旋转鼓型和平板型氙灯试验箱及测试标准

    1918 年, 世界上出现了第 1 台旋转鼓式氙灯老化试验箱, 它使用1个碳弧灯作为光源, 光源或灯管垂直放置在仪器的中央, 周围带有 1 个过滤系统。 测试样品面向光源安装, 并像传送带一样围绕中心灯旋转。 自次世界大战以来, 这种试验箱也不断地改进, 但其基本设计原理一直没有改变。 为常见的试验箱的灯管冷却系统采用水冷却, 这种类型的水冷氙弧试验箱被称为 “ 旋转鼓型”。

    近年来, 出现了新型的静态样品安置的氙灯试验箱, 在测试室的顶部安装了一个或多个气冷氙灯管。 在这一系统中, 过滤器是平板型的, 且被置于灯管下部, 同时在测试室的顶部和侧部装有反射系统以增强辐照度的均匀性。 测试样品被安装在灯管下方的样品盘上。 托盘略微倾斜小角度, 以便使水流走, 这种类型的试验箱被称为“ 平板型”。

    氙灯试验箱广泛用来测试材料和产品的光稳定性和抗老化性, 因为氙弧灯发出的光谱很接近完整的包括紫外线(UV)、可视光和红外线(IR)太阳 光谱。 为获得准确的, 重复性好的测试结果, 所有的光稳定性或老化性能测试必须控制光线的质量, 光强的改变会影响材料损坏的速度, 而光谱能量分布的改变则会影响材料降解的速度和类型。

    氙弧灯的发射情况是比较复杂的, 因为它牵扯几个变量, 包括过滤器传输、辐照度控制点、发光强度以及灯管老化等。 辐照度控制系统对光强和光谱都有影响。

     在过去 10 年中, 几乎所有的主要测试标准都已由对基于硬件要求 ( 如水冷灯管 vs 风冷灯管) 描述转变为对基于性能的测试样品暴露环境 ( 亦即测试条件) 的描述。 旧式标准的制定是因为当时缺乏有效的技术去精确测量和控制严格的测试条件。 由于不能控制, 所以我们的标准只能简单的描述装置。 希望曝晒试验的样品因为使用相同的硬件, 能达到相同的应力和结果, 但常常事与愿违。

    目前, 随着技术的进步, 大多数标准化组织, 包括 ISO 和 ASTM, 都倾向于发展以性能为基础的测试手段和方式。 这些方式定出了测试条件 ( 如辐照、光谱、温度、湿度等)以及可接受的性能范围事实上, ISO 的指导纲领这样要求 “ , 只要可能, 就应以性能的方式, 而不是设计或描述特征来表达要求”。     与此类似, 美国国家标准学会(ANSI)对标准作出了这样的规定 “ 基于性能, 而不是详细设计来指定核心特征。”

    这些新的、以性能为基础的测试手段则为使用者带来大的利益。 它只是规定了详细的测试条件, 允许使用新技术和控制方法, 还允许有竞争 ( 可以为使用者节约成本) 。 ISO 指导纲领意识到这些优越性, 并申明 “ , 这一方法给技术发展带来了大的自由空间”。

    列出部分代表性的以性能为基础的国际标准:ISO4892, 塑料 - 实验室光源暴露方法;ISO11341,色漆和清漆的人工加速老化;ISO11431, 建筑密封剂、胶粘剂的人工加速老化;ISO18909,成像材料、胶卷和印刷品、图像稳定性;ISO12040, 颜料和打印油墨的光稳定性;AATCCTM16, 颜色的光稳定性;AATCC TM169, 针织品的抗老化性;ASTM C1442,密封剂耐老化性标准;ASTM D2565, 塑料氙弧曝晒试验;ASTM D3424, 评估打印材料光稳定性的测试方法;ASTM D4303, 评估艺术家颜料光稳定性的测试方法;ASTM D4459, 室内用塑料的氙灯老化标准;ASTM D4798,沥青材料的人工加速老化 ( 氙灯曝露)标准;ASTM D5071, 可光学降解塑料的氙灯老化标准;ASTM G151, 非金属材料的人工加速老化测试;ASTM G155,非金属材料的氙灯人工加速老化测试。