简单来说,箱式更像一个“环境模拟箱",而斜塔更像一个“光强对标仪"。
下面我们从几个维度进行详细对比:
核心区别总结
特性维度 | 箱式紫外老化箱 | 斜塔紫外老化箱 |
外观与结构 | 立方体箱式结构,样品支架在箱内旋转。 | 斜面塔状结构,样品固定安装在倾斜的塔架上。 |
核心设计原理 | 模拟全光谱太阳光,通过荧光紫外灯管(UV-A或UV-B)模拟紫外部分,并可控制温度、湿度、冷凝和喷淋。 | 高强度、准直光束,通过滤光片将氙灯光源过滤,得到非常接近地面太阳光的紫外光谱。 |
光源与光谱 | 荧光紫外灯管:光谱不连续,主要在紫外波段。分为UV-A(340nm)和UV-B(313nm),光谱与太阳光有差异。 | 水冷式氙灯:光谱连续,通过滤光片(如Daylight-Filter)可以非常逼真地模拟从紫外到红外的全太阳光谱。 |
辐照度控制 | 可控,但通常强度较低,且光谱分布与太阳光有差距。 | 核心优势:辐照度高且非常稳定,可以进行精确的光强标定和监控,确保测试条件的一致性。 |
测试条件 | 综合环境应力:紫外光照、高温、冷凝(模拟露水)、喷淋(模拟雨水)。测试周期通常是光照、冷凝、喷淋交替循环。 | 以光为主:主要应力是高强度紫外辐射,通常不带冷凝功能,温度和湿度控制相对简单。 |
符合标准 | 主要符合 ASTM G154 标准。 | 主要符合 ASTM G155, ISO 4892-2, SAE J2020 等标准。 |
测试速度与目的 | 加速性较强,但相关性可能稍差。主要用于快速筛选材料的耐光性,比较不同配方材料的相对耐久性。常用于质量控制。 | 测试速度极快,且与户外暴晒的相关性非常好。主要用于预测服务寿命、材料研发和认证测试。 |
样品数量 | 一次可测试的样品数量较多。 | 一次可测试的样品数量相对较少。 |
成本 | 相对较低。 | 设备购置和维护成本较高。 |
详细解读
1. 箱式紫外老化箱
工作原理:它像一个“迷你环境箱",试图模拟户外老化的几个关键因素:太阳紫外线、雨水、露水和高低温。它使用荧光紫外灯作为光源,通过不同的灯管类型(UVA-340接近太阳光紫外段,UVB-313则更具攻击性)来加速老化。其独特的冷凝系统通过加热水槽在样品背面产生冷凝水,模拟夜间的露水侵蚀。
优点:
能提供多种环境应力(光、热、水汽、雨水)。
测试周期短,加速效果好。
操作相对简单,成本较低。
缺点:
荧光灯光谱不连续,与真实太阳光谱存在差异,可能导致不真实的失效模式。
测试结果与户外暴晒的相关性有时会受到质疑。
典型应用:
涂料、油墨、塑料的耐候性快速筛选。
产品质量控制和稳定性对比。
符合ASTM G154的常规测试。
2. 斜塔紫外老化箱
工作原理:它的核心是高度模拟太阳光谱和精确控制辐照度。氙灯发出的全光谱光,经过特殊的滤光片过滤后,其光谱能量分布与地面太阳光非常相似。样品被固定在呈一定角度(如45°)倾斜的塔架上,光源通过一个反射系统,以近乎垂直的角度均匀地照射到所有样品上。这种设计确保了每个样品接收到的光强高度一致。
优点:
光谱真实性高,测试结果与户外暴晒的相关性非常好。
辐照度控制精确、稳定,可重现性佳。
是进行材料寿命预测和研发的理想工具。
缺点:
设备昂贵,运行和维护成本高(需要定期更换灯管和滤光片)。
通常不具备箱式设备那样的复杂冷凝功能。
单次测试样品容量有限。
典型应用:
汽车外饰件(保险杠、车灯)的耐候性测试。
航空航天材料、塑料和涂料的认证测试。
需要精确预测产品在特定地区(如佛罗里达、亚利桑那)使用寿命的测试。
如何选择?
如果你的目标是快速比较两种新配方哪个更耐老化,用于内部质量控制,预算有限 -> 箱式紫外老化箱(遵循ASTM G154) 是一个经济高效的选择。
如果你的产品需要出口或进入特定行业(如汽车),必须通过国际标准认证,或者你需要最准确地预测产品在户外能使用多少年 -> 斜塔紫外老化箱(遵循ASTM G155 / ISO 4892-2) 是必要且不可替代的选择。
一个常见的误解是“斜塔"属于紫外老化箱。 严格来说,虽然它的测试重点在紫外波段,但其光源是氙灯,它本质上是一种光谱更完整的氙灯老化试验箱,只是其“斜塔"式的结构设计成为了它的标志性特征。而“箱式"设备才是传统意义上使用荧光紫外灯管的“紫外老化箱"。