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Qinsun Si4000 氙灯老化试验机

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Qinsun Si4000 氙灯老化试验机

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符合标准:

适用范围:

Si4000主要用于汽车材料、塑料、油漆、包装、太阳能光伏、纺织工业包括土工布、颜料、稳定剂、添加剂等的测试。

产品详细:

Si4000氙灯老化试验机为全自动参数闭环控制老化测试仪,大LCD触摸屏幕 显示,可同时控制光辐照量、黑板温度、箱内温度、箱内湿度、喷淋周期、运行时间等控制参数,控制器在出厂时已预设十几个程序,用户也可自编三个程序,程序被调用执行后,即为全自动运行,不需要人工监控。
Si4000灯管功率为6500W。自然老化环境中,试样主要受到波长为300-800nm 之间光线的辐射,Si4000可选340nm、420nm 和300-400nm作为监控点,控制该处的辐射强度。试验过程中,为了保证试验结果的重现性 ① ,需要保持试验过程参数的恒定,其中光源的辐照强度是最主要的控制参数。为了克服灯管衰减和电压的不稳定对辐照强度的影响,Si4000 通过光传感器测量监测点的辐照强度,得到的结果与设定值进行比较后,通过调节电流对灯管功率进行闭环控制,保证样品受到的辐照强度始终恒定。室外老化的美国标准,多采用340nm 作为监控点;室内老化的美国标准,多采用420nm 作为监控点;欧洲标准室内与室外都常用300-400nm。推荐在主机中采用340nm 作为第一监测点,选用420 作为第二监测点。进行某一个试验时,这两个监测点均可监控,但只能控制其中一个。另外,我们推荐购买一个300-400nm 光过滤装置,当需要用到300-400nm 监控点时,用户可自行改装,改装后主机会自动识别。一般在内外过滤片均为硼硅玻璃时,340nm 处的读数乘以115,即为300-400nm 段的辐射强度。试验机可以将累计辐射能量来控制试验时间的长短。
在不同的真实环境和地域里,日光中的光谱能量分布是在试验标准中,黑板温度是一个重要控制参数,它代表的是
试样在接受辐射时其表面的最高温度。样品在接受照射时,会因为吸收了光线中的红外段能量而使表面温度升高,不同颜色的表面温度会不同。在老化过程中,温度也是影响老化速度的重要原因。因为根据电化学原理,温度每升高10℃,电化学反应速度会提高一倍。所以在试验过程中样品的表面温度也是一个重要的控制参数。黑板温度计和试样一样,也装在样品夹上,挂在样品架上。美国标准和欧洲标准常用的黑板温度计不同,美标称为BPT,欧标称为BST(黑板标准温度),美标黑板温度计是一块涂有标准涂料的金属板,而欧洲的是在此金属板后附有塑料绝热层,一般BST 的读数会比BPT 高5 度以上。为了符合不同标准,所以推荐采用双通道黑板温度测量与控制。
Si4000 的灯管直立在试验箱中心,围绕着上下三层的转动样品架,可放65 个样品(样品尺寸为70x150x3mm),它保证每块样品受到均匀的辐射强度。每个样品后需衬一块铝板,如果每次的试样不足以挂满样品架,也需将空的样品夹衬上铝板后挂满整个样品架。
Si4000 为水冷式氙灯老化仪,内外滤光片在过滤光线的同时形成水套,其中通过纯水的流动来带走氙灯发光时产生的巨大热量。纯水(<1ppm)用于灯管冷却、喷淋和加湿,水纯度高可减少杂质在滤光片上沉积,防止影响辐射强度;喷淋是模拟下雨;加湿是用压缩空气将纯水打成水雾喷出,来控制箱内湿度。当纯水箱内温度超过65℃时,Si4000 会自动停机保护。

老化定义
材料在日常使用中会长时间曝露在户外日光、玻璃窗后或户内人造光中,发生褪色、发黄或强度降低等物理性质变化,这种变化我们通常称为光老化或日晒老化。

老化意义
为了比自然老化测试更快速地评估材料的抗老化性能,通常采用带人工光源的测试设备来重现和加速老化过程,这样可以不受日常循环和气候条件的影响,并可以得到一个可控的测试环境,从而保证试验过程参数的可重复性和试验结果的可重现性。

老化影响因素
A. 光:
A.1 光的质量:
光的模拟逼真性湿耐光试验的基础,我们必须保证仪器中光线的光谱能量分布(波长和能量值的对应关系,简称SPD)应尽可能地近似于材料自然老化时环境的光线,并且在整个试验过程中保持其分布曲线的稳定。我们需要根据材料的最终使用环境,选用不同组合的过滤光片,对光源的SPD 进行适当的过滤,以模拟各种情况的自然环境光。
A.2 光的数量(即强度):
在保证SPD 的前提下,我们要采用加强照射功率来实现加速试验。为了保证试验结果的可重现性,我们需要用闭环控制的方法来保证其辐照强度的恒定,避免了因灯管自然衰减而影响试验结果。另外,我们要求仪器能提供足够大的强度控制范围来面对不同行业、不同时期发展的需要。
B. 水:
B.1 湿度:
耐光褪色试验需要给湿,很多材料对湿度较敏感,甚至超过直接的喷淋效果。因此需要人工模拟设备具备湿度控制的功能,其中利用压缩空气激荡水雾进行加湿的方法比加热增湿的效果更稳定和快速,没有滞后的影响。
B.2 喷淋:
耐侯老化试验需要喷淋,利用材料对水的吸附和解吸附作用,促进材料的老化,同时对正在接受辐照的样品表面产生温度的冲击作用。喷淋的方式有正面喷淋和背面喷淋两种;正面喷淋主要模拟自然界下雨的过程,而背面喷淋模拟夜晚表面结露的现象。在一些汽车厂商的试验标准中(如SAE)明确要求在试验过程中同时进行正喷和背喷。
C. 温度:
C.1 样品表面温度:
样品在接受辐照时,其表面吸收了光线中的可见光和红外段的能量而升温,在同等辐照下,温度因样品表面颜色深浅而不同。
样品表面温度的高低也直接影响着老化的进行速度,因为根据电化学原理,温度每升高10℃,电化学反应速度会加快一倍。为了统一控制,我们采用黑板温度和黑标准温度作为主要的控制参数,对其进行闭环调节控制。
C.2 环境温度:
样品在接受光照时,除了表面温度升高对老化的影响,它所处的环境温度也会影响到老化过程,所以我们选用的人工老化试验机也需要对试验箱的箱内温度进行独立闭环控制。
D.另外,高性能氙灯的有效冷却与正确排列,辐照能的均匀产生和稳定控制,样品架的合理设计,滤光片的科学配用均是保证日晒老化试验精确性和重现性的重要因素。

设备介绍
A:老化设备分类:目前世界上主要有两种氙灯老化仪,分别为水冷式和风冷式,这是根据氙灯灯管的冷却方式不同来划分的。一般风冷式氙灯老化仪只局限于满足一些欧洲标准,而水冷式基本上可以满足欧洲和美国的所有标准。
B:Si4000 为水冷式氙灯老化仪,采用目前世界上最先进、应用最广泛、得到客户认可度最高的设计形式。
C:Si4000 为全自动型闭环控制带大触摸屏幕LCD 显示,可同时控制光辐照量、黑板温度、箱内温度、箱内湿度、喷淋周期、运行时间等控制参数,控制器在出厂时已预设十几个程序,用户也可自编三个程序,程序被调用执行后,即为全自动运行,不需要人工监控。

光辐照控制
为了保证试验结果的可重现性,我们必须要使氙灯的光谱能量分布SPD 和辐照强度在试验过程中保持恒定可控。SPD 中的每段波长的光波都在老化过程中起着独特的作用,虽然在全光谱能量中,紫外线部分所占的比例很小,但它是使物质内部化学键断裂而发生老化的主要原因;可见光和红外部分能使材料的温度上升,从而加快整个老化过程,所以要实现重复性的老化过程,就必须保证试验过程中光源的SPD 保持稳定,SPD 发生变化,就有可能会影响实验结果。对SPD 的稳定,它实际上与机器的控制无关,只与氙灯本身的质量和滤光片的性能稳定有关。
有些品牌仪器所选用的是类似于复印机中的氙灯,灯管内的氙气含量较低,杂质含量大,在经受高电压、高温激发后,容易发生化学反应,使其的SPD 发生不可逆的改变。越大的辐照强度,越容易加速这种化学变化。Si4000 采用6500W 水冷式氙灯,其中充注的是化学分析级高纯度氙气,氙灯在受到1 万多伏的点灯电压激发时产生的弧光,与真实日光的光谱能量分布十分接近。采用不同组合的内外过滤片对氙弧的SPD 进行裁剪,就能模拟不同场合中的日光光谱。
由于灯管中的杂质含量低,就保证了SPD 曲线的稳定。一般推荐用户每2000 小时更换灯管,就是为了严格地保证这个目的。
Si4000 控制器可以自动累计灯管使用时间,并提示更换信息。实验证明,在一固定电压瓦数下,工作过120 小时的氙灯的辐射比工作过1500 小时后的氙灯的辐射能量多得多。也就是,如果一个样品总暴露时间为1500小时,那么在前数百小时,氙灯新的时候样品接受日光能就比用旧的多。但如果我们引入辐射自动控制系统,样品无论在新灯和旧灯情况下都接收到相同的能量。控制光源的输出不仅是需要,对研究发展老化试验也是必要的。
在保证了氙灯光源SPD 曲线稳定的基础上,为了控制氙灯的辐照强度恒定,我们在SPD 上选取340nm、420nm 波长点和300-400nm 段进行控制。光线直接穿过滤光片后,通过一个光路传到测试室外的一个检测盒,在检测盒中首先通过一个特定的光栅滤波器(340nm 或420nm)后照射到光电检测器上,变换为电讯号,这讯号送到检测电路与设定值比较,如果讯号小于设定值,也即辐射低于要求的水平,功率调整器接受控制信号自动增加功率,使辐射达到设定值。如果辐射多于设定值,功率调整器接受控制信号自动减小功率,直到辐射到达设定值。
其中340nm 控制点是耐候老化试验常用的,配合相应的过滤片组合,模拟日光的直接照射,一般用于建材、汽车外饰件、涂料等的耐候试验。420nm 控制点是日晒试验常用的,配合相应的过滤片组合,模拟透过玻璃窗的日光照射,一般用于纺织品、油墨、汽车内饰件等的试验。300-400nm 控制段是欧洲和GB 某些标准要求的,现在的用途范围较窄。除了自动控制辐射能量恒定外,光监测器将辐射功率对时间积分得出样品已接收到多少辐射能量。试验可以编程预定辐射总能量,实验过程中,积分电路将驱动计数器,使计数器从设置点逐渐减为零,当到达零点时,仪器自动停止试验。
Ci4000 辐照控制的特点是可以进行第一、第二双监测点设置,如果用户既要进行日晒试验又要做耐候试验,他只需选购此功能。仪器在出厂时就会预置双光路和光栅滤波器,分别分离所需波长的能量进行检测,用户在启动测试程序后,机器会根据测试要求,自动选用某个监测点的读值进行辐照强度的闭环控制。另外机器还有自我检查判别功能,如果用户调用未安装的监测点,机器会自动发出提示信息。

黑板温度控制
黑板温度也是一个重要控制参数,它的意义是代表着试样在接受辐射时其表面的最高温度。样品在接受照射时,会因为吸收了光线中的红外段能量而使其表面温度升高,不同颜色样品的表面温度会不同。黑板温度计和试样一样,也装在样品夹上,挂在样品上。
美国标准和欧洲标准常用的黑板温度计不同,美标称为BPT(黑板标准温度),欧标称为BST(黑标准温度计),美标黑板温度计(BPT)是一块涂有标准涂料的金属板,而欧标黑标准温度计(BST)是在此金属板后附有塑料绝热层。通常情况下,BST 的读数会高于BPT。
Si4000 在辐照强度恒定控制的情况下,中央控制器通过变频器自动控制试验箱上方的风机转速,调节流经样品表面的空气流速,从而稳定地闭环控制黑板温度。一般在黑暗周期是不要求控制黑板温度的。
Si4000 还可以选择双通道黑板温度设置,机器会同时有两个黑板温度监测回路,分别安装BST 和BPT 传感器。用户在调用执行程序后,机器会自动调用所要求传感器(BPT 或者BST)数据进行闭环控制。这样的话,客户就可以兼顾美国标准和欧洲标准的要求。
Si4000 的黑板温度计是和样品一起安装在旋转样品架上的,它的读数真实而有代表性。而某些品牌的黑板温度计只能固定安装在测试角落位置,由于辐照强度的不均匀性,它的读数代表性就值得商榷。

箱内温度控制
Si4000 中央控制器会自动控制机器背部风门的开口程度(自动调准功能),引入所需的低温空气,来降低箱内温度,或是开动箱底部的加热器进行加热,来对箱内的温度进行闭环控制。

黑板湿度控制
Si4000 通过相对湿度传感器进行自动比例闭环控制箱内湿度,它利用压缩空气激荡纯水通过细小喷嘴形成水雾来进行加湿的,这种加湿方法迅速安全,而且喷嘴的角度可调。
某些品牌的机器加湿方法是利用加热增湿,这种方法的缺陷是反应滞后、偏差大,同时湿气所带入的热量会严重地影响到箱内。

温度平衡控制
喷淋控制:
Si4000 可以独立控制正面喷淋和背面喷淋,正面喷淋主要模拟自然界下雨的过程,而背面喷淋模拟夜晚表面结露的现象。
明暗周期控制:
Si4000 可以独立控制灯管的开和关,分别代表了黑夜和白昼。
机器运行控制:
Si4000 的中央控制器为直观的TFT 液晶触摸屏界面,触摸屏输入,中文或英文界面,大容量编程控制,可储存程序共为20 个,出厂预置程序为16 个供直接调用,其中包括SAEJ1885、SAEJ1960、AATCC 16E、AATCC 169-1、ISO105-B02、04、06、ASTM G155-1、G155-4、FORD INTE-RIOR、GMW 3414TM、ISO4892-2-A、ISO11341-1,还有两个分别是辐照强度和功率校准程序,另外用户根据需要可自编四个程序并储存。

仪器说明
●  灯管的使用寿命:建议为每2000 小时更换,滤光片也需要定时更换,Qinsun公司提供了4000小时备件包,根据内外滤光片组合不同来选择。备件包中含两根灯管和若干内外滤光片及其它消耗件,足以满足4000 小时试验之用。
●  Si4000 的灯管直立在试验箱中心,围绕着上下三层的转动样品架,可放65 个样品(样品尺寸为70x145x3mm),它保证每块样品受到均匀的辐射强度。每个样品后需衬一块铝板,如果每次的试样不足以挂满样品架,也需将空的样品夹衬上铝板后挂满整个样品架。
●  Si4000 为水冷式氙灯老化仪,内外滤光片在过滤光线的同时形成水套,其中通过纯水的流动来带走氙灯发光时产生的巨大热量。
●  纯水用于灯管冷却、喷淋和加湿,水纯度高可减少杂质在滤光片上沉积,防止影响辐射强度;
●  喷淋是模拟下雨;加湿是用压缩空气将纯水打成水雾喷出,来控制箱内湿度。所以用户需准备纯水或纯水产生装置。在Si4000 的左下前部有一个小纯水箱,流经灯管的纯水流回该水箱,纯水损耗后水位下降,机器会自动进水补充;在该水箱里又装有蛇型降温管,内通自来水,因为纯水在吸收了灯管的热量后水温升高,当纯水箱内温度超过55℃时,蛇型管中的自来水开始流动来冷却纯水,使纯水保持冷却灯管的效率。自来水的温度建议在20℃以下,如果用户考虑自来水的使用成本和水温,建议装备一个冰水机,循环使用。当纯水箱内温度超过65℃时,Si4000 会自动停机保护。
●  旋转鼓式样品架和辐照强度、黑板温度的均匀性:Si4000 旋转鼓式样品架设计是将样品垂直摆放在仪器中央的旋转架上,旋转架由一个圆柱型的样品单层陈列架构成,样品在鼓架上围绕灯源以每分钟1 圈的速度旋转,以此获得均衡的光照能量以及温度和湿度。由于氙灯灯管在工作的同时其本身也会老化,会产生一些黑点,而黑点会影响光照的均匀性, 鼓式样品架工作时匀速转动,使黑点的光照平均作用于整个样品空间,最大限度的平衡了这种细微误差。

适用范围
Si4000主要用于汽车材料、塑料、油漆、包装、太阳能光伏、纺织工业包括土工布、颜料、稳定剂、添加剂等的测试。

技术参数
光源:6500W 水冷式氙灯灯管一支
光谱范围:全光谱日光
辐照强度闭环控制范围:(307~1356)W/m2(300~800nm)(Boro/Boro 内外过滤片,其它见样本)
辐照度控制精度:设定值的±0.1W/ m2
样品表面的辐照强度均匀:≦±4%
辐照度控制点:340nm、420nm、300-400nm、400-750nm 等可选择
黑板温度闭环控制范围:BST:40~120℃;BPT:40~110℃
黑板温度控制精度:±1℃
黑板温度的均匀性:≦±2°C
箱内温度闭环控制范围:常温~90℃
箱内温度控制精度:≤±2℃
箱体内湿度控制范围:光循环:10%-75%(温度决定) 暗循环:达到100%
箱体内湿度控制精度:≤±5%
可装样品夹数量:65 个,共3 层
样品夹尺寸:SL-3T,69×145×3mm(宽×长×厚)
总曝晒面积:6500cm2
电源:380V(±5%)/50HZ、3 相4 线
最大电流:47A
最大功率:9.5KW
净重:586Kg
尺寸:高198cm,宽125cm,深105cm
占地面积:148×274cm(宽×深)

产品特点:
主机
· 光源:水冷式氙灯灯管,功率6500W,灯管最低寿命2000小时(2倍阳光辐照度时)。氙灯系统应包括氙灯灯管, 内滤光管, 外滤光管等元器件。
· 滤光片 片:可更换的滤光片。多种虑光片可供选择,模拟户外直接照射和室内间接照射。得到最 为接近的氙灯光谱。必须配制4000小时运行包。
· 试样架形式 式:三层旋转式试样架,最大限度地保证所有测试样品辐照均匀,并且试样表面辐照度一致性应保证在±4%。
试样架旋转速度:约1转/分钟。
· 试样夹 夹:厚度可调节试样夹,适应不同尺寸规格的试样。
· 总的曝晒面积 积:≧6500cm2。
控制系统
· 中英文触摸屏操作界面。
· 可同时对黑板温度,黑标温度,箱体温度,相对湿度,氙灯能量,光辐照强度进行精确闭环自动控制; 喷水系统模拟雨淋及结露。能够显示进程和测试参数。
· 可编辑测试程序,逐步改变辐照度 、温度 (包括黑板温度或黑标温度和箱体温度)、湿度和喷 淋(试样喷淋和试样架喷淋)等测试条件,达到用户设定测试程序或循环 。并可对设定的程序进行存储和调用。用户自定义的测试程序不少于5个。
· 照度监测控制:可以选择340 nm或者420 nm窄频或者300nm -400 nm宽频波长点对辐照度 进行动监测控制。可控制的辐照度可以达到日光的2倍,从而满足加速 测试的要求。
辐照度可控制在如下范围内:0.25-1.26W/m 2 (@340nm)或者0.59-2,46W/m 2 (@420nm)或者29 -141W/m 2 (@300-400nm)黑板温度或者黑标温度控制:配置黑板温度计和黑标温度计,可以选择黑板温度和黑标温度对试样温度进行自动控制。温度范围:BPT 40-110℃,BST 40-120℃;温度应该控制在设定值±2℃范围内。箱体温度控制:可以对箱体温度进行自动控制,温度范围40-100℃,温度应控制在设定值±2℃内,箱体温度应当均匀一致,最高点和最低点的温差应该不超过2℃m相对湿度控制:可以对试验箱内的相对湿度进行自动控制,湿度范围:光照循环时10-70%(与温度相关),黑暗循环时可达100%,湿度应控制在±5℃RH,箱体内湿度均匀一致,最高点与最低点的温差应不超过5%RH。
具有水纯度不够、缺水、气压不足等实时监控系统及故障预警系统,便于实时监控仪器运行状况。
质控
· 具有氙 灯辐照度校准功能。每台老化仪配制一只校准灯管,该校准灯管只能用于对应的老化仪,通
过中国计量院CMA认证。
· 设有数 据库,使用智能媒体卡、RE-232端口、U盘数据接口可将测得的数据存入数据库中,数据库
中的资料可通过日期,试样编号等方式进行查询。
附件
· 第二波 长 监控系统
直接设置和控制辐照度(300-400nm)(出厂前加装在主机上)
· 第二样 品 表面温 度 监 控 系统
直接设置和控制黑标温度40-120?C(出厂前加装在主机上)
· 40 00 小 小 时 运行包
含2 根 6500 千瓦精密水冷氙灯及相应的滤镜用于模拟户外/外饰件

关键参数汇总

辐照度 辐照度控制范围 0.25-1.26W/m2(@340nm), 0.59-2.46W/m2(@420nm), 29-141W/m2 (@300-
400nm)
(Si4000在出厂时就会预置双光路和光栅滤波器,分别分离所需波长的能量进行检
测,用户在启动测试程序后,机器会根据测试要求,自动选用某个监测点的读值
进行辐照强度的闭环控制)
辐照度均匀性 ±4%
(Si智能控制辐照度系统和闭环智能调节装置,三层旋转式试样架,可以最大限度
地保证所有测试样品辐照均匀,并且试样表面辐照度一致性应保证在±4%。试样
架旋转速度:约1转/分钟)
辐照度控制精度 设定值±0.1w/cm
温度控制 温度控制精度 精度:±1℃, 均匀度:±2℃;
Si4000 的黑板温度计BST是和样品一起安装在旋转样品架上的,它的读数真实
而有代表性。而有些品牌的黑板温度计只能固定安装在测试角落位置,由于辐照
强度的不均匀性,它的读数不具有代表性)
黑板温度控制 光照条件:BPT:40-110±2°C 黑暗条件:BPT:15-60±2℃
(Si4000 在辐照强度恒定控制的情况下,中央控制器通过变频器自动控制试验箱
上方的风机转速,调节流经样品表面的空气流速,从而稳定地闭环控制黑板温
度)
黑标温度控制范围 光照条件:BST:45-120±2°C 黑暗条件:BPT:20-70±2℃
腔体温度控制范围 常温~90℃±2℃
(Si4000 中央控制器会自动控制机器背部风门的开口程度(自动调
准功能),引入所需的低温空气,来降低箱内温度,或是开动箱底
部的加热器进行加热,来对箱内的温度进行闭环控制)
相对湿度 控制范围 光循环:10%-75% 暗循环:达到100%, 均匀度 ≤±5%
(Si4000 通过相对湿度传感器进行自动比例闭环控制箱内湿度,它
利用压缩空气激荡纯水通过细小喷嘴形成水雾来进行加湿,这种加
湿方法迅速安全,喷嘴的角度可调。有些品牌的机器加湿方法是利
用加热增湿湿度发生器,这种方法的缺陷是反应滞后、偏差大,同
时湿气所带入的热量会严重地影响到箱内)

适用标准
标准名称 标准号
AATCC TM 16.3-2003  TM 16E-1998  TM169
ASTM C1442 D4459 C1501 D4798  D904 D5010 D3424 D5071 D3451
D5794 D4101 D6083 D4303 D6551 D4355 D6577 D6662 D6695
D7869 G151  G155
GB B /T 1865  5137  6151  8427  8430  10485  14522  16259
ISO 105-B02 105-B04  105-B06 105-B10  11341  4892-1 4892-2
SAE J1885  J1960 J2412 J2413 J2527
VD A 621-429 621-430  75202
VW PV 1303 PV 3929  PV 3930
FM GMW14162  GMW3414TM  GME60292
Ford FLTM B0-116
SPA D27 1389
MIL STD 810G
JASO M346

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