探讨紫外光和雨水对材料的破坏

探讨紫外光和雨水对材料的破坏

自然界的阳光和湿气对材料的破坏，每年造成难以估计的经济损失，紫外光加速耐候试

验机可以再现阳光、雨水和露水所产生的破坏。设备通过将待测材料曝晒放在经过控制的阳

光和湿气的交互循环中，同时提高温度的方式来进行试验。设备采用紫外线荧光灯模拟阳光

，同时还可以通过冷凝或喷淋的方式模拟湿气影响。

只需要几天或几周时间，设备可以再现户外需要数月或数年所产生的破坏。所造成的损

害主要包括退色、变色、亮度下降、粉化、龟裂、变模糊、脆化、强度下降及氧化。设备提

供的测试数据在对新材料的选择、对现有材料的改进或评估影响产品耐用性的组成变化等方

面有极大的帮助。设备可以极好地预测产品将在户外遭遇的变化。

紫外线（UV）与阳光的模拟

尽管紫外光（UV）只占阳光的5％，但是它却是造成户外产品耐用性下降的主要光照因素。这是因为阳光的光化学反应影响随着波长的减少而增加。因此在模拟阳光对材料物理性质的破坏影响时，不需要再现整个阳光光谱。在大多数情况下，只需要模拟短波的UV光即可。

紫外光加速耐候试验机之所以采用UV灯的原因在于它们比其他的灯管更为稳定，并且能更好的再现试验结果。采用荧光UV灯模拟阳光对物理性质的影响，例如亮度下降、龟裂、剥落等方面，是最好的方法。有几种不同的UV灯可供选择。大多数的这些UV灯主要产生紫外光，而不是可见光和红外光。灯的主要差别体现在它们在各自波长范围内产生的UV总能量上的不同。不同的灯会产生不同的测试结果。实际的曝晒应用环境可以提示应选用哪种类型的UV灯。 荧光灯的优点在于：快速获得试验结果；简化的光照度控制；稳定的光谱；只需很少的

维护；价格便宜，运行费用合理

UVA-340，模拟阳光紫外线的最佳选择

UVA-340可极好地模拟临界短波波长范围的阳光光谱，即波长范围为295-360nm的光谱，UVA-340只产生在阳光中能找到的UV波长的光谱。

UVB-313，用于最大程度的加速试验

UVB-313可以很快地提供试验结果。它们所采用的短波长UV比目前地球上通常找到的UV光波更为强烈。尽管这些比自然波长短许多的UV光能够最大程度地加速试验，但它同时也会对某些材料造成不符和实际的退化破坏。

标准定义发射300nm以下的光能低于总输出光能2％的一种荧光紫外灯，通常称为UV-A灯；发射300nm以下的光能大于总输出光能10％的一种荧光紫外灯，通常称为UV-B灯；紫外区分UV-A波长范围为315-400nm；UV-B波长范围为280-315nm；

模拟雨水和露水的影响

在户外的材料与湿气接触的时间，每天可以长达12小时，研究结果表明造成这种户外潮

湿的主要原因是露水，而不是雨水。紫外光加速耐候试验机通过一系列独特的冷凝原理来模

拟户外的湿气影响。在设备的冷凝循环圈中，在箱体的底部有一蓄水箱，并对其进行加热来

产生水汽。热蒸汽使试验箱内的相对湿度维持在100％，并且保持一个相对高温。产品的设

计确保测试试件实际上构成试验箱的侧壁，从而试件的背面则暴露在室内环境空气中。室内

空气的冷却效用导致试件表面温度下降到低于蒸汽温度几度的水平。这一温差的出现导致试

件在整个冷凝循环过程中，其表面始终有冷凝生成的液态水。这种冷凝产物是很稳定的纯净

蒸馏水。这种纯净水提高了试验的再现率，而同时避免了水渍问题。由于户外曝晒接触潮湿的时间每天可以长达12小时，因此紫外光加速耐候试验机的潮湿周期一般持续几小时。我们建议每一冷凝周期至少持续4小时。注意到设备中的UV曝晒和冷凝曝晒是分别进行的，与实际气候条件是一致的。

对于某些应用过程而言，水喷淋能更好的模拟最终使用的环境条件。水喷淋在模拟由于

温度剧变和由于雨水冲刷所造成的机械侵蚀是极其有用的。屋面、汽车材料和在金属建筑或

结构上使用的涂料经常会遭遇到突然的温度剧变。例如在炎热的夏季中，当热量堆积后突然

由于暴雨而消散。这种温度剧变的后果对于许多材料而言是一种挑战。紫外光加速耐候试验

机/喷淋型就是为再现这种条件而专门设计的。

由于经常遭到来自雨水的冲刷，木材的涂料层，包括油漆和着色剂，会出现相应的侵蚀

现象。近期研究结构表明，这种雨水冲刷动作可以将材料表面有防降解作用的涂料层冲刷掉

，从而将材料本身直接曝晒在UV和水分的破坏性影响之下。这一过程可以重复多次，从而导致一种材料退化现象，而单靠冷凝方式是无法再现的。

采 用 光 源

光源采用8只额定功率为40W的进口紫外荧光灯作发光源。紫外线荧光灯管，分布在机器的两侧，每侧各4只。有UVA-340和UVB-313光源供用户选择配置；

UV-A波长范围为315-400nm，灯管的发光光谱能量主要集中在340 nm的波长处；

UV-B波长范围为280-315nm，灯管的发光光谱能量主要集中在313 nm的波长处；

由于紫外灯光能量输出会随时间而逐步衰减，为了减小因光能量衰减造成试验影响，所

以本试验箱在八支灯管中每隔1/4的荧光灯寿命时（灯管使用寿命为：1600H），由一支新灯

管替换一支旧灯管，其位置变换如下图，这样，紫外光源始终由新灯和旧灯组成，从而得到

一个输出恒定的光能量。