雖然應(yīng)用由于像熱，濕度和機械改變會加速老化并影響材料最終性能的改變，但對暴露在戶外的材料使用壽命的限制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(chǎn)生弧光。由于碳電極的成份，決定它燃燒時產(chǎn)生的光的品質(zhì)，對碳棒的任何改變將改變它們的光譜能量分布（SPD），從而改變測試條件。 

 

封閉式碳弧燈的SPD顯示，它的主要能量集中在3個相當窄的波帶中。在低于345nm處還有相對小的能量可采用，在這一段聚合物有最大吸收靈敏度。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間也沒有日光的高強度能量。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(guān)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，最早始于1933年。弧光在三隊碳棒中的一對產(chǎn)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陷，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(guān)性差。

 

三、熒光紫外燈

 

在理論上進短波能量是主要的。如果它的很少能量就能導(dǎo)致材料的老化。為什么不顯著增加這能量，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量的設(shè)計標準，不僅是UV能量水平增加，而且光譜范圍也增加到自然光中沒有的UV能量。這能量分布的急劇改變可以使許多產(chǎn)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量，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的能量，這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會使曝曬在自然日光下那樣變化。 

 

由于這些固有缺陷，不僅在光譜分布上，而且還有無法控制的其他因素，從而得出不規(guī)則的結(jié)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(zhì)量控制應(yīng)用。 

 

四、氙弧燈

 

最新的，也是最好的光源是氙弧燈，它在50年代首次引入使用時為空氣冷卻系統(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，以期最大程度地貼近太陽光譜。 

 

五、空冷式長弧氙燈日曬儀應(yīng)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量太小直接影響其染料的分解速率，因此輻照能量的監(jiān)測與控制尤為重要。最初中國紡織行業(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(chǎn)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(wù)立下了汗馬功勞，但由于該機的技術(shù)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(yīng)遲鈍；倉內(nèi)溫度無法控制，再加上電氣原理設(shè)計陳舊，歷經(jīng)20年沒有太大的改進，所以沒有對其他同類進口儀器形成絲毫的壓力。目前，國內(nèi)已經(jīng)推出采用全能量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(nèi)可任意設(shè)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解、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，分解會加快，因此，儀器必須有靈敏、快捷而又可靠的濕度測量補償系統(tǒng)，以期確保倉內(nèi)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(nèi)溫度 

 

由于長氙弧燈在發(fā)光的同時產(chǎn)生了大量的熱能，致使倉內(nèi)熱量形成累積效應(yīng)，溫度逐漸升高。國產(chǎn)儀器的通行做法是加大通風(fēng)量。其結(jié)果卻引起了倉內(nèi)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)，才能有效控制倉內(nèi)的溫度。以上只是解決了儀器的精度問題，困擾國產(chǎn)紡儀的關(guān)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(guān)的器件(如面板按鍵、功能轉(zhuǎn)換等)。