Cada año, el envejecimiento de los materiales provoca millones de dólares en pérdidas económicas en todo el mundo. Los textiles, revestimientos, plásticos, caucho y otros materiales orgánicos inevitablemente se deterioran cuando se exponen a la luz solar, la radiación ultravioleta, las altas temperaturas, la lluvia y la humedad. La decoloración, el agrietamiento, el descamación, la formación de tiza, la reducción de la resistencia y la oxidación no solo afectan la apariencia del producto sino que también comprometen la seguridad y el rendimiento. Para los fabricantes, comprender y controlar el envejecimiento inducido por la luz es esencial para garantizar la confiabilidad del producto y la competitividad en el mercado.
Muchos clientes que han implementado LIB Las cámaras de prueba de envejecimiento ligero han reportado un control de irradiancia altamente estable, una regulación precisa de la temperatura y la humedad y una excelente repetibilidad en los resultados de las pruebas. Los usuarios aprecian especialmente el controlador programable inteligente, la distribución uniforme de la luz y la construcción duradera de la cámara, que les permiten realizar pruebas de intemperie a largo plazo con confianza. Estas experiencias positivas resaltan la importancia de seleccionar equipos de prueba profesionales como base para una evaluación confiable de la durabilidad.
El propósito de la prueba de envejecimiento ligero
(1) Para cumplir con los estándares técnicos y de calidad pertinentes;
(2) Evitar pérdidas causadas por el envejecimiento; (3) Mejorar la reputación del producto;
(4) Verificar la calidad de los productos del proveedor;
(5) Mejorar la resistencia a la intemperie de los productos;
(6) Reducir significativamente los costos de materiales;
(7) Ampliar la variedad de productos;
(8) Facilitar el acceso a nuevos mercados;
(9) Ganar la competencia;
¿Cómo realizar la prueba de envejecimiento ligero?
Prueba de intemperismo natural al aire libre
Las pruebas de intemperismo al aire libre son las que más se acercan a replicar cómo envejecen los materiales en condiciones del mundo real. 
Dependiendo de cómo se utilizará realmente un producto, se pueden seleccionar diferentes sitios de exposición al aire libre; por ejemplo, Q-PANEL en los Estados Unidos opera dos campos de pruebas muy conocidos en Florida y Arizona. Florida tiene un clima subtropical marcado por una intensa radiación solar, mucho calor y alta humedad. Estas condiciones exigentes lo convierten en un sitio excelente para pruebas de exposición, particularmente para materiales sensibles a la humedad como revestimientos, materiales de construcción y plásticos. El clima de Florida también es especialmente adecuado para evaluar la resistencia al moho.
Arizona somete los materiales a condiciones aún más duras. A diferencia de Florida, Arizona se define por una fuerte exposición a los rayos UV, calor extremo, grandes oscilaciones entre las temperaturas diurnas y nocturnas y baja humedad, las características distintivas de un clima desértico. La irradiación solar anual en Arizona es aproximadamente un 20% mayor que en Florida, y las temperaturas máximas pueden superar las de Florida en aproximadamente 15°C. Bajo estas condiciones más duras, la mayoría de los materiales se degradan considerablemente más rápido que en Florida. Esto es especialmente evidente en la decoloración de los revestimientos, el envejecimiento térmico y los cambios en las propiedades físicas de los plásticos, la decoloración de los revestimientos plásticos y la reducción de la resistencia a la tracción en los textiles.
Debido a que ambos sitios provocan una degradación más rápida que la que provocarían los climas más templados, los términos 'intemperabilidad de Florida' y 'intemperabilidad de Arizona' se han convertido en puntos de referencia estándar en las pruebas de durabilidad.
La exposición al sol es algo que los materiales encuentran constantemente en el uso diario. Con el tiempo, los productos a base de polímeros, como los recubrimientos y los plásticos, tienden a desarrollar decoloración, formación de tiza, formación de ampollas, grietas y descamación cuando se exponen a la luz solar durante períodos prolongados, todo lo cual compromete tanto el rendimiento mecánico como la apariencia. Por esta razón, los desarrolladores de recubrimientos, plásticos y componentes interiores de automóviles expuestos a la luz necesitan simular la exposición al sol en el mundo real mediante pruebas de fotoenvejecimiento para evaluar adecuadamente sus productos. Para acelerar este proceso de evaluación, se suelen utilizar métodos de fotoenvejecimiento acelerados artificialmente cuando se prueban nuevos materiales.
Prueba de envejecimiento acelerado en laboratorio
Las pruebas de envejecimiento natural pueden tardar varios años en dar resultados, lo que impone grandes exigencias en cuanto a tiempo, programación y presupuesto. Para agravar esto, las condiciones climáticas varían ampliamente de un lugar a otro, por lo que materiales idénticos probados en diferentes lugares pueden producir resultados muy divergentes, lo que socava la repetibilidad y reproducibilidad de los datos. Como resultado, el envejecimiento acelerado en laboratorio se ha convertido en el enfoque preferido: acorta considerablemente los ciclos de prueba, ofrece resultados más consistentes y funciona bien para el control de calidad y la evaluación de la estabilidad de los materiales. Debido a que las pruebas se realizan completamente en interiores, no están limitadas por variables climáticas naturales (solo se deben considerar factores controlados y definidos por el hombre) y todo el proceso se puede llevar a cabo dentro de una única cámara de prueba. Los métodos de envejecimiento artificial acelerado generalmente se dividen en tres categorías: simulación con lámpara de arco de carbono, envejecimiento acelerado por UV y envejecimiento con lámpara de arco de xenón. Las cámaras de lámpara de arco de carbono fueron las primeras de estas tecnologías, pero debido a los altos costos de mantenimiento, la incapacidad de calibrar la salida y un rango espectral simulado limitado, en gran medida han caído en desuso en la actualidad.
Tres métodos de prueba de envejecimiento ligero
Los métodos de prueba de envejecimiento por luz (intemperie) generalmente se dividen en tres categorías principales: prueba con lámpara de arco de carbono, prueba con lámpara UV fluorescente y prueba con lámpara de arco de xenón.
1. Método de lámpara de arco de carbón
Esta categoría incluye dos variantes: la lámpara de arco de carbón ultravioleta y la lámpara de arco de carbón de luz solar (luz diurna).
Lámpara ultravioleta de arco de carbono
Este tipo de equipo funciona aplicando un voltaje adecuado a través de los electrodos de carbono superior e inferior dentro del instrumento. A medida que pasa la corriente, la descarga del arco resultante libera energía sustancial, produciendo un espectro ultravioleta continuo.
Lámpara Sunshine Carbon Arc
Esta variante se diferencia en que las varillas de carbono están dopadas con elementos metálicos específicos, lo que permite que la energía espectral emitida se parezca más a la luz solar natural. Sin embargo, este método tiene desventajas notables: la salida de luz UV de onda corta es desproporcionadamente intensa en comparación con lo que realmente llega a la superficie de la Tierra, lo que crea un desajuste con las condiciones del mundo real. Además, los componentes de la luz visible y ultravioleta de onda larga todavía se desvían considerablemente del verdadero espectro solar. Por estas razones, las lámparas solares de arco de carbono han tenido una adopción limitada en la práctica.
2. Método de lámpara UV fluorescente
Los dispositivos de lámparas UV fluorescentes funcionan mediante una descarga de arco de vapor de mercurio a baja presión, que excita los compuestos fluorescentes para que emitan radiación ultravioleta. Este proceso genera un espectro continuo dentro de una banda de longitud de onda relativamente estrecha. Eléctricamente, estas lámparas comparten similitudes con los tubos de iluminación fluorescentes de cátodo frío estándar, pero están diseñadas para emitir una proporción mucho mayor de radiación ultravioleta en relación con la luz visible o infrarroja.
Una limitación clave es que las lámparas ultravioleta fluorescentes pueden producir energía radiante que no está presente de forma natural en la superficie terrestre, lo que puede acelerar la degradación del material de maneras que no reflejan el envejecimiento del mundo real. Por el contrario, debido a que estas lámparas carecen de suficiente salida de UV de longitud de onda larga, los materiales que son particularmente sensibles a longitudes de onda UV más largas pueden mostrar menos degradación que la que mostrarían bajo una exposición real a la luz solar.
Entre las lámparas UV fluorescentes de uso común se encuentran UVA-340 , , UVA-351 y UVB-313 :
La lámpara UVA-340 produce un espectro que se acerca más a la porción UV de la luz solar natural, lo que la hace muy adecuada para pruebas que buscan replicar condiciones realistas de iluminación exterior.
La lámpara UVB-313 emite radiación UV considerablemente más intensa que la que se encuentra en la luz solar natural, lo que la hace más adecuada para evaluaciones comparativas o pruebas de fallas aceleradas en lugar de simulaciones realistas.
3. Método de lámpara de arco de xenón
Los sistemas de lámparas de arco de xenón se consideran ampliamente como los dispositivos más eficaces para replicar todo el espectro solar, ya que pueden generar radiación ultravioleta, visible e infrarroja simultáneamente. La distribución de energía espectral de las lámparas de arco de xenón en los rangos UV y visible es la que más se parece a la luz solar natural entre todos los métodos de prueba disponibles. Debido a esta fidelidad, la irradiación con arco de xenón se ha convertido en la técnica más ampliamente adoptada para simular las pruebas de fotoestabilidad y rendimiento ante el envejecimiento de la luz.
Modelo |
XL-S-750 |
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Dimensión interna (mm) |
950*950*850 milímetros |
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Dimensión total (mm) |
1300*1420*1800 milímetros |
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Portamuestras |
Velocidad ajustable, 1r/min |
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Tipo de cámara |
Soporte giratorio |
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Fuente de irradiación |
1 pieza de lámpara de arco de xenón refrigerada por agua de 4500w con cuarzo interior y filtro exterior de borosilicato |
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Rango de irradiancia |
150 W/㎡ |
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Medición de ancho de banda |
300~400 nanómetro |
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Rango de temperatura de la cámara |
-40～ 100 ℃ ±2 ℃ |
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Temperatura del panel negro |
BPT 35 ～ 85 ℃ ±2 ℃ |
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Rango de humedad |
30 % ~ 98 % humedad relativa |
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Ciclo de pulverización de agua |
1~9999 H 59 M (Ajustable) |
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Controlador |
Controlador de pantalla táctil LCD a color programable |
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Radiómetro |
Radiómetro UV, Tolerancia: ±5 % |
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| Controlador | portamuestras | Sistema de rociado de lluvia |
El dispositivo de lámpara de arco de xenón es un dispositivo lleno de una lámpara de descarga de arco de xenón de alta pureza como fuente de luz, el tubo de la lámpara está hecho de un tubo de vidrio de cuarzo transparente, cada extremo está sellado con un electrodo de metal, cuando el electrodo se agrega al alto voltaje apropiado y se filtra mediante la placa de filtro se producirá un espectro más cercano a la luz solar.
La luz de arco de xenón sin filtrar en el dispositivo de lámpara de arco de xenón no es un buen modelo de la exposición natural de la superficie de la Tierra, y el espectro de la muestra generalmente se simula mediante varios filtros ópticos. Cuando se utilizan filtros internos y externos de vidrio de borosilicato (filtros de luz diurna), la distribución de energía espectral emitida por el dispositivo de lámpara de arco de xenón es similar a la luz solar natural exterior, y cuando el filtro externo se cambia a vidrio de sodio y calcio (filtros de vidrio para ventanas), es similar a la luz solar natural filtrada por la ventana de vidrio. Cuando el filtro interno se cambia por vidrio de cuarzo (filtro UV extendido), el espectro tiene rayos UV de onda corta más cortos que no están presentes en la luz solar exterior.
Los tres tipos diferentes de condiciones de iluminación tienen cada uno sus propias ventajas y desventajas. La elección de qué método de prueba debe basarse en las características del producto en sí y del entorno externo durante el uso real. La realización de una prueba de envejecimiento por luz artificial acelerada puede tener una comprensión más precisa y profunda del rendimiento y la vida útil del producto, y eliminar rápidamente productos con mala calidad o poca resistencia a la luz. Además, al elegir diferentes tipos de condiciones de iluminación para las pruebas, primero debe comprender la estructura de la muestra y el propósito de la prueba, por ejemplo, si desea simular las condiciones de iluminación reales o realizar condiciones de iluminación destructivas, o desea realizar una iluminación de espectro completo. Las condiciones aún deben centrarse en simular las condiciones de luz ultravioleta, de modo que se puedan seleccionar las condiciones de fotoenvejecimiento correctas y el equipo de prueba en consecuencia.
El equipo necesario para realizar las pruebas.
1.Cámara de prueba de intemperismo acelerada por rayos UV
En la década de 1970 aparecieron las cámaras de prueba de envejecimiento acelerado por rayos ultravioleta. Sabemos que los rayos ultravioleta de la luz solar, especialmente los picos inferiores a 360 nm en el espectro, son la principal causa del envejecimiento de los materiales.La cámara de prueba de intemperismo acelerado UV de LIB emite espectro ultravioleta a través de lámparas ultravioleta para simular la parte ultravioleta de la luz solar para acelerar el envejecimiento de los materiales. La longitud de onda máxima de su lámpara fluorescente UVB (UVB-313) es de alrededor de 313 nm, y su energía se concentra casi por completo entre 280 y 360 nm. El rango de longitud de onda de la distribución de energía es más corto que el de la luz solar, lo que puede acelerar el experimento en gran medida.
Para las lámparas UVA-340, las longitudes de onda de los rayos se concentran principalmente entre 295 y 360 nm, y la radiación de onda corta de las lámparas UVA-340 es muy similar a la luz solar directa por debajo de 325 nm. Según los diferentes requisitos de envejecimiento de los materiales, los clientes pueden elegir diferentes lámparas UV. Además, la cámara de prueba de intemperismo acelerado por UV del LIB también tiene un sistema de control fotométrico de alta precisión, que permite a los usuarios elegir el nivel de iluminancia deseado. Con la ayuda del sistema se puede controlar la intensidad de la luz. Monitoreo continuo, mantenimiento automático y preciso. Al elegir una lámpara UVA-340 con una intensidad de 0,68 W/m2/nm y una longitud de onda de 340, puede igualar la intensidad de la luz solar al mediodía en verano.
Al mismo tiempo, la cámara de prueba de intemperismo acelerado por UV de LIB también puede simular la influencia de la lluvia y el rocío, lo que se puede lograr de dos maneras: condensación y pulverización de agua. La condensación es consistente con la humedad natural. A través del proceso de prueba acelerado mediante el aumento de la temperatura, el producto de condensación producido es agua pura; no se producen manchas de agua ni impurezas en la muestra. La pulverización simula la erosión mecánica debido a las fluctuaciones constantes de temperatura y el lavado de la lluvia.
Las normas internacionales aplicables a las pruebas de envejecimiento acelerado por UV incluyen principalmente ISO 4892-1:1999 'Método de prueba de exposición a fuentes de luz de laboratorio de plástico, Parte 1: Reglas generales'; ISO 4892-3:1994 'Método de prueba de exposición a fuentes de luz de laboratorio de plástico, parte 3: lámpara UV fluorescente'; ASTM G-151 'Estándar de prueba para dispositivos de prueba acelerados de exposición a fuentes de luz de laboratorio de materiales no metálicos'; ASTM G-154 'Método de prueba de exposición a fuentes de luz fluorescente ultravioleta para materiales no metálicos', etc.
Modelo |
UV-SI-260 |
Probador UV |
Dimensión interna (mm) |
450*1170*500 |
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Dimensión total (mm) |
680*1300*1500 |
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Tamaño del portamuestras (mm) |
75*150 |
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Capacidad de la muestra |
56 piezas |
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Fuente de irradiación |
Lámparas fluorescentes UV (8) - 40 W |
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Rango de temperatura |
Ambiente ～ 90 ℃ ±2 ℃ |
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Temperatura del panel negro (BPT) |
35 ～ 80 ℃ |
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Rango de humedad |
≥95 % de humedad relativa |
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Ancho de banda |
290 ~ 400 nanómetro |
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Control de irradiancia |
0,3~20 W/㎡ |
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Ciclo de pulverización de agua |
1~9999H59M (Ajustable) |
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Distancia de la muestra y la lámpara. |
50mm |
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| Boquillas de pulverización de agua | Lámparas UVA/B |
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Portamuestras Portamuestras planos, paneles de aluminio con anillas. El tamaño de cada muestra es de 75 mm * 150 mm y puede contener 56 piezas. El portamuestras especial se puede personalizar |
Panel negro El termómetro de pizarra se compone de una placa plana de acero inoxidable con una longitud de 150 mm, un ancho de 70 mm y un espesor de 1 mm. |
2.Cámara de prueba de intemperismo acelerado por arco de xenón
En la década de 1950, apareció en el mundo el primer probador de envejecimiento acelerado simulado con lámpara de arco de xenón. Las lámparas de arco de xenón utilizan todo el espectro de la luz solar como fuente de luz, y el uso de lámparas de arco de xenón filtradas adecuadamente es la mejor manera de probar la sensibilidad de los productos a la luz ultravioleta y visible de onda larga bajo la luz solar directa o la luz solar a través de un vidrio. No solo puede simular la resistencia a la luz de los materiales interiores, sino también el entorno climático. En la actualidad, la máquina de envejecimiento de lámparas de xenón más utilizada tiene dos categorías: máquina de prueba de tambor giratorio y máquina de prueba con colocación de muestra estática. El tambor giratorio está diseñado de modo que en el centro del recipiente se coloca un tubo de luz, rodeado por un soporte de muestra giratorio, que gira alrededor de la fuente de luz. Estos sistemas de colocación de muestras se describen a menudo como 'tambores giratorios'.
En la cámara de prueba de envejecimiento donde se coloca estáticamente la muestra, la muestra analizada se deja quieta y el envejecimiento se controla estrictamente mediante varios métodos de control, incluidas lámparas de xenón que simulan el espectro completo de la luz solar, una variedad de sistemas de filtro y calibración estándar ISO 9000, sistema de control de temperatura de panel negro, métodos de prueba que cumplen con los requisitos ISO y ASTM, soporte de muestra tridimensional y función de rociado de agua.
Debido a la variedad de cámaras de prueba de arco de xenón que se pueden seleccionar en la actualidad, la mayoría de las organizaciones de estandarización (incluidas ISO y ASTM) tienden a desarrollar métodos y métodos de prueba basados en el rendimiento. Estos métodos definen las condiciones de prueba (como irradiación, espectro, temperatura, humedad, etc.) y rangos de rendimiento aceptables.
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