當(dāng)前位置：氙燈老化測(cè)試，作為模擬真實(shí)環(huán)境破壞的權(quán)威手段正受到越來越多制造商的重視。在接觸和決策過程中，有許多客戶也心存諸多疑問？本文匯總回答了關(guān)于氙燈老化測(cè)試的高頻問題，希望能解決您的一些疑惑。
簡(jiǎn)單來說，氙燈老化測(cè)試就是一臺(tái)時(shí)光加速器。它通過在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用氙弧燈模擬太陽光的全光譜，并精確控制溫度、濕度、降雨等環(huán)境條件，構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)化的人工氣候環(huán)境。將材料樣品放置其中，在幾天或幾周內(nèi)，就能重現(xiàn)戶外數(shù)月甚至數(shù)年才能出現(xiàn)的老化損傷。
它能模擬的核心環(huán)境因素包括：
（1）光照：氙燈能復(fù)現(xiàn)太陽光中的紫外線、可見光和紅外線，這是材料老化的最主要驅(qū)動(dòng)力。
（2）溫度：夏季正午的酷熱或晝夜溫差帶來的熱應(yīng)力，會(huì)加速材料的熱老化。
（3）濕度：露水、雨水導(dǎo)致的高濕度環(huán)境，會(huì)引發(fā)材料的水解反應(yīng)和應(yīng)力腐蝕。通過周期性的噴淋模擬降雨，帶來熱沖擊和機(jī)械侵蝕。通過夜間冷凝模擬露水，研究材料的耐濕性。
總而言之，它模擬的不是單一的暴曬，而是一個(gè)完整的、循環(huán)的、真實(shí)的自然環(huán)境。
（1）質(zhì)量評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警：在產(chǎn)品研發(fā)或量產(chǎn)階段，快速評(píng)估其耐候性，預(yù)判潛在缺陷，避免因大面積老化失效導(dǎo)致的巨額售后賠償和品牌信譽(yù)損失。
（2）研發(fā)比對(duì)與優(yōu)化：快速對(duì)比不同供應(yīng)商的原材料、不同生產(chǎn)工藝或新配方產(chǎn)品的耐久性優(yōu)劣，為產(chǎn)品升級(jí)和成本控制提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，縮短研發(fā)周期。
（3）市場(chǎng)準(zhǔn)入與標(biāo)準(zhǔn)符合：許多行業(yè)都有明確的耐候性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。通過測(cè)試是獲得相關(guān)認(rèn)證、進(jìn)入目標(biāo)市場(chǎng)的通行證。
（4）塑造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力：一份權(quán)威的、數(shù)據(jù)翔實(shí)的耐久性測(cè)試報(bào)告，是向客戶證明產(chǎn)品卓越品質(zhì)的最有力武器，是產(chǎn)品宣傳冊(cè)上最亮眼的標(biāo)簽。
基本原理根植于光化學(xué)第一定律格羅特斯-德雷珀定律：只有被物質(zhì)吸收的光，才會(huì)引發(fā)該物質(zhì)的光化學(xué)反應(yīng)。
能量的傳遞：太陽光中的紫外線，特別是UV波段，攜帶著較高的能量。當(dāng)塑料1、涂料、橡膠等高分子材料暴露在光下時(shí)，其化學(xué)鍵會(huì)吸收這些紫外能量。
化學(xué)鍵的斷裂：當(dāng)吸收的能量超過化學(xué)鍵的強(qiáng)度時(shí)，鍵就會(huì)發(fā)生斷裂，形成自由基。這個(gè)過程被稱為“光降解”。
連鎖反應(yīng)：這些高活性的自由基會(huì)與周圍的氧氣、水分發(fā)生一系列復(fù)雜的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致分子鏈斷裂、交聯(lián)或化學(xué)結(jié)構(gòu)改變。
宏觀表現(xiàn)：微觀層面的化學(xué)損傷，最終會(huì)以宏觀形式表現(xiàn)出來：聚合物鏈斷裂導(dǎo)致材料變脆、強(qiáng)度下降；顏料/染料分子降解導(dǎo)致褪色、變色；表面結(jié)構(gòu)破壞導(dǎo)致失光、粉化、起皺、開裂。
氙燈測(cè)試就是通過精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)這一過程的觸發(fā)條件（光、熱、水、氧），并在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行強(qiáng)化，從而在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)材料的加速老化。
Q4: 測(cè)試條件該怎么定？光照、溫度、濕度都是怎么設(shè)置的？（結(jié)合測(cè)試條件）
沒有放之四海而皆準(zhǔn)的條件，一切取決于產(chǎn)品的最終使用環(huán)境。一個(gè)優(yōu)秀的測(cè)試方案，是科學(xué)與經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合。
光照/光譜是最重要的參數(shù)：
（1）濾光器是關(guān)鍵：使用不同類型的濾光器來裁剪氙燈的光譜。
日光濾光器：模擬直達(dá)地面的太陽光，適用于戶外暴露產(chǎn)品如外墻涂料、汽車外飾等。
窗玻璃濾光器：模擬透過窗玻璃的太陽光，濾掉了大部分短波紫外線，適用于室內(nèi)產(chǎn)品如汽車內(nèi)飾、家居紡織品、辦公設(shè)備。
（2）輻照度控制：即光照強(qiáng)度?，F(xiàn)代氙燈試驗(yàn)箱能精確控制特定波段如340nm或420nm的輻照度。提高輻照度可以加速測(cè)試，但需謹(jǐn)慎，過高的強(qiáng)度可能導(dǎo)致不真實(shí)的老化機(jī)制。
溫度：
（1）黑板/黑標(biāo)溫度：這是指一個(gè)覆蓋有黑色絕緣材料的金屬板溫度，它模擬的是材料表面在陽光下所能達(dá)到的最高溫度。通常根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用環(huán)境的極端高溫來設(shè)定，45℃ - 110℃不等。
（2）箱體空氣溫度：代表周圍環(huán)境的空氣溫度。
濕度：
相對(duì)濕度的高低會(huì)極大地影響某些材料的水解速率。測(cè)試程序中會(huì)設(shè)定干燥和濕潤(rùn)循環(huán)，例如，在光照階段保持較低濕度模擬白天，在無光階段保持高濕度模擬夜晚。
（1）噴淋： 模擬雨水冷卻和環(huán)境沖刷。短時(shí)間的噴淋能對(duì)樣品表面產(chǎn)生熱沖擊，并洗掉表面降解產(chǎn)物，暴露出新鮮材料以繼續(xù)反應(yīng)。
（2）凝露： 通過將樣品背面加熱，而讓樣品表面接觸冷凝水，來模擬夜晚的露水形成。這種方式對(duì)涂層的滲透性破壞尤為有效。
這是客戶最關(guān)心，但也最容易被誤解的問題。
測(cè)試時(shí)長(zhǎng)：測(cè)試周期完全取決于您的測(cè)試目標(biāo)、所選用的標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品所能承受的老化程度。它可以是短短的幾十小時(shí)，也可以是幾千小時(shí)。常見的測(cè)試周期在300小時(shí)到2000小時(shí)之間。
由于環(huán)境復(fù)雜性、材料特異性以及地域差異，不存在一個(gè)簡(jiǎn)單的乘法系數(shù)能將測(cè)試小時(shí)數(shù)直接換算為戶外使用年數(shù)。 原因在于：
正確的做法是相關(guān)性對(duì)比，即將實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果與在特定地點(diǎn)進(jìn)行的實(shí)際戶外曝曬數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)。通過大量數(shù)據(jù)積累，可以對(duì)某一類特定材料在特定測(cè)試條件下，得出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性的、具有參考價(jià)值的結(jié)果。因此，詢問測(cè)試時(shí)長(zhǎng)時(shí)，更應(yīng)關(guān)注的是需要達(dá)到怎樣的老化程度或性能衰減指標(biāo)？
這是一個(gè)非常關(guān)鍵的選擇題。兩者都是光老化測(cè)試，但原理和應(yīng)用側(cè)重點(diǎn)不同。
特性 | 氙燈老化測(cè)試 | 紫外（UV）熒光燈測(cè)試 |
光源 | 全光譜（紫外、可見光、紅外線），最接近真實(shí)的太陽光譜。 | 主要是紫外線（UV-A, UV-B），光譜不連續(xù)，與太陽光譜偏差較大。 |
模擬真實(shí)性 | 高。能更全面地模擬真實(shí)世界的光老化、熱老化和濕氣損傷。 | 較低。主要聚焦于紫外光帶來的破壞，可能無法再現(xiàn)某些由可見光/紅外線引發(fā)的失效。 |
主要應(yīng)用 | 對(duì)顏色、光澤、機(jī)械性能等有全面要求的最終產(chǎn)品測(cè)試。如汽車、涂料、塑料、紡織品等。 | 主要用于耐久性材料的快速篩選、比對(duì)和質(zhì)量控制。如塑料、防水卷材等。 |
測(cè)試周期 | 相對(duì)較長(zhǎng)，成本較高。 | 通常更短，成本較低。 |
核心優(yōu)勢(shì) | 模擬全面，數(shù)據(jù)可靠，與真實(shí)老化相關(guān)性好。 | 加速性強(qiáng)，成本低，適用于內(nèi)部快速比對(duì)。 |
如何選擇？
如果您的目標(biāo)是獲得最接近真實(shí)世界的老化數(shù)據(jù)、用于產(chǎn)品認(rèn)證、發(fā)布權(quán)威的耐久性聲明、研究復(fù)雜的多因素老化機(jī)理，請(qǐng)選擇氙燈測(cè)試。
如果您的目標(biāo)是在研發(fā)階段快速篩選不同配方、進(jìn)行來料檢驗(yàn)或內(nèi)部質(zhì)量控制，UV測(cè)試是一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的選擇。
對(duì)于追求卓越品質(zhì)的企業(yè)，兩者往往是互補(bǔ)的，用UV測(cè)試進(jìn)行快速初篩，再用氙燈測(cè)試對(duì)最優(yōu)方案進(jìn)行最終、最權(quán)威的驗(yàn)證。
1、外觀評(píng)估：在標(biāo)準(zhǔn)光源箱下，由經(jīng)驗(yàn)豐富的評(píng)級(jí)師對(duì)比未測(cè)試樣品，觀察是否有變色、失光、粉化、斑點(diǎn)、起泡、開裂、長(zhǎng)霉等現(xiàn)象。
2、儀器測(cè)量：色差儀量化顏色變化（ΔE值），數(shù)值越小代表顏色越穩(wěn)定。光澤度計(jì)測(cè)量表面光澤度的保留率（%）。
3、性能評(píng)估：力學(xué)性能測(cè)試?yán)匣髽悠返睦鞆?qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、沖擊強(qiáng)度等，看其衰減程度是否在可接受范圍內(nèi)。
4、電性能測(cè)試：對(duì)于電子絕緣材料，需測(cè)試其絕緣電阻等是否達(dá)標(biāo)。
5、化學(xué)分析：使用FTIR傅里葉變換紅外光譜等手段分析材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。
合格的結(jié)論來自于測(cè)試后的數(shù)據(jù)與您預(yù)設(shè)的接受標(biāo)準(zhǔn)如ΔE<3.0，光澤保留率>80%，拉伸強(qiáng)度損失<20%的對(duì)比。
讓我們算一筆投資回報(bào)率的賬：
1、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的收益：一次大規(guī)模的產(chǎn)品召回或集體索賠，動(dòng)輒數(shù)百上千萬。而一次數(shù)萬元的測(cè)試，就能在事前發(fā)現(xiàn)隱患，其價(jià)值不言而喻。
2、品牌聲譽(yù)的無形資產(chǎn)：一個(gè)因質(zhì)量過硬而口碑載道的品牌，其市場(chǎng)價(jià)值和客戶忠誠度是無法用金錢衡量的。耐久性是支撐品牌美譽(yù)度的基石。
3、研發(fā)效率的提升：快速、精準(zhǔn)的測(cè)試能幫助您淘汰劣質(zhì)方案，聚焦優(yōu)勢(shì)方案，大大縮短從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的周期，讓您快人一步。
4、營(yíng)銷的利器：“經(jīng)XXXX小時(shí)氙燈老化測(cè)試，顏色依然如新”——這樣的宣傳語比任何華麗的辭藻都更有分量，能直接轉(zhuǎn)化為消費(fèi)者的信任和購買行為。
氙燈測(cè)試不是一項(xiàng)成本，而是一項(xiàng)為產(chǎn)品未來價(jià)值和品牌長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展購買的投資。
遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)是確保測(cè)試結(jié)果可比性、公正性和權(quán)威性的基礎(chǔ)。常見標(biāo)準(zhǔn)包括：
1、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：
ISO 4892《塑料 實(shí)驗(yàn)室光源暴露方法》：這是最基礎(chǔ)和廣泛引用的系列標(biāo)準(zhǔn)之一。
ASTM G155《非金屬材料暴露用氙弧燈設(shè)備操作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》：北美地區(qū)廣泛使用。
SAE J2527《汽車外飾材料性能標(biāo)準(zhǔn)》：汽車行業(yè)全球性標(biāo)準(zhǔn)。
AATCC TM16《紡織品色牢度：光照》：紡織品行業(yè)權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)。
2、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：
GB/T 16422《塑料 實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法》（等同采用ISO 4892）。
GB/T 1865《色漆和清漆 人工氣候老化和人工輻射暴露》（等同采用ISO 11341）。
需要根據(jù)產(chǎn)品所屬的行業(yè)和目標(biāo)市場(chǎng)，選擇適用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。
專業(yè)的紫外輻射照度計(jì)是完成這項(xiàng)工作的關(guān)鍵儀器。選擇正確的儀器不僅關(guān)系到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，更直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)估的有效性。一臺(tái)專業(yè)的氙燈輻照計(jì)應(yīng)當(dāng)具備以下特性：
1、精準(zhǔn)的波長(zhǎng)匹配能力
必須覆蓋氙燈測(cè)試的核心波段：340nm、420nm及300-400nm寬帶
探頭的光譜響應(yīng)需與相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格匹配
測(cè)量不確定度應(yīng)≤±3%，確保數(shù)據(jù)可靠性
2、卓越的環(huán)境適應(yīng)性
寬溫度補(bǔ)償范圍（-20℃至120℃），適應(yīng)試驗(yàn)箱內(nèi)溫度波動(dòng)
抗UV老化的探頭材質(zhì)，確保長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性
快速響應(yīng)能力，準(zhǔn)確捕捉輻照度瞬時(shí)變化
3、專業(yè)的測(cè)量功能
均勻度測(cè)量模式，評(píng)估測(cè)試平面輻照度分布
多點(diǎn)測(cè)量能力，全面掌握箱內(nèi)輻照狀況
數(shù)據(jù)記錄與導(dǎo)出功能，滿足質(zhì)量追溯要求
