Jedes Jahr verursacht die Materialalterung weltweit wirtschaftliche Verluste in Millionenhöhe. Textilien, Beschichtungen, Kunststoffe, Gummi und andere organische Materialien verschlechtern sich unweigerlich, wenn sie Sonnenlicht, ultravioletter Strahlung, hohen Temperaturen, Regen und Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Verfärbung, Rissbildung, Abblättern, Kreidung, Festigkeitsminderung und Oxidation beeinträchtigen nicht nur das Aussehen des Produkts, sondern beeinträchtigen auch die Sicherheit und Leistung. Für Hersteller ist das Verständnis und die Kontrolle der lichtinduzierten Alterung von entscheidender Bedeutung, um die Produktzuverlässigkeit und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt sicherzustellen.

Viele Kunden, die LIB implementiert haben Lichtalterungstestkammern haben eine äußerst stabile Bestrahlungssteuerung, eine genaue Temperatur- und Feuchtigkeitsregulierung und eine hervorragende Wiederholbarkeit der Testergebnisse berichtet. Anwender schätzen insbesondere die intelligente programmierbare Steuerung, die gleichmäßige Lichtverteilung und die langlebige Kammerkonstruktion, die ihnen eine sichere Durchführung von Langzeitbewitterungstests ermöglicht. Diese positiven Erfahrungen unterstreichen die Bedeutung der Auswahl professioneller Prüfgeräte als Grundlage für eine zuverlässige Haltbarkeitsbewertung.

Der Zweck des Lichtalterungstests

---

(1) Um die relevanten Qualitäts- und technischen Standards einzuhalten;  

(2) Alterungsbedingte Verluste vermeiden; (3) Den Ruf des Produkts verbessern;

(4) Überprüfen Sie die Qualität der Produkte des Lieferanten;

(5) Verbesserung der Wetterbeständigkeit von Produkten;

(6) Materialkosten deutlich reduzieren;

(7) Erweitern Sie die Produktvielfalt;

(8) Um den Zugang zu neuen Märkten zu erleichtern;

(9) Den Wettbewerb gewinnen;

Wie führt man einen Lichtalterungstest durch?

---

Naturbewitterungstest im Freien

Bewitterungstests im Freien kommen der Alterung von Materialien unter realen Bedingungen am nächsten. Abhängig davon, wie ein Produkt tatsächlich verwendet wird, können unterschiedliche Außenstandorte ausgewählt werden – Q-PANEL in den USA betreibt beispielsweise zwei bekannte Testgelände in Florida und Arizona. Florida hat ein subtropisches Klima, das durch intensive Sonneneinstrahlung, große Hitze und hohe Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet ist. Diese anspruchsvollen Bedingungen machen es zu einem hervorragenden Standort für Expositionstests, insbesondere für feuchtigkeitsempfindliche Materialien wie Beschichtungen, Baumaterialien und Kunststoffe. Auch das Klima Floridas eignet sich besonders gut zur Beurteilung der Schimmelresistenz.

Arizona setzt Materialien noch härteren Bedingungen aus. Im Gegensatz zu Florida ist Arizona durch starke UV-Strahlung, extreme Hitze, große Schwankungen zwischen Tag- und Nachttemperaturen und niedrige Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet – die Kennzeichen eines Wüstenklimas. Die jährliche Sonneneinstrahlung ist in Arizona etwa 20 % höher als in Florida, und die Spitzentemperaturen können die in Florida um etwa 15 °C übertreffen. Unter diesen härteren Bedingungen zersetzen sich die meisten Materialien erheblich schneller als in Florida. Dies zeigt sich insbesondere in der Verfärbung der Beschichtung, der thermischen Alterung und der Veränderung der physikalischen Eigenschaften von Kunststoffen, dem Ausbleichen von Kunststoffbeschichtungen und der verminderten Zugfestigkeit von Textilien.

Da an beiden Standorten der Abbau schneller voranschreitet als in milderen Klimazonen, sind die Begriffe „Florida-Witterungsfähigkeit“ und „Arizona-Witterungsfähigkeit“ zu Standardmaßstäben bei Haltbarkeitstests geworden.

Materialien sind im alltäglichen Gebrauch ständig der Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Polymerbasierte Produkte wie Beschichtungen und Kunststoffe neigen im Laufe der Zeit dazu, sich zu verfärben, zu kreiden, Blasen zu bilden, zu reißen und abzublättern, wenn sie längere Zeit dem Sonnenlicht ausgesetzt werden – was sowohl die mechanische Leistung als auch das Erscheinungsbild beeinträchtigt. Aus diesem Grund müssen Entwickler von Beschichtungen, Kunststoffen und lichtexponierten Fahrzeuginnenraumkomponenten die reale Sonneneinstrahlung durch Lichtalterungstests simulieren, um ihre Produkte richtig bewerten zu können. Um diesen Bewertungsprozess zu beschleunigen, werden beim Testen neuer Materialien häufig künstlich beschleunigte Photoalterungsmethoden eingesetzt.

Beschleunigter Alterungstest im Labor

Es kann mehrere Jahre dauern, bis Tests zur natürlichen Alterung Ergebnisse liefern, was hohe Anforderungen an Zeit, Terminplanung und Budget stellt. Hinzu kommt, dass die klimatischen Bedingungen von Ort zu Ort sehr unterschiedlich sind, sodass identische Materialien, die an verschiedenen Orten getestet werden, zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen führen können – was die Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Daten beeinträchtigt. Daher hat sich die beschleunigte Alterung im Labor zum bevorzugten Ansatz entwickelt: Sie verkürzt die Testzyklen erheblich, liefert konsistentere Ergebnisse und eignet sich gut für die Qualitätskontrolle und die Bewertung der Materialstabilität. Da die Tests vollständig in Innenräumen stattfinden, sind sie nicht durch natürliche Klimavariablen eingeschränkt – es müssen nur kontrollierte, vom Menschen definierte Faktoren berücksichtigt werden – und der gesamte Prozess kann in einer einzigen Testkammer durchgeführt werden. Künstliche beschleunigte Alterungsverfahren lassen sich im Allgemeinen in drei Kategorien einteilen: Simulation von Kohlenstoffbogenlampen, UV-beschleunigte Alterung und Alterung von Xenonbogenlampen. Kohlebogenlampenkammern waren die früheste dieser Technologien, aber aufgrund der hohen Wartungskosten, der Unmöglichkeit, die Leistung zu kalibrieren, und eines begrenzten simulierten Spektralbereichs sind sie heute weitgehend außer Gebrauch geraten.

Drei Testmethoden für leichte Alterung

---

Testmethoden zur Lichtalterung (Bewitterung) lassen sich im Allgemeinen in drei Hauptkategorien einteilen: Tests mit Kohlebogenlampen, Tests mit fluoreszierenden UV-Lampen und Tests mit Xenonbogenlampen.

1. Kohlenstoffbogenlampenmethode

Diese Kategorie umfasst zwei Varianten: die Ultraviolett-Kohlenstoffbogenlampe und die Sonnenschein-Kohlenstoffbogenlampe (Tageslicht).

Ultraviolette Kohlenstoffbogenlampe
Diese Art von Ausrüstung funktioniert durch Anlegen einer geeigneten Spannung an die oberen und unteren Kohlenstoffelektroden im Inneren des Instruments. Während der Strom durchfließt, setzt die entstehende Bogenentladung beträchtliche Energie frei und erzeugt ein kontinuierliches ultraviolettes Spektrum.

Sunshine Carbon Arc Lamp
Diese Variante unterscheidet sich dadurch, dass die Carbonstäbe mit bestimmten metallischen Elementen dotiert sind, wodurch die emittierte spektrale Energie dem natürlichen Sonnenlicht ähnlicher wird. Diese Methode weist jedoch erhebliche Nachteile auf: Die kurzwellige UV-Strahlung ist im Vergleich zu dem, was tatsächlich die Erdoberfläche erreicht, unverhältnismäßig intensiv, was zu einer Abweichung von den realen Bedingungen führt. Darüber hinaus weichen die langwelligen UV- und sichtbaren Lichtanteile immer noch erheblich vom wahren Sonnenspektrum ab. Aus diesen Gründen haben Sunshine-Kohlebogenlampen in der Praxis nur begrenzte Akzeptanz gefunden.

2. Methode mit fluoreszierender UV-Lampe

UV-Leuchtstofflampengeräte arbeiten mit einer Niederdruck-Quecksilberdampf-Bogenentladung, die fluoreszierende Verbindungen zur Emission ultravioletter Strahlung anregt. Dieser Prozess erzeugt ein kontinuierliches Spektrum innerhalb eines relativ schmalen Wellenlängenbandes. Elektrisch gesehen ähneln diese Lampen herkömmlichen Kaltkathoden-Leuchtstoffröhren, sind jedoch so konstruiert, dass sie im Vergleich zu sichtbarem oder infrarotem Licht einen viel höheren Anteil an UV-Strahlung abgeben.

Eine wesentliche Einschränkung besteht darin, dass fluoreszierende UV-Lampen Strahlungsenergie erzeugen können, die auf der Erdoberfläche natürlicherweise nicht vorhanden ist, was den Materialabbau auf eine Weise beschleunigen kann, die nicht der realen Alterung entspricht. Umgekehrt kann es bei Materialien, die besonders empfindlich auf längere UV-Wellenlängen reagieren, zu einer geringeren Verschlechterung kommen, als dies bei tatsächlicher Sonneneinstrahlung der Fall wäre, da diese Lampen nicht über eine ausreichende UV-Leistung im langwelligen Bereich verfügen.

Zu den am häufigsten verwendeten UV-Leuchtstofflampen gehören UVA-340 , , UVA-351 und UVB-313 :

• Die UVA-340- Lampe erzeugt ein Spektrum, das dem UV-Anteil des natürlichen Sonnenlichts am nächsten kommt, wodurch sie sich gut für Tests eignet, die darauf abzielen, realistische Lichtverhältnisse im Freien nachzubilden.

• Die UVB-313- Lampe emittiert UV-Strahlung, die wesentlich intensiver ist als die des natürlichen Sonnenlichts, wodurch sie sich besser für vergleichende Screenings oder beschleunigte Fehlertests als für realistische Simulationen eignet.

3. Xenon-Bogenlampen-Methode

Xenon-Bogenlampensysteme gelten weithin als die effektivsten Geräte zur Nachbildung des gesamten Sonnenspektrums, da sie gleichzeitig ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung erzeugen können. Die spektrale Energieverteilung von Xenon-Bogenlampen im UV- und sichtbaren Bereich weist von allen verfügbaren Testmethoden die größte Ähnlichkeit mit dem natürlichen Sonnenlicht auf. Aufgrund dieser Genauigkeit hat sich die Xenon-Bogenbestrahlung zur am weitesten verbreiteten Technik zur Simulation von Photostabilitäts- und Lichtalterungsleistungstests entwickelt.

Modell	XL-S-750	Xenon-Lichtbogen-Testkammer
Innenmaß (mm)	950*950*850 mm
Gesamtabmessung (mm)	1300*1420*1800 mm
Probenhalter	Einstellbare Geschwindigkeit, 1 U/min
Kammertyp	Rotierender Halter
Strahlungsquelle	1 Stück wassergekühlte 4500-W-Xenon-Bogenlampe mit innerem Quarz und äußerem Borosilikatfilter
Bestrahlungsstärkebereich	150 W/㎡
Bandbreitenmessung	300~400 nm
Kammertemperaturbereich	-40～ 100 ℃ ±2 ℃
Temperatur des schwarzen Panels	BPT 35 ～ 85 ℃ ±2 ℃
Luftfeuchtigkeitsbereich	30 % ~ 98 % relative Luftfeuchtigkeit
Wassersprühzyklus	1~9999 H 59 M (einstellbar)
Regler	Programmierbarer Farb-LCD-Touchscreen-Controller
Radiometer	UV-Radiometer, Toleranz: ±5 %

Regler	Probenhalter	Regensprühsystem

Das Xenon-Bogenlampengerät ist ein Gerät, das mit einer hochreinen Xenon-Bogenentladungslampe als Lichtquelle gefüllt ist. Die Lampenröhre besteht aus einer transparenten Quarzglasröhre, jedes Ende ist mit einer Metallelektrode versiegelt. Wenn die Elektrode mit der entsprechenden Hochspannung versehen und durch die Filterplatte gefiltert wird, entsteht ein Spektrum, das dem Sonnenlicht näher kommt.

Das ungefilterte Xenon-Bogenlicht im Xenon-Bogenlampengerät ist kein gutes Modell der natürlichen Belichtung der Erdoberfläche und das Spektrum der Probe wird im Allgemeinen durch mehrere optische Filter simuliert. Bei Verwendung von Innen- und Außenfiltern aus Borosilikatglas (Tageslichtfilter) ähnelt die von der Xenon-Bogenlampe emittierte spektrale Energieverteilung dem natürlichen Sonnenlicht im Freien, und wenn der Außenfilter durch Natrium-Kalzium-Glas (Fensterglasfilter) ersetzt wird, kommt sie dem vom Glasfenster gefilterten natürlichen Sonnenlicht nahe. Wenn der Innenfilter durch Quarzglas (erweiterter UV-Filter) ersetzt wird, weist das Spektrum kürzere kurzwellige UV-Strahlen auf, die im Sonnenlicht im Freien nicht vorhanden sind.

Die drei unterschiedlichen Lichtverhältnisse haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Wahl der Testmethode sollte auf den Eigenschaften des Produkts selbst und der äußeren Umgebung während des tatsächlichen Gebrauchs basieren. Die Durchführung eines künstlichen Alterungstests mit beschleunigtem Licht kann zu einem genaueren und tieferen Verständnis der Produktleistung und -lebensdauer führen und Produkte mit schlechter Qualität oder schlechter Lichtbeständigkeit umgehend aussortieren. Darüber hinaus müssen Sie bei der Auswahl verschiedener Arten von Lichtbedingungen zum Testen zunächst die Struktur der Probe und den Zweck des Tests verstehen, z. B. ob Sie die tatsächlichen Lichtbedingungen simulieren oder zerstörerische Lichtbedingungen durchführen möchten oder eine Vollspektrumbeleuchtung durchführen möchten. Die Bedingungen möchten sich immer noch auf die Simulation der UV-Lichtbedingungen konzentrieren, damit die richtigen Photoalterungsbedingungen und Testgeräte entsprechend ausgewählt werden können.

Die zur Durchführung der Tests erforderliche Ausrüstung

---

1. UV-beschleunigte Bewitterungstestkammer

In den 1970er Jahren kamen UV-Testkammern für beschleunigte Alterung auf den Markt. Wir wissen, dass ultraviolette Strahlen im Sonnenlicht, insbesondere Spitzenwerte unter 360 nm im Spektrum, die Hauptursache für die Alterung von Materialien sind.Die UV-beschleunigte Bewitterungstestkammer des LIB sendet ultraviolettes Spektrum durch UV-Lampen aus, um den ultravioletten Teil des Sonnenlichts zu simulieren und die Alterung von Materialien zu beschleunigen. Die Spitzenwellenlänge der fluoreszierenden UVB-Lampe (UVB-313) liegt bei etwa 313 nm und ihre Energie konzentriert sich fast ausschließlich zwischen 280 und 360 nm. Der Wellenlängenbereich der Energieverteilung ist kürzer als der des Sonnenlichts, was das Experiment am meisten beschleunigen kann. 

Bei UVA-340-Lampen konzentrieren sich die Strahlungswellenlängen hauptsächlich zwischen 295 und 360 nm, und die kurzwellige Strahlung von UVA-340-Lampen ist dem direkten Sonnenlicht unterhalb von 325 nm sehr ähnlich. Je nach Alterungsanforderungen an Materialien können Kunden unterschiedliche UV-Lampen wählen. Darüber hinaus verfügt die UV-Schnellbewitterungsprüfkammer des LIB über ein hochpräzises photometrisches Steuerungssystem, mit dem Benutzer die gewünschte Beleuchtungsstärke wählen können. Mit Hilfe des Systems lässt sich die Lichtintensität steuern. Kontinuierliche Überwachung, automatische und präzise Wartung. Bei der Wahl einer UVA-340-Lampe mit einer Intensität von 0,68 W/m2/nm und einer Wellenlänge von 340 kann diese der Intensität des Sonnenlichts zur Mittagszeit im Sommer entsprechen. 

Gleichzeitig kann die UV-beschleunigte Bewitterungsprüfkammer des LIB auch den Einfluss von Regen und Tau simulieren, was auf zwei Arten erreicht werden kann: Kondensation und Sprühwasser. Kondensation entspricht der natürlichen Luftfeuchtigkeit. Durch den beschleunigten Testprozess durch Temperaturerhöhung entsteht als Kondensationsprodukt reines Wasser – es entstehen keine Wasserflecken oder Verunreinigungen auf der Probe. Das Sprühen simuliert mechanische Erosion aufgrund stetiger Temperaturschwankungen und Regenabwaschung.

Zu den internationalen Normen, die für UV-beschleunigte Alterungstests gelten, gehören hauptsächlich ISO 4892-1:1999 „Plastic Laboratory Light Source Exposure Test Method Part 1: General Rules“; ISO 4892-3:1994 „Testmethode für die Belichtung von Kunststoff-Laborlichtquellen, Teil 3: Fluoreszierende UV-Lampe“; ASTM G-151 „Teststandard für nichtmetallische Materialien Labor-Lichtquellenbelichtungs-beschleunigtes Testgerät“; ASTM G-154 „Ultraviolette Fluoreszenzlichtquellen-Expositionstestmethode für nichtmetallische Materialien“ usw.

Modell	UV-SI-260	UV-Tester
Innenmaß (mm)	450*1170*500
Gesamtabmessung (mm)	680*1300*1500
Probenhaltergröße (mm)	75*150
Probenkapazität	56 Stück
Strahlungsquelle	UV-Leuchtstofflampen (8) – 40 W
Temperaturbereich	Umgebung ～ 90 ℃ ±2℃
Black-Panel-Temperatur (BPT)	35 ～ 80 ℃
Luftfeuchtigkeitsbereich	≥95 % relative Luftfeuchtigkeit
Bandbreite	290 ~ 400 nm
Bestrahlungskontrolle	0,3~20 W/㎡
Wassersprühzyklus	1~9999H59M (einstellbar)
Abstand zwischen Probe und Lampe	50 mm

Wassersprühdüsen	UVA/B-Lampen
Probenhalter Flache Probenhalter, Aluminiumplatten mit Ringen. Jede Probengröße beträgt 75 mm * 150 mm und bietet Platz für 56 Teile. Ein spezieller Probenhalter kann individuell angepasst werden	Schwarzes Panel Das Tafelthermometer besteht aus einer flachen Edelstahlplatte mit einer Länge von 150 mm, einer Breite von 70 mm und einer Dicke von 1 mm.

2. Xenon-Lichtbogen-Beschleunigungstestkammer

In den 1950er Jahren erschien weltweit der erste Tester zur Simulation beschleunigter Alterung mit Xenon-Bogenlampen. Xenon-Bogenlampen nutzen das gesamte Spektrum des Sonnenlichts als Lichtquelle, und die Verwendung von richtig gefilterten Xenon-Bogenlampen ist die beste Möglichkeit, die Empfindlichkeit von Produkten gegenüber langwelligem ultraviolettem und sichtbarem Licht bei direkter Sonneneinstrahlung oder Sonnenlicht durch Glas zu testen. Es kann nicht nur die Lichtbeständigkeit von Innenmaterialien simulieren, sondern auch die Klimaumgebung. Derzeit gibt es zwei Kategorien der am weitesten verbreiteten Alterungsmaschinen für Xenonlampen: rotierende Trommelprüfmaschinen und Prüfmaschinen mit statischer Probenplatzierung. Die rotierende Trommel ist so konstruiert, dass eine Lichtröhre in der Mitte des Behälters platziert ist, umgeben von einem rotierenden Probenhalter, der sich um die Lichtquelle dreht. Solche Probenplatzierungssysteme werden oft als „rotierende Trommeln“ beschrieben.

In der Alterungstestkammer, in der die Probe statisch platziert ist, bleibt die getestete Probe stehen und die Alterung wird durch verschiedene Kontrollmethoden streng kontrolliert, darunter Xenonlampen, die das gesamte Sonnenlichtspektrum simulieren, verschiedene Filtersysteme und ISO 9000-Standardkalibrierung, Black-Panel-Temperaturkontrollsystem, Testmethoden, die ISO- und ASTM-Anforderungen erfüllen, dreidimensionaler Probenhalter und Wassersprühfunktion.

Aufgrund der Vielfalt an Xenonlichtbogen-Prüfkammern, die derzeit ausgewählt werden können, neigen die meisten Normungsorganisationen (einschließlich ISO und ASTM) dazu, leistungsbasierte Prüfmethoden und -methoden zu entwickeln. Diese Methoden definieren die Testbedingungen (wie Bestrahlung, Spektrum, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw.) und akzeptable Leistungsbereiche.

Kontaktieren Sie LIB

---

Welche Lichtalterungsprüfkammern benötigen Sie? LIB kann Ihnen Folgendes bieten:

Die beste Lichtalterungstestkammer, die professionellste Lösung, der begehrteste Service entsprechend Ihren Testanforderungen und -standards. Sind Sie bereit, Ihre Materialhaltbarkeitsprüfung zu verbessern? Kontaktieren Sie uns LIB-Industrie noch heute für eine maßgeschneiderte Lichtalterungs-Testkammerlösung, die auf Ihre Standards und Anwendung zugeschnitten ist. Lassen Sie sich von unseren Experten bei der Auswahl des richtigen Systems unterstützen und genaue, zuverlässige Ergebnisse erzielen.