Ci4000 Weather-Ometer氙灯老化测试仪

Ci4000 Weather-Ometer氙灯老化测试仪

 

美国ATLAS公司的Ci4000为自动型闭环控制带大触摸屏幕LCD显示，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，用户也自编三个程序，程序被调用执行后，即为自动运行，不需要人工监控。

它的灯管发光功率为6500W。试样主要受到光谱波长为300-800nm光线的辐射，但能在340nm、420nm和300-400nm作为监控点，通过控制该处的辐射强度。因为在试验过程中，为了保证试验结果的重现性，需要保持试验过程参数的恒性，其中光源的辐照强度是一个主要的控制参数。为了克服灯管的衰减和电压的不稳性，Ci4000通过光传感器测量对监测点的辐照强度，在与设值进行比较后，通过电流调节对灯管功率进行闭环控制，来保证样品受到的辐照强度始终恒。用于产品室外老化的美国标准，多采用340nm作为监控点；室内耐晒的美国标准中，多采用420nm作为监控点；而欧洲标准中室内与室外都常用300-400nm。所以推荐在主机中采用340nm作为*监测点，再选用420作为第二监测点（出厂时已装配）。在进行某一个试验时，这两个监测点均监视，但只能控制其中一个。另外，我们还推荐购买一个300-400nm光过滤盒，当需要用到300-400nm监控点时，用户自行改装，改装后主机会自动识别。但如果用户不愿意自己加装，Atlas公司也提供了近似的转换公式。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不同的，为了能模拟不同的日晒环境，Ci4000利用灯管外的内外过滤片的不同组合，对氙灯发出的光谱能量进行裁剪。根据贵司的测试要求，推荐使用内外滤光片均为Type“S”Borosilicate硼硅玻璃材质的滤光片，适用于材料室外老化常规标准要求；使用内滤光片为Type“S”Borosilicate硼硅玻璃材质的滤光片，外滤光片为Soda Lime钠钙玻璃材质的滤光片组合，适用于材料室内耐晒常规标准要求。

 灯管的使用期建议为每2000小时更换，滤光片也需要时更换，Atlas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。

在试验标准中，黑板温度也是一个重要控制参数，它的意义是近似试样在接受辐射时其表面的温度。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。

 Ci4000的灯管直立在试验箱中心，围绕着上下三层的转动样品架，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。

 Ci4000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Ci4000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，Ci4000会自动停机保护。

 

老化义：

材料在日常使用中有能长时间曝露在户外日光、玻璃窗后或户内人造光中，从而会使其发生褪色、发黄或强度等物理性质发生变化，这种变化我们通常称为光老化或日晒老化。

 

实验室老化意义：

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

 

实验室加速老化的影响因素：

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。我们需要根据材料的终使用环境，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，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和快速，没有滞后的影响。

B.2 直接喷淋：

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性和重现性的重要因素。

 

CI4000老化仪介绍：

A：老化设备分类：目前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，而水冷式基本上以满足欧洲和美国的所有标准。

B：美国ATLAS公司的Ci4000为水冷式氙灯老化仪，为目前上设计先进、应用广泛、得到客户认度的氙灯老化仪器。

C：Ci4000为自动型闭环控制带大触摸屏幕LCD显示，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，用户也自编三个程序，程序被调用执行后，即为自动运行，不需要人工监控。

△ 光辐照量控制：

为了保证试验结果的重现性，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控。SPD中的每段波长的光波都在老化过程中起着特的作用，虽然在光谱能量中，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；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，SPD发生变化，就有能会影响实验结果。对于SPD的稳，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发生不逆的改变。越大的辐照强度，越容易加速这种化学变化。

Ci4000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。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。Ci4000控制器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曲线稳的基础上，为了控制氙灯的辐照强度恒，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，在检测盒中先通过一个特的光栅滤波器（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值比较，如果讯号小于设值，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，使辐射达到设值。如果辐射多于设值，，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。试验以编程预辐射能量，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辐照控制的特点是以进行*、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（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热层。通常情况下，BST的读数会高于BPT。

Ci4000在辐照强度恒控制的情况下，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。

Ci4000还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，客户就以兼顾美国标准和欧洲标准的要求。

Ci4000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：

Ci4000中央控制器会自动控制机器背部风门的开口程度（Smart-damp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，来对箱内的温度进行闭环控制。

△ 箱内湿度控制：

Ci4000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，而且喷嘴的角度调。

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的平衡控制

△ 喷淋控制：

Ci4000以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：

    Ci4000以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：

Ci4000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，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，还有两个分别是辐照强度和功率校准程序，另外用户根据需要自编四个程序并储存。

试验设参数：辐照强度、黑板温度、箱内干球温度、箱内湿度、明暗周期、喷淋周期的立设和闭环控制。

试验箱自动操作,能根据测试时间或累积辐照能量自动停止试验。

标准设备配Smart Media卡，RS-232接口或2者兼备。

D：CI4000技术参数：

光源：6500W水冷式氙灯灯管 一支

光谱范围：光谱日光（300～800nm）

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：设值的±0.1W/ m2

样品表面的辐照强度均匀度为：≦±4%

辐照度控制点：340nm、420nm、300-400nm、400-750nm等选择

电源：380V（±5%）/50H、3相4线

大电流：47A

大功率：9.5KW

净重：586Kg

尺寸：高198cm,宽127cm,深102cm

占地面积：148×274cm（宽×深）

装样品夹数量：65个，共3层

样品夹尺寸：SL-3T，69×145×3mm（宽×长×厚）

曝晒面积：6500cm2

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）

                    暗循环：达到

箱体内湿度控制精度：≤±5%

 

E：其它说明

E1：灯管的使用寿命：建议为每2000小时更换，滤光片也需要时更换，Atlas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。

E2：Ci4000的灯管直立在试验箱中心，围绕着上下三层的转动样品架，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。

E3：Ci4000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。

E4：纯水用于灯管冷却、喷淋和加湿，水纯度高减少杂质在滤光片上沉积，防止影响辐射强度；

E5：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Ci4000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，Ci4000会自动停机保护。

E6：旋转鼓式样品架和辐照强度、黑板温度的均匀性：

Ci4000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，大限度的平衡了这种细微误差。

 

美国ATLAS产品特点：

A   质量靠的氙灯灯管！

ATLAS的氙灯灯管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。

B   技术！

    ATLAS设计的氙灯老化箱拥有包括Smart Damper等控制温湿度调节的多项技术，以及自行研发的上*的高纯度氙灯灯管是其核心技术！

C  Atlas品牌！

提到老化测试仪器，就不得不提到ATLAS（美国亚太拉斯测试仪器公司），以这样说，亚太拉斯的历史就是整个实验室老化测试仪发展的历史，氙灯技术的诞生和发展过程也体现在其中。Atlas是整个老化测试领域当之无愧的*和，它的每一项技术和产品无不闪烁着创新思想的光芒，而不是简单水平上的临摹和抄袭。作为产品，它不仅以覆盖目前标准测试要求，更是为今后测试标准和行业标准的发展制留出了充分的空间。

D   用户认度！

ATLAS目前是上老化检测领域用户认度的产品供应商。已经得到了包括汽车、建材、涂料、塑料、纺织、日用品等行业的高度认；目前已经是美国通用汽车、德国大众汽车、法国欧莱雅等诸多企业的品牌。在及中国拥有90%以上的市场。

E   用户放心品牌！

不管您在哪个国家、哪个行业，也无论您做何用途，购买ATLAS的产品是您*不会错误的选择！也是*能真正对您带来效益的选择！

 

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 标准：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