매년 물질적 노후화로 인해 전 세계적으로 수백만 달러의 경제적 손실이 발생합니다. 직물, 코팅, 플라스틱, 고무 및 기타 유기 물질은 햇빛, 자외선, 고온, 비, 습도에 노출되면 필연적으로 성능이 저하됩니다. 변색, 균열, 벗겨짐, 초킹, 강도 감소 및 산화는 제품 외관에 영향을 미칠 뿐만 아니라 안전성과 성능을 저하시킵니다. 제조업체의 경우, 빛으로 인한 노화를 이해하고 제어하는 것은 제품 신뢰성과 시장 경쟁력을 보장하는 데 필수적입니다.
LIB를 도입한 많은 고객 광노화 테스트 챔버는 매우 안정적인 방사조도 제어, 정확한 온도 및 습도 조절, 테스트 결과의 우수한 반복성을 보고했습니다. 사용자는 특히 장기 내후성 테스트를 자신있게 수행할 수 있는 지능형 프로그래밍 가능 컨트롤러, 균일한 조명 분포 및 내구성 있는 챔버 구조를 높이 평가합니다. 이러한 긍정적인 경험은 신뢰할 수 있는 내구성 평가의 기초로서 전문 테스트 장비를 선택하는 것의 중요성을 강조합니다.
라이트 에이징 테스트의 목적
(1) 관련 품질 및 기술 표준을 준수하기 위해;
(2) 노화로 인한 손실을 방지합니다.(3) 제품의 평판을 향상합니다.
(4) 공급업체 제품의 품질을 확인합니다.
(5) 제품의 내후성을 향상시킵니다.
(6) 재료비를 대폭 절감합니다.
(7) 제품의 다양성을 확대합니다.
(8) 새로운 시장에 대한 접근을 촉진하기 위해;
(9) 경쟁에서 승리하십시오.
가벼운 노화 테스트를 수행하는 방법?
옥외 자연 풍화 시험
실외 내후성 테스트는 실제 조건에서 재료가 어떻게 노화되는지를 재현하는 데 가장 가깝습니다. 
실제로 제품을 어떻게 사용하느냐에 따라 다양한 실외 노출 장소를 선택할 수 있습니다. 예를 들어 미국의 Q-PANEL은 플로리다와 애리조나에 두 곳의 유명한 시험장을 운영하고 있습니다. 플로리다는 강렬한 태양 복사열, 높은 열기, 높은 습도로 특징되는 아열대 기후입니다. 이러한 까다로운 조건으로 인해 특히 코팅, 건축 자재 및 플라스틱과 같이 습기에 민감한 재료의 노출 테스트에 탁월한 장소입니다. 플로리다의 기후는 또한 곰팡이 저항성을 평가하는 데 특히 적합합니다.
애리조나는 재료를 훨씬 더 가혹한 조건에 노출시킵니다. 플로리다와 달리 애리조나는 사막 기후의 특징인 강한 자외선 노출, 극심한 더위, 낮과 밤의 온도 변화, 낮은 습도로 정의됩니다. 애리조나의 연간 일사량은 플로리다보다 약 20% 더 높으며 최고 기온은 플로리다보다 약 15°C 더 높습니다. 이러한 가혹한 조건에서 대부분의 재료는 플로리다보다 훨씬 더 빠르게 분해됩니다. 이는 코팅 변색, 열 노화 및 플라스틱의 물리적 특성 변화, 플라스틱 코팅의 퇴색, 직물의 인장 강도 감소에서 특히 두드러집니다.
두 지역 모두 온난한 기후보다 더 빨리 분해되기 때문에 '플로리다 내후성' 및 '애리조나 내후성'이라는 용어는 내구성 테스트의 표준 벤치마크가 되었습니다.
햇빛 노출은 일상적인 사용에서 재료가 끊임없이 접하는 것입니다. 시간이 지남에 따라 코팅 및 플라스틱과 같은 폴리머 기반 제품은 장기간 햇빛에 노출되면 변색, 백악화, 기포 발생, 균열 및 벗겨짐이 발생하는 경향이 있으며, 이 모두는 기계적 성능과 외관을 모두 손상시킵니다. 이러한 이유로 코팅, 플라스틱 및 빛에 노출되는 자동차 내장 부품 개발자는 제품을 적절하게 평가하기 위해 광노화 테스트를 통해 실제 태양 노출을 시뮬레이션해야 합니다. 이러한 평가 프로세스의 속도를 높이기 위해 새로운 재료를 테스트할 때 인위적으로 가속된 광노화 방법이 일반적으로 사용됩니다.
실험실 가속 노화 테스트
자연 노화 테스트는 결과를 얻기까지 몇 년이 걸릴 수 있으므로 시간, 일정 및 예산에 대한 요구가 높습니다. 게다가 기후 조건은 장소에 따라 크게 다르기 때문에 동일한 재료를 다른 장소에서 테스트하면 매우 다양한 결과가 나올 수 있으며 이로 인해 데이터의 반복성과 재현성이 저하됩니다. 결과적으로 실험실 기반의 가속 노화가 선호되는 접근 방식이 되었습니다. 이는 테스트 주기를 상당히 단축하고 보다 일관된 결과를 제공하며 품질 관리 및 재료 안정성 평가에 적합합니다. 테스트는 전적으로 실내에서 이루어지기 때문에 자연적인 기후 변수의 제약을 받지 않고 인간이 정의한 통제된 요소만 고려하면 되며 전체 프로세스가 단일 테스트 챔버 내에서 수행될 수 있습니다. 인공 가속 노화 방법은 일반적으로 탄소 아크 램프 시뮬레이션, UV 가속 노화 및 크세논 아크 램프 노화의 세 가지 범주로 분류됩니다. 탄소 아크 램프 챔버는 이러한 기술 중 가장 초기에 사용되었지만 높은 유지 관리 비용, 출력 보정 불가능, 제한된 시뮬레이션 스펙트럼 범위로 인해 오늘날에는 거의 사용되지 않습니다.
세 가지 가벼운 노화 테스트 방법
가벼운 노화(풍화) 테스트 방법은 일반적으로 탄소 아크 램프 테스트, 형광 UV 램프 테스트 및 크세논 아크 램프 테스트의 세 가지 주요 범주로 분류됩니다.
1. 탄소아크램프 방식
이 범주에는 자외선 탄소 아크 램프와 햇빛(일광) 탄소 아크 램프의 두 가지 변형이 포함됩니다.
자외선 탄소 아크 램프
이 유형의 장비는 기기 내부의 상부 및 하부 탄소 전극에 적절한 전압을 적용하여 작동합니다. 전류가 통과하면서 발생하는 아크 방전은 상당한 에너지를 방출하여 지속적인 자외선 스펙트럼을 생성합니다.
선샤인 탄소 아크 램프
이 변형은 탄소 막대가 특정 금속 원소로 도핑되어 방출된 스펙트럼 에너지가 자연 햇빛과 더 유사하다는 점에서 다릅니다. 그러나 이 방법에는 눈에 띄는 단점이 있습니다. 단파장 UV 출력은 실제로 지구 표면에 도달하는 출력에 비해 불균형적으로 강하여 실제 조건과 불일치하게 됩니다. 또한 장파장 UV 및 가시광선 구성 요소는 여전히 실제 태양 스펙트럼에서 상당히 벗어납니다. 이러한 이유로 선샤인 카본 아크 램프는 실제로 채택이 제한되어 있습니다.
2. 형광 UV 램프 방식
형광 UV 램프 장치는 저압 수은 증기 아크 방전을 통해 작동하며, 이는 형광 화합물을 자극하여 자외선을 방출합니다. 이 과정은 상대적으로 좁은 파장 대역 내에서 연속 스펙트럼을 생성합니다. 전기적으로 이러한 램프는 표준 냉음극 형광등 조명관과 유사점을 공유하지만 가시광선이나 적외선에 비해 훨씬 더 높은 비율의 UV 방사선을 방출하도록 설계되었습니다.
주요 제한 사항은 형광 UV 램프가 지구 표면에 자연적으로 존재하지 않는 복사 에너지를 생성할 수 있어 실제 노화를 반영하지 않는 방식으로 재료 저하를 가속화할 수 있다는 것입니다. 반대로, 이러한 램프에는 장파장 UV 출력이 충분하지 않기 때문에 특히 장파장에 민감한 재료는 실제 햇빛에 노출되었을 때보다 품질 저하가 덜 나타날 수 있습니다.
일반적으로 사용되는 형광 UV 램프 중에는 UVA-340 , , UVA-351 및 UVB-313 이 있습니다 .
UVA -340 램프는 자연광의 UV 부분과 가장 근접하게 일치하는 스펙트럼을 생성하므로 실제 실외 조명 조건을 재현하려는 테스트에 매우 적합합니다.
UVB -313 램프는 자연광에서 발견되는 것보다 훨씬 더 강한 UV 방사선을 방출하므로 현실적인 시뮬레이션보다는 비교 선별 또는 가속 고장 테스트에 더 적합합니다.
3. 크세논 아크 램프 방식
크세논 아크 램프 시스템은 자외선, 가시광선 및 적외선 복사를 동시에 생성할 수 있기 때문에 전체 태양 스펙트럼을 복제하는 가장 효과적인 장치로 널리 알려져 있습니다. UV 및 가시광선 범위에서 크세논 아크 램프의 스펙트럼 에너지 분포는 사용 가능한 모든 테스트 방법 중에서 자연광과 가장 유사합니다. 이러한 충실도 때문에 크세논 아크 조사는 광안정성 시뮬레이션 및 광노화 성능 테스트에 가장 널리 채택되는 기술이 되었습니다.
모델 |
XL-S-750 |
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내부 치수(mm) |
950*950*850mm |
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전체 치수(mm) |
1300*1420*1800mm |
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샘플 홀더 |
조정가능한 속도, 1r /min |
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챔버 유형 |
회전 홀더 |
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조사원 |
내부 석영 및 외부 붕규산 필터가 있는 4500w 수냉식 크세논 아크 램프 1개 |
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조사 범위 |
150W/㎡ |
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대역폭 측정 |
300~400nm |
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챔버 온도 범위 |
-40~ 100 ℃ ±2 ℃ |
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블랙 패널 온도 |
BPT 35 ~ 85 ℃ ±2 ℃ |
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습도 범위 |
30% ~ 98% 상대습도 |
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물분무주기 |
1~9999 H 59 M (조정가능) |
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제어 장치 |
프로그래밍 가능한 컬러 LCD 터치 스크린 컨트롤러 |
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복사계 |
UV 복사계, 허용 오차: ±5% |
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| 제어 장치 | 표본 홀더 | 레인 스프레이 시스템 |
크세논 아크 램프 장치는 고순도 크세논 아크 방전 램프를 광원으로 채운 장치입니다. 램프 튜브는 투명한 석영 유리관으로 만들어졌으며 각 끝은 금속 전극으로 밀봉되어 전극에 적절한 고전압이 추가되고 필터 플레이트에 의해 필터링되면 햇빛에 더 가까운 스펙트럼이 생성됩니다.
크세논 아크 램프 장치의 필터링되지 않은 크세논 아크 빛은 지구 표면의 자연 노출에 대한 좋은 모델이 아니며 샘플의 스펙트럼은 일반적으로 여러 광학 필터로 시뮬레이션됩니다. 붕규산 유리 내부 및 외부 필터(주광 필터)를 사용할 경우 크세논 아크 램프 장치에서 방출되는 스펙트럼 에너지 분포는 실외 자연광과 유사하며, 외부 필터를 나트륨-칼슘 유리(창유리 필터)로 변경하면 유리창을 통해 필터링되는 자연광에 가깝습니다. 내부 필터를 석영 유리(확장 UV 필터)로 변경하면 실외 햇빛에는 없는 단파장 자외선의 스펙트럼이 짧아집니다.
세 가지 유형의 조명 조건에는 각각 고유한 장점과 단점이 있습니다. 어떤 시험 방법의 선택은 제품 자체의 특성과 실제 사용 시의 외부 환경을 고려하여 선택해야 합니다. 인위적인 가속광노화 테스트를 수행하면 제품 성능과 수명을 보다 정확하고 심층적으로 이해할 수 있으며, 품질이 좋지 않거나 내광성이 떨어지는 제품을 신속하게 제거할 수 있습니다. 또한 테스트를 위해 다양한 유형의 조명 조건을 선택할 때 실제 조명 조건을 시뮬레이션할지, 파괴적인 조명 조건을 수행할지, 전체 스펙트럼 조명을 수행할지 등 샘플의 구조와 테스트 목적을 먼저 이해해야 합니다. 조건은 여전히 자외선 조건을 시뮬레이션하는 데 중점을 두고 있으므로 이에 따라 올바른 광노화 조건과 테스트 장비를 선택할 수 있습니다.
테스트를 수행하는 데 필요한 장비
1.UV 가속 내후 시험 챔버
1970년대에는 자외선 가속 노화 테스트 챔버가 등장했습니다. 우리는 햇빛의 자외선, 특히 스펙트럼에서 360nm 이하의 피크가 재료 노화의 주요 원인이라는 것을 알고 있습니다.LIB의 UV 가속 내후성 테스트 챔버는 자외선 램프를 통해 자외선 스펙트럼을 방출하여 햇빛의 자외선 부분을 시뮬레이션하여 재료의 노화를 가속화합니다. 형광 UVB 램프(UVB-313)의 피크 파장은 약 313nm이며 에너지는 거의 280~360nm에 집중되어 있습니다. 에너지 분포의 파장 범위는 햇빛의 파장 범위보다 짧아 실험 속도를 최대한 높일 수 있습니다.
UVA-340 램프의 경우 광선 파장은 주로 295~360nm 사이에 집중되어 있으며 UVA-340 램프의 단파 복사는 325nm 이하의 직사광선과 매우 유사합니다. 재료의 다양한 노화 요구 사항에 따라 고객은 다양한 UV 램프를 선택할 수 있습니다. 또한 LIB의 UV 가속 내후성 테스트 챔버에는 고정밀 광도 제어 시스템이 있어 사용자가 원하는 조도 수준을 선택할 수 있습니다. 시스템의 도움으로 빛의 강도를 조절할 수 있습니다. 지속적인 모니터링, 자동 및 정밀한 유지 관리. 강도가 0.68W/m2/nm이고 파장이 340인 UVA-340 램프를 선택하면 여름 정오의 햇빛 강도와 일치할 수 있습니다.
동시에 LIB의 UV 가속 내후성 테스트 챔버는 비와 이슬의 영향을 시뮬레이션할 수 있으며 이는 응축과 물 분사라는 두 가지 방법으로 달성할 수 있습니다. 결로 현상은 자연 습도와 일치합니다. 온도를 높여 가속시험 과정을 거쳐 생성된 응축산물은 순수한 물이며, 시료에 물얼룩이나 불순물이 생성되지 않습니다. 스프레이는 지속적인 온도 변동과 빗물 세척으로 인한 기계적 침식을 시뮬레이션합니다.
UV 가속 노화 테스트에 적용되는 국제 표준에는 주로 ISO 4892-1:1999 '플라스틱 실험실 광원 노출 테스트 방법 파트 1: 일반 규칙'이 포함됩니다. ISO 4892-3:1994 '플라스틱 실험실 광원 노출 테스트 방법 3부: 형광 UV 램프'; ASTM G-151 '비금속 재료 실험실 광원 노출 가속 테스트 장치에 대한 테스트 표준'; ASTM G-154 '비금속 재료의 자외선 형광 광원 노출 시험 방법' 등
모델 |
UV-SI-260 |
UV 테스터 |
내부 치수(mm) |
450*1170*500 |
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전체 치수(mm) |
680*1300*1500 |
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시편 홀더 크기(mm) |
75*150 |
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표본 용량 |
56개 |
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조사원 |
형광 UV 램프(8) - 40W |
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온도 범위 |
주변 ~ 90 ℃ ±2 ℃ |
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블랙 패널 온도(BPT) |
35 ～ 80 ℃ |
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습도 범위 |
≥95% 상대습도 |
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대역폭 |
290 ~ 400nm |
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조도 제어 |
0.3~20W/㎡ |
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물분무주기 |
1~9999H59M (조정가능) |
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표본과 램프의 거리 |
50mm |
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| 물분무 노즐 | UVA/B 램프 |
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표본 홀더 편평한 표본 홀더, 링이 있는 알루미늄 패널. 각 표본 크기는 75mm * 150mm이며 56개를 수용할 수 있습니다. 특수 샘플 홀더를 맞춤 설정할 수 있습니다. |
블랙 패널 칠판온도계는 길이 150mm, 폭 70mm, 두께 1mm의 스테인리스 스틸 평판으로 구성된다. |
2.제논 아크 가속 내후 시험 챔버
1950년대에는 세계 최초의 크세논 아크 램프 모의 가속 노화 시험기가 등장했습니다. 크세논 아크 램프는 전체 햇빛 스펙트럼을 광원으로 사용하며 적절하게 필터링된 크세논 아크 램프를 사용하는 것은 직사광선이나 유리를 통한 햇빛에서 장파 자외선 및 가시광선에 대한 제품의 민감도를 테스트하는 가장 좋은 방법입니다. 실내 재료의 내광성을 시뮬레이션할 수 있을 뿐만 아니라 기후 환경도 시뮬레이션할 수 있습니다. 현재 가장 널리 사용되는 크세논 램프 노화 기계에는 회전 드럼 테스트 기계와 정적 샘플 배치 테스트 기계의 두 가지 범주가 있습니다. 회전 드럼은 광원을 중심으로 회전하는 회전 샘플 홀더로 둘러싸인 컨테이너 중앙에 광원 튜브가 배치되도록 설계되었습니다. 이러한 샘플 배치 시스템은 종종 '회전 드럼'으로 설명됩니다.
샘플이 정적으로 배치된 노화 테스트 챔버에서 테스트된 샘플은 그대로 유지되며 완전한 햇빛 스펙트럼을 시뮬레이션하는 크세논 램프, 다양한 필터 시스템 및 ISO 9000 표준 교정, 블랙 패널 온도 제어 시스템, ISO 및 ASTM 요구 사항을 충족하는 테스트 방법, 3차원 샘플 홀더 및 물 분사 기능을 포함한 다양한 제어 방법을 통해 노화가 엄격하게 제어됩니다.
현재 선택할 수 있는 다양한 크세논 아크 테스트 챔버로 인해 대부분의 표준화 조직(ISO 및 ASTM 포함)은 성능 기반 테스트 방법 및 방법을 개발하는 경향이 있습니다. 이러한 방법은 테스트 조건(예: 조사, 스펙트럼, 온도, 습도 등)과 허용 가능한 성능 범위를 정의합니다.
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