《日曬氣候色牢度測試儀的光源討論》——第一期
發(fā)布時間：2017-01-10
主題：關于日曬氣候儀的光源討論
雖然應用由于像熱，濕度和機械改變會加速老化并影響材料性能的改變，但對暴露在戶外的材料使用壽命的影響主要是太陽光的紫外輻射，所以我從實驗室老化試驗中使用的各種光源開始我的討論。
一、封閉式碳弧燈
這種燈已使用大約70年之久了，在1918年首先使用在紡織品曝曬牢度試驗，成為AATCC （American Association of Textile Chemists and Colorists）的光源，現(xiàn)在許多舊的規(guī)范仍要求用它。
封閉式碳弧燈由一隊碳棒組成，這碳棒密封在一金屬氣體檢塊板（ metal gas check plate）和硼硅玻璃球形成的氣密封套中，當電流在碳棒之間流過，產生弧光。由于碳電極的成份，決定它燃燒時產生的光的品質，對碳棒的任何改變將改變它們的光譜能源分布（SPD），從而改變測試條件。
封閉式碳弧燈的SPD顯示，它的主要能源集中在3個相當窄的波帶中。在低于345nm處還有相對小的能源可采用，在這一段聚合物有吸收靈敏度。但封閉碳弧燈的光譜功率分布與自然日光相差較大。碳弧燈既沒有自然日光中的短波紫外輻射，在400~800nm間也沒有日光的高能源。由于這種燈在光譜上與日光存在較大差異，要比較自然氣候老化和使用碳弧燈的實驗室老化相關性就困難了。
二、日光碳弧燈
日光碳弧燈與封閉碳弧燈一樣是星期老化試驗使用的光源，始于1933年?；」庠谌犔及糁械囊粚Ξa生，用八塊玻璃濾光片環(huán)繞弧燈，它主要用在涂料工業(yè)中，許多規(guī)范中規(guī)定使用此種光源。
由于封閉碳弧燈的缺點，日光碳弧燈碳棒的成份改變，使它的SPD較類似于日光方面有明顯的改進。但是與日光的SPD比較在350nm和50nm之間的很大差別仍可引起相關性差。
三、熒光紫外燈
在理論上進短波能源是主要的。如果它的很少能源就能導致材料的老化。為什么不顯著增加這能源，達到快速試驗的效果呢？比較FS-40熒光燈的SPD和Florida太陽光的SPD，可以看出達到了增加紫外線能源的設計標準，不僅是UV能源水平增加，而且光譜范圍也增加到自然光中沒有的UV能源。這能源分布的急劇改變可以使許多產品加速損壞。
由于熒光裝置中存在在地球表面測量時自然日光中沒有的輻射能源，熒光裝置可以引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外，沒有高于375nm的能源，這樣對較長波長的UV能源有反應的材料就可能不會使曝曬在自然日光下那樣變化。
由于這些固有缺點，不僅在光譜分布上，而且還有無法控制的因素，從而得出不規(guī)則的結果。Atlas公司一般不考慮使用這種光源。我們認為它的主要用途是作為一個紫外篩選裝置，限于質量控制應用。
四、氙弧燈
好的光源是氙弧燈，它在50年代引入使用時為空氣降溫系統(tǒng)，隨后在60年代使用水冷。這種光源對本世紀初形成加速老化的原始概念時期使用密封碳弧燈加速老化試驗裝置以很大沖擊。
從水銀一鎢絲燈到碳弧燈，以及當今“一統(tǒng)天下”的長弧氙燈，其光譜曲線都無法與太陽光譜相符合。為此，各廠家都以不同特性的濾波器進行修正，以期貼近太陽光譜。
五、空冷式長弧氙燈日曬儀應解決的問題
1、光照強度的測量與控制
被試材料所受的光照能源太小直接影響其染料，因此輻照能源的監(jiān)測與控制尤為重要。一開始中國紡織行業(yè)所使用的日曬氣候色牢度儀是從仿造日本須賀公司生產的XF L—I開始。該機在上世紀80～90年代為解決紡織業(yè)較低端的檢測任務立下了汗馬功勞，但由于該機的技術性能存在先天的不足：壓力水泵噴霧，故障率高，噪音大；毛發(fā)式指針濕度計控制精度低(±10％RH)，反應遲鈍；倉內溫度無法控制，再加上電氣原理設計陳舊，歷經20年沒有太大的改進，所以沒有對同類進口儀器形成絲毫的壓力。目前，國內已經推出采用全能源補償式的日曬氣候色牢度儀，在光照強度220～1 100 W／m2范圍內可任意設定，并自動補償。這樣就可以做到被測物是在已知的輻射強度下作了已知時間的試驗，從而解決了20年來懸而未決的問題。
2、濕度的測量與控制
試樣的褪色過程包括染料的光熱分散、水溶和升華等。當濕度明顯加大時，絕大部分染料的水溶性會加強，分散會加速，因此，儀器要有靈敏、快捷而又可靠的濕度測量補償系統(tǒng)，以期確保倉內濕度綜合精度≤±5％RH，且連續(xù)無故障間歇式運行達1年以上。
3、倉內溫度
由于長氙弧燈在發(fā)光的同時產生了大量的熱量，致使倉內熱量形成累積效應，溫度逐漸升高。國產儀器的通行做法是加大通風量。其結果卻引起了倉內狀態(tài)的不穩(wěn)定，使空氣流速失控。為此，只有增加制冷系統(tǒng)，才能控制倉內的溫度。以上只是解決了儀器的精度問題，困擾國產紡儀的關鍵問題是儀器的可靠性。而故障終點絕大部分集中在電氣系統(tǒng)上，尤其是與操作有關的器件(如面板按鍵、功能轉換等)。
參考文獻
1 徐海松編著．顏色信息工程[M]．杭州：浙江大學出版社，2005。
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4 荊其成等．色度學[M]．北京：科學出版社，1979。
我司日曬氣候試驗機有如下特點：
特點一：氙燈光源接近日光。能摸擬陽光光譜的氙弧燈來再現(xiàn)不同環(huán)境下存在的破壞性光波，相較而言具備這個特點的日曬氣候試驗機，可以很好的模擬在不同環(huán)境條件下，材料暴露在陽光下所產生的變化，會因為模擬的實驗環(huán)境更接近自然狀態(tài)，所以得出的檢測結果會更為準確。
特點二：控制準確且自動化程度高。有如此控制的日曬氣候試驗機使用起來必然非常方便，需要進行的人工操作較少，能夠以準確的控制保證檢測精度，并以較高的自動化程度智能地完成檢測工作。
特點三：有智能操作顯示系統(tǒng)。具備著這個特點的日曬氣候試驗機，可以方便大家設置參數(shù)，并通過顯示功能觀察設置效果，如此操作儀器的時候會更加簡單方便。
特點四：機械設計結構優(yōu)化合理。優(yōu)化合理的結構的日曬氣候試驗機，不論是在功能方面，還是在使用操作上都會有很好的優(yōu)勢，以此對檢測工作優(yōu)化進行更為有利。
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