試設備

一、 工作原理

橡膠紫外線耐黃變老化測試設備的工作原理基于一個簡單的共識：戶外老化主要由三個關鍵因素造成：

1. 光照（紫外線）： 陽光中的紫外光是導致材料聚合物分子鏈斷裂、顏料褪色的主要元兇。

2. 高溫： 環境溫度會加速光致降解的化學反應速度。

3. 潮濕（露、雨、潮氣）： 水分會滲透到材料內部，引起水解、物理應力（熱脹冷縮和濕脹干縮），并加劇光氧化反應。

試驗箱通過以下機制來模擬這些因素：

• 模擬紫外線： 使用特定波長的紫外熒光燈（主要是UVA-340和UVB-313），其光譜與太陽光的紫外部分非常接近。

• 模擬高溫： 通過燈管加熱和獨立的溫控系統，使測試室內的溫度升高并保持恒定，通常可達50℃至80℃甚至更高。

• 模擬潮濕：

• 冷凝系統： 在測試箱底部的水槽加熱，產生水蒸氣，在樣品表面凝結成露水。這主要模擬夜晚的結露現象。

• 噴淋系統： 通過周期性的噴淋來模擬雨水沖刷和熱沖擊，這不僅能提供潮濕，還能通過熱脹冷縮引起機械應力，并沖走表面老化的碎片，暴露出新的表面以繼續降解。

二、 核心組件

一臺典型的橡膠紫外線耐黃變老化測試設備通常包括以下部分：

1. 試驗箱體： 不銹鋼或耐腐蝕材料制成的密閉空間，內部有樣品架。

2. 紫外燈管： 核心部件。常見類型有：

• UVA-340燈管： 光譜在295nm至365nm范圍內，其短波紫外部分與太陽光截止點（295nm至325nm）非常吻合，能模擬戶外太陽光。主要用于模擬物理性能老化。

• UVB-313燈管： 發射更強的短波紫外線（峰值在313nm），能產生更快的加速效果，但可能與真實太陽光譜的吻合度稍差。主要用于QC和耐久性材料的快速篩選。

3. 加熱系統： 用于控制箱內溫度。

4. 水槽及加熱器： 用于產生冷凝所需的水蒸氣。

5. 噴淋系統： 由水泵、噴嘴和定時器控制，用于模擬降雨。

6. 智能控制器： 現代設備的核心，用于設置和控制光照、冷凝、噴淋的周期、溫度和時間等參數。

三、 常用測試標準

紫外老化測試通常遵循國際或行業標準，以確保結果的可比性和可靠性。常見標準包括：

• ASTM G154： 非金屬材料熒光紫外燈暴露循環操作的標準規程（美國材料與試驗協會）。

• ISO 4892-3： 塑料 - 實驗室光源暴露方法 - 第3部分：熒光紫外燈（國際標準化組織）。

• SAE J2020： 汽車外飾材料熒光紫外/冷凝暴露加速老化試驗標準（汽車工程師學會）。

這些標準規定了具體的燈管類型、測試周期（如4小時紫外光照 + 4小時冷凝為一個循環）、溫度設置等。

四、 主要應用領域

橡膠紫外線耐黃變老化測試設備應用于需要評估產品耐候性的行業：

• 汽車工業： 內外飾件，如保險杠、儀表盤、車漆、密封條等。

• 涂料與油墨： 建筑涂料、工業涂料、木器漆的耐黃變和粉化測試。

• 塑料行業： 各種工程塑料、改性塑料的色差、強度損失和開裂評估。

• 紡織品與皮革： 戶外服裝、鞋材、家具面料的褪色和強度測試。

• 建筑材料： 屋頂材料、密封膠、防水卷材等。

• 電線電纜： 絕緣層和護套的老化測試。

五、 基本操作流程

1. 樣品制備： 制備標準尺寸的待測樣品。

2. 安裝樣品： 將樣品牢固地安裝在樣品架上，確保測試面正對燈管。

3. 設置參數： 根據測試標準或自定義要求，在控制器上設置測試程序（光照/冷凝/噴淋的周期、溫度、總測試時間）。

4. 啟動測試： 啟動設備，試驗箱將自動按設定程序運行。

5. 中間評估： 定期關閉設備，取出樣品，按照預定標準評估其顏色、光澤、物理性能等變化。

6. 最終評估： 測試結束后，進行全面的性能評估，并與未測試的原始樣品進行對比，出具測試報告。

六、 優點與局限性

優點：

• 快速高效： 能在短時間內獲得老化數據，大大縮短研發和認證周期。

• 控制精確： 光照、溫度、濕度等條件可精確控制和重現。

• 成本較低： 相對于氙燈老化試驗箱，其購置和維護成本更低。

• 易于操作： 現代設備自動化程度高，操作簡便。

局限性：

• 非全光譜模擬： 只模擬了太陽光中的紫外部分，無法還原完整的太陽光譜（如可見光和紅外線），因此某些熱效應或光協同效應可能無法全體現。

• 加速性與相關性的平衡： 過于激進的加速條件（如使用UVB-313燈）可能導致與真實戶外老化的相關性變差，即“加速了錯誤的失效模式"。

• 樣品尺寸限制： 測試區域有限，不適合非常大的成品。

七、 與氙燈老化試驗箱的區別

橡膠紫外線耐黃變老化測試設備是材料耐候性測試中一種極其重要且高效的工具。它通過模擬和強化自然環境中具破壞力的因素——紫外光和潮濕，為研發、質量控制和產品認證提供了寶貴的加速老化數據。在選擇使用時，需要根據測試目的、預算以及對測試結果與真實環境相關性的要求，來決定是否采用紫外老化試驗箱，或是選擇更全面的氙燈老化試驗箱。