Ci4000 Weather-Ometer氙燈老化測試儀

 

美國ATLAS公司的Ci4000為自動型閉環控制帶大觸摸屏幕LCD顯示，同時控制光輻照量、黑板溫度、箱內溫度、箱內濕度、噴淋周期、運行時間等控制參數，控制器在出廠時已預設十幾個程序，用戶也自編三個程序，程序被調用執行后，即為自動運行，不需要人工監控。

它的燈管發光功率為6500W。試樣主要受到光譜波長為300-800nm光線的輻射，但能在340nm、420nm和300-400nm作為監控點，通過控制該處的輻射強度。因為在試驗過程中，為了保證試驗結果的重現性，需要保持試驗過程參數的恒性，其中光源的輻照強度是一個主要的控制參數。為了克服燈管的衰減和電壓的不穩性，Ci4000通過光傳感器測量對監測點的輻照強度，在與設值進行比較后，通過電流調節對燈管功率進行閉環控制，來保證樣品受到的輻照強度始終恒。用于產品室外老化的美國標準，多采用340nm作為監控點；室內耐曬的美國標準中，多采用420nm作為監控點；而歐洲標準中室內與室外都常用300-400nm。所以推薦在主機中采用340nm作為*監測點，再選用420作為第二監測點（出廠時已裝配）。在進行某一個試驗時，這兩個監測點均監視，但只能控制其中一個。另外，我們還推薦購買一個300-400nm光過濾盒，當需要用到300-400nm監控點時，用戶自行改裝，改裝后主機會自動識別。但如果用戶不愿意自己加裝，Atlas公司也提供了近似的轉換公式。一般，在內外過濾片均為硼硅玻璃時，340nm處的讀數乘以115，即為300-400nm段的輻射強度。試驗機以將累計輻射能量來控制試驗時間的長短。

 在不同的真實環境和地域里，日光中的光譜能量分布是不同的，為了能模擬不同的日曬環境，Ci4000利用燈管外的內外過濾片的不同組合，對氙燈發出的光譜能量進行裁剪。根據貴司的測試要求，推薦使用內外濾光片均為Type“S”Borosilicate硼硅玻璃材質的濾光片，適用于材料室外老化常規標準要求；使用內濾光片為Type“S”Borosilicate硼硅玻璃材質的濾光片，外濾光片為Soda Lime鈉鈣玻璃材質的濾光片組合，適用于材料室內耐曬常規標準要求。

 燈管的使用期建議為每2000小時更換，濾光片也需要時更換，Atlas公司提供了4000小時備件包，根據內外濾光片組合不同來選擇。備件包中含兩根燈管和若干內外濾光片及其它消耗件，足以滿足4000小時試驗之用。

在試驗標準中，黑板溫度也是一個重要控制參數，它的意義是近似試樣在接受輻射時其表面的溫度。樣品在接受照射時，會因為吸收了光線中的紅外段能量而使表面溫度升高，不同顏色的表面溫度會不同。在老化過程中，溫度也是影響老化速度的重要原因。因為根據電化學原理，溫度每升高10℃，電化學反應速度會提高一倍。所以在試驗過程中樣品的表面溫度也是一個重要的控制參數。黑板溫度計和試樣一樣，也裝在樣品夾上，掛在樣品架上。美國標準和歐洲標準常用的黑板溫度計不同，美標稱為BPT，歐標稱為BST（黑板標準溫度），美標黑板溫度計是一塊涂有標準涂料的金屬板，而歐洲的是在此金屬板后附有塑料熱層，一般BST的讀數會比BPT高5度以上。為了符合不同標準，所以推薦采用雙通道黑板溫度測量與控制。

 Ci4000的燈管直立在試驗箱中心，圍繞著上下三層的轉動樣品架，放65個樣品（樣品尺寸為70x145x3mm），它保證每塊樣品受到均勻的輻射強度。每個樣品后需襯一塊鋁板，如果每次的試樣不足以掛滿樣品架，也需將空的樣品夾襯上鋁板后掛滿整個樣品架。

 Ci4000為水冷式氙燈老化儀，內外濾光片在過濾光線的同時形成水套，其中通過純水的流動來帶走氙燈發光時產生的巨大熱量。純水（<1ppm）用于燈管冷卻、噴淋和加濕，水純度高減少雜質在濾光片上沉積，防止影響輻射強度；噴淋是模擬下雨；加濕是用壓縮空氣將純水打成水霧噴出，來控制箱內濕度。所以用戶需準備純水或純水產生裝置。在Ci4000的左下前部有一個小純水箱，流經燈管的純水流回該水箱，純水損耗后水位下降，機器會自動進水補充；在該水箱里又裝有蛇型降溫管，內通自來水，因為純水在吸收了燈管的熱量后水溫升高，當純水箱內溫度超過55℃時，蛇型管中的自來水開始流動來冷卻純水，使純水保持冷卻燈管的效率。自來水的溫度建議在20℃以下，如果用戶考慮自來水的使用成本和水溫，建議裝備一個冰水機，循環使用。當純水箱內溫度超過65℃時，Ci4000會自動停機保護。

 

老化義：

材料在日常使用中有能長時間曝露在戶外日光、玻璃窗后或戶內人造光中，從而會使其發生褪色、發黃或強度等物理性質發生變化，這種變化我們通常稱為光老化或日曬老化。

 

實驗室老化意義：

為了要比自然老化測試更快速地評估材料的抗老化性能，通常我們采用帶人工光源的測試設備來重現和加速老化過程，這樣以不受日常循環和氣候條件的影響，并以得到一個控的測試環境，從而保證試驗過程參數的重復性和試驗結果的重現性。

 

實驗室加速老化的影響因素：

A. 光：

A.1光的質量：

光的模擬逼真性濕耐光試驗的基礎，我們必須保證儀器中光線的光譜能量分布（波長和能量值的對應關系，簡稱SPD）應盡能地近似于材料自然老化時環境的光線，并且在整個試驗過程中保持其分布曲線的穩。我們需要根據材料的終使用環境，選用不同組合的過濾光片，對光源的SPD進行適當的過濾，以模擬各種情況的自然環境光。

A.2光的數量（即強度）：

在保證SPD的前提下，我們要采用加強照射功率來實現加速試驗。為了保證試驗結果的重現性，我們需要用閉環控制的方法來保證其輻照強度的恒，避免了因燈管自然衰減而影響試驗結果。另外，我們要求儀器能提供足夠大的強度控制范圍來面對不同行業、不同時期發展的需要。

B. 水：

B.1 濕度：

耐光褪色試驗需要給濕，很多材料對濕度較敏感，甚至超過直接的噴淋效果。因此需要人工模擬設備具備濕度控制的功能，其中利用壓縮空氣激蕩水霧進行加濕的方法比加熱增濕的效果更穩和快速，沒有滯后的影響。

B.2 直接噴淋：

耐侯老化試驗需要噴淋，利用材料對水的吸附和解吸附作用，促進材料的老化，同時對正在接受輻照的樣品表面產生溫度的沖擊作用。噴淋的方式有正面噴淋和背面噴淋兩種；正面噴淋主要模擬自然界下雨的過程，而背面噴淋模擬夜晚表面結露的現象。

在一些汽車廠商的試驗標準中（如SAE）明確要求在試驗過程中同時進行正噴和背噴。

C. 溫度：

C.1樣品表面溫度：

樣品在接受輻照時，其表面吸收了光線中的見光和紅外段的能量而升溫，在同等輻照下，溫度因樣品表面顏色深淺而不同。樣品表面溫度的高低也直接影響著老化的進行速度，因為根據電化學原理，溫度每升高10℃，電化學反應速度會加快一倍。為了統一控制，我們采用黑板溫度和黑標準溫度作為主要的控制參數，對其進行閉環調節控制。

C.2環境溫度：

樣品在接受光照時，除了表面溫度升高對老化的影響，它所處的環境溫度也會影響到老化過程，所以我們選用的人工老化試驗機也需要對試驗箱的箱內溫度進行立閉環控制。

D．另外，高性能氙燈的有效冷卻與正確排列，輻照能的均勻產生和穩控制，樣品架的合理設計,濾光片的科學配用均是保證日曬老化試驗性和重現性的重要因素。

 

CI4000老化儀介紹：

A：老化設備分類：目前上主要有兩種氙燈老化儀，分別為水冷式和風冷式，這是根據氙燈燈管的冷卻方式不同來劃分的。一般風冷式氙燈老化儀只局限于滿足一些歐洲標準，而水冷式基本上以滿足歐洲和美國的所有標準。

B：美國ATLAS公司的Ci4000為水冷式氙燈老化儀，為目前上設計先進、應用廣泛、得到客戶認度的氙燈老化儀器。

C：Ci4000為自動型閉環控制帶大觸摸屏幕LCD顯示，同時控制光輻照量、黑板溫度、箱內溫度、箱內濕度、噴淋周期、運行時間等控制參數，控制器在出廠時已預設十幾個程序，用戶也自編三個程序，程序被調用執行后，即為自動運行，不需要人工監控。

△ 光輻照量控制：

為了保證試驗結果的重現性，我們必須要使氙燈的光譜能量分布SPD和輻照強度在試驗過程中保持恒控。SPD中的每段波長的光波都在老化過程中起著特的作用，雖然在光譜能量中，紫外線部分所占的比例很小，但它是使物質內部化學鍵斷裂而發生老化的主要原因；見光和紅外部分能使材料的溫度上升，從而加快整個老化過程，所以要實現重復性的老化過程，就必須保證試驗過程中光源的SPD保持穩，SPD發生變化，就有能會影響實驗結果。對于SPD的穩，它實際上與機器的控制無關，只與氙燈本身的質量和濾光片的性能穩有關。

有些品牌儀器所選用的是類似于復印機中的氙燈，燈管內的氙氣含量較低，雜質含量大，在經受高電壓、高溫激發后，容易發生化學反應，使其的SPD發生不逆的改變。越大的輻照強度，越容易加速這種化學變化。

Ci4000采用6500W水冷式氙燈，其中充注的是化學分析級高純度氙氣，氙燈在受到1萬多伏的點燈電壓激發時產生的弧光，與真實日光的光譜能量分布十分接近。采用不同組合的內外過濾片對氙弧的SPD進行裁剪，就能模擬不同場合中的日光光譜。由于燈管中的雜質含量低，就保證了SPD曲線的穩。一般推薦用戶每2000小時更換燈管，就是為了嚴格地保證這個目的。Ci4000控制器以自動累計燈管使用時間，并提示更換信息。

實驗證明，在一固電壓瓦數下，工作過120小時的氙燈的輻射比工作過1500小時后的氙燈的輻射能量多得多。也就是，如果一個樣品暴露時間為1500小時，那么在前數百小時，氙燈新的時候樣品接受日光能就比用舊的多。但如果我們引入輻射自動控制系統，樣品無論在新燈和舊燈情況下都接收到相同的能量。控制光源的輸出不僅是需要，對研究發展老化試驗也是必要的。

在保證了氙燈光源SPD曲線穩的基礎上，為了控制氙燈的輻照強度恒，我們在SPD上選取340nm、420nm波長點和300-400nm段進行控制。光線直接穿過濾光片后，通過一個光路傳到測試室外的一個檢測盒，在檢測盒中先通過一個特的光柵濾波器（340nm或420nm）后照射到光電檢測器上，變換為電訊號，這訊號送到檢測電路與設值比較，如果訊號小于設值，也即輻射低于要求的水平，功率調整器接受控制信號自動增加功率，使輻射達到設值。如果輻射多于設值，，功率調整器接受控制信號自動減小功率，直到輻射到達設值。

其中340nm控制點是耐候老化試驗常用的，配合相應的過濾片組合，模擬日光的直接照射，一般用于建材、汽車外飾件、涂料等的耐候試驗。

420nm控制點是日曬試驗常用的，配合相應的過濾片組合，模擬透過玻璃窗的日光照射，一般用于紡織品、油墨、汽車內飾件等的試驗。

300-400nm控制段是歐洲和GB某些標準要求的，現在的用途范圍較窄。

除了自動控制輻射能量恒外，光監測器將輻射功率對時間積分得出樣品已接收到多少輻射能量。試驗以編程預輻射能量，實驗過程中，積分電路將驅動計數器，使計數器從設置點逐漸減為零，當到達零點時，儀器自動停止試驗。

Ci4000輻照控制的特點是以進行*、第二雙監測點設置，如果用戶既要進行日曬試驗又要做耐候試驗，他只需選購此功能。儀器在出廠時就會預置雙光路和光柵濾波器，分別分離所需波長的能量進行檢測，用戶在啟動測試程序后，機器會根據測試要求，自動選用某個監測點的讀值進行輻照強度的閉環控制。另外機器還有自我檢查判別功能，如果用戶調用未安裝的監測點，機器會自動發出提示信息

△ 黑板溫度控制：

黑板溫度也是一個重要控制參數，它的意義是代表著試樣在接受輻射時其表面的溫度。樣品在接受照射時，會因為吸收了光線中的紅外段能量而使其表面溫度升高，不同顏色樣品的表面溫度會不同。黑板溫度計和試樣一樣，也裝在樣品夾上，掛在樣品架上。

美國標準和歐洲標準常用的黑板溫度計不同，美標稱為BPT（黑板標準溫度），歐標稱為BST（黑標準溫度計），美標黑板溫度計（BPT）是一塊涂有標準涂料的金屬板，而歐標黑標準溫度計（BST）是在此金屬板后附有塑料熱層。通常情況下，BST的讀數會高于BPT。

Ci4000在輻照強度恒控制的情況下，中央控制器通過變頻器自動控制試驗箱上方的風機轉速，調節流經樣品表面的空氣流速，從而穩地閉環控制黑板溫度。一般在黑暗周期是不要求控制黑板溫度的。

Ci4000還以選擇雙通道黑板溫度設置，機器會同時有兩個黑板溫度監測回路，分別安裝BST和BPT傳感器。用戶在調用執行程序后，機器會自動調用所要求傳感器（BPT或者BST）數據進行閉環控制。這樣的話，客戶就以兼顧美國標準和歐洲標準的要求。

Ci4000的黑板溫度計是和樣品一起安裝在旋轉樣品架上的，它的讀數真實而有代表性。而某些品牌的黑板溫度計只能固安裝在測試角落位置，由于輻照強度的不均勻性，它的讀數代表性就值得商榷。

△ 箱內溫度控制：

Ci4000中央控制器會自動控制機器背部風門的開口程度（Smart-damp功能），引入所需的低溫空氣，來降低箱內溫度，或是開動箱底部的加熱器，來對箱內的溫度進行閉環控制。

△ 箱內濕度控制：

Ci4000通過相對濕度傳感器進行自動比例閉環控制箱內濕度，它利用壓縮空氣激蕩純水通過細小噴嘴形成水霧來進行加濕的，這種加濕方法迅速安，而且噴嘴的角度調。

某些品牌的機器加濕方法是利用加熱增濕，這種方法的缺陷是反應滯后、偏差大，同時濕氣所帶入的熱量會嚴重地影響到箱內溫度的平衡控制

△ 噴淋控制：

Ci4000以立控制正面噴淋和背面噴淋，正面噴淋主要模擬自然界下雨的過程，而背面噴淋模擬夜晚表面結露的現象。

△ 明暗周期控制：

    Ci4000以立控制燈管的開和關，分別代表了黑夜和白晝。

△ 機器運行控制：

Ci4000的中央控制器為直觀的TFT液晶觸摸屏界面，觸摸屏輸入，中文或英文界面，大容量編程控制，儲存程序共為20個，出廠預置程序為16個供直接調用，其中包括SAE J1885、SAE J1960、AATCC 16E、AATCC 169-1、ISO 105-B02、04、06、ASTM G155-1、G155-4、FORD INTERIOR、GMW 3414TM、ISO4892-2-A、ISO11341-1，還有兩個分別是輻照強度和功率校準程序，另外用戶根據需要自編四個程序并儲存。

試驗設參數：輻照強度、黑板溫度、箱內干球溫度、箱內濕度、明暗周期、噴淋周期的立設和閉環控制。

試驗箱自動操作,能根據測試時間或累積輻照能量自動停止試驗。

標準設備配Smart Media卡，RS-232接口或2者兼備。

D：CI4000技術參數：

光源：6500W水冷式氙燈燈管 一支

光譜范圍：光譜日光（300～800nm）

輻照強度閉環控制范圍：（307～1356）W/m2（300～800nm）（Boro/Boro內外過濾片，其它見樣本）

輻照度控制精度：設值的±0.1W/ m2

樣品表面的輻照強度均勻度為：≦±4%

輻照度控制點：340nm、420nm、300-400nm、400-750nm等選擇

電源：380V（±5%）/50H、3相4線

大電流：47A

大功率：9.5KW

凈重：586Kg

尺寸：高198cm,寬127cm,深102cm

占地面積：148×274cm（寬×深）

裝樣品夾數量：65個，共3層

樣品夾尺寸：SL-3T，69×145×3mm（寬×長×厚）

曝曬面積：6500cm2

黑板溫度閉環控制范圍：BST：40～120℃；BPT：40～110℃

黑板溫度控制精度：±1℃

黑板溫度的均勻性：≦±2°C

箱內溫度閉環控制范圍：常溫～90℃

箱內溫度控制精度：≤±2℃

箱體內濕度控制范圍：光循環：10%-75%（溫度決）

                    暗循環：達到

箱體內濕度控制精度：≤±5%

 

E：其它說明

E1：燈管的使用壽命：建議為每2000小時更換，濾光片也需要時更換，Atlas公司提供了4000小時備件包，根據內外濾光片組合不同來選擇。備件包中含兩根燈管和若干內外濾光片及其它消耗件，足以滿足4000小時試驗之用。

E2：Ci4000的燈管直立在試驗箱中心，圍繞著上下三層的轉動樣品架，放65個樣品（樣品尺寸為70x145x3mm），它保證每塊樣品受到均勻的輻射強度。每個樣品后需襯一塊鋁板，如果每次的試樣不足以掛滿樣品架，也需將空的樣品夾襯上鋁板后掛滿整個樣品架。

E3：Ci4000為水冷式氙燈老化儀，內外濾光片在過濾光線的同時形成水套，其中通過純水的流動來帶走氙燈發光時產生的巨大熱量。

E4：純水用于燈管冷卻、噴淋和加濕，水純度高減少雜質在濾光片上沉積，防止影響輻射強度；

E5：噴淋是模擬下雨；加濕是用壓縮空氣將純水打成水霧噴出，來控制箱內濕度。所以用戶需準備純水或純水產生裝置。在Ci4000的左下前部有一個小純水箱，流經燈管的純水流回該水箱，純水損耗后水位下降，機器會自動進水補充；在該水箱里又裝有蛇型降溫管，內通自來水，因為純水在吸收了燈管的熱量后水溫升高，當純水箱內溫度超過55℃時，蛇型管中的自來水開始流動來冷卻純水，使純水保持冷卻燈管的效率。自來水的溫度建議在20℃以下，如果用戶考慮自來水的使用成本和水溫，建議裝備一個冰水機，循環使用。當純水箱內溫度超過65℃時，Ci4000會自動停機保護。

E6：旋轉鼓式樣品架和輻照強度、黑板溫度的均勻性：

Ci4000旋轉鼓式樣品架設計是將樣品垂直擺放在儀器中央的旋轉架上，旋轉架由一個圓柱型的樣品單層陳列架構成，樣品在鼓架上圍繞燈源以每分鐘1圈的速度旋轉，以此獲得均衡的光照能量以及溫度和濕度。

由于氙燈燈管在工作的同時其本身也會老化，會產生一些黑點，而黑點會影響光照的均勻性，鼓式樣品架工作時勻速轉動，使黑點的光照平均作用于整個樣品空間，大限度的平衡了這種細微誤差。

 

美國ATLAS產品特點：

A   質量靠的氙燈燈管！

ATLAS的氙燈燈管中充注的是化學分析級高純度氙氣，氙燈在受到1萬多伏的點燈電壓激發時產生的弧光，與真實日光的光譜能量分布十分接近。采用不同組合的過濾片對氙弧的SPD進行裁剪，就能模擬不同場合中的日光光譜。由于燈管中的雜質含量低，就保證了SPD曲線的穩。

B   技術！

    ATLAS設計的氙燈老化箱擁有包括Smart Damper?等控制溫濕度調節的多項技術，以及自行研發的上*的高純度氙燈燈管是其核心技術！

C  Atlas品牌！

提到老化測試儀器，就不得不提到ATLAS（美國亞太拉斯測試儀器公司），以這樣說，亞太拉斯的歷史就是整個實驗室老化測試儀發展的歷史，氙燈技術的誕生和發展過程也體現在其中。Atlas是整個老化測試領域當之無愧的*和，它的每一項技術和產品無不閃爍著創新思想的光芒，而不是簡單水平上的臨摹和抄襲。作為產品，它不僅以覆蓋目前標準測試要求，更是為今后測試標準和行業標準的發展制留出了充分的空間。

D   用戶認度！

ATLAS目前是上老化檢測領域用戶認度的產品供應商。已經得到了包括汽車、建材、涂料、塑料、紡織、日用品等行業的高度認；目前已經是美國通用汽車、德國大眾汽車、法國歐萊雅等諸多企業的品牌。在及中國擁有90%以上的市場。

E   用戶放心品牌！

不管您在哪個國家、哪個行業，也無論您做何用途，購買ATLAS的產品是您*不會錯誤的選擇！也是*能真正對您帶來效益的選擇！

 

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 標準：AATCC TM16，AATCC TM16E-1998， AATCC TM169，ASTM D2565，ASTM D6695，ASTM E1596，ASTM G151，ASTM G155，FORD FLTM B0 116-01，GME 60292，GB/T1865，GB/T8427，GB/T13492，GB/T16422.2，GMW 3414TM，GMW14162，ISO 105-B02，ISO 105-B04，ISO105-B06，ISO3917，ISO4892-1，ISO4892-2，ISO11341，ISO12040，JASO M346，Marks & Spencer C9，Marks & Spencer C9A，MIL STD 810G（方法505.5），Peugot/Citroen D27 1389，Renault D47 1431，SAE J1885，SAE J1960，SAE J2412，SAE J2527，VDA 621-429，VDA 621-430，VDA75202，VW PV1303，VW PV1306，VW PV3929，VW PV3930