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更新时间:2026-06-10
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这个问题听起来简单直接,但它基于一些错误的假设。通常,提出这个问题的人意图获取测试仪的光输出(以兰利、焦耳或瓦特/平方米表示),然后除以户外阳光的强度,得到一个“神奇系数",用于将加速测试仪的暴露时间换算为户外暴露年限。遗憾的是,这种计算在数学上是无效的,因为它违背了加速耐候性测试最基本的原则。(更不用说,根据定义,兰利仅指代太阳,而非其他光源。)这种计算的结果往好里说毫无意义,往坏里说则具有误导性。
这种计算无效的一个原因是它忽略了波长的影响。决定光降解程度的并非焦耳单位的总光剂量,而是这些焦耳能量在不同波长上的分布情况。例如,一焦耳的紫外线(短波长)可能比一焦耳的可见光或红外线(长波长)具有更强的破坏性,具体取决于所测试的材料。
此外,阳光中的紫外线含量变化很大,这会对试样的耐候性产生巨大影响。兰利和焦耳无法反映太阳紫外线在不同季节、不同日期,甚至不同小时内的巨大变化。因此,多项研究表明,在连续的户外暴露测试中,即使重复试样接受的兰利暴露量相同,其产生的损伤程度差异也可能高达7:1。换句话说,兰利的一致性太差,无法作为户外暴露的标准测量单位。结论很明确:兰利可能有其合理用途,但在实验室耐候性测试领域绝对不适用。即使是总紫外线(TUV)测量值,如“紫外线兰利"或“紫外线焦耳",也可能具有误导性,因为同样的逻辑适用:在紫外线范围内,较短波长通常会导致耐用材料更快降解。
以下例子可以说明,使用兰利、焦耳甚至总紫外线(TUV)来评估加速耐候性测试仪会得出错误结论。QUV测试仪可使用两种类型的灯管:峰值发射波长为340纳米的UVA灯管,或峰值为313纳米的UVB灯管。UVA灯管产生的焦耳数(以及紫外线焦耳数)比UVB灯管多,那么是否可以合理推断UVA灯管会导致更快的降解?并非总是如此。许多材料在UVA灯管下降解速度更慢,因为其产生的是更长波长的紫外线。在Q-SUN测试仪中,根据所使用的滤光片不同,也会出现同样的差异。
无法将Q-SUN或QUV试验箱的光强度与阳光进行比较的另一个原因是,这种做法忽略了水分的影响。我们发现,对于许多材料而言,雨水和露水的影响比阳光更为重要。即使对于光泽损失、颜色变化等有时被认为是紫外线诱导的现象,情况也常常如此。如果不考虑水分因素,就不可能得出一个“神奇的换算系数"。
最后,基于光强度的换算计算无效,因为它忽略了温度的影响。加速测试仪中可以选择广泛的温度范围,户外暴露环境中也可能存在较大的温度波动。温度对光降解速度有着深远影响。我们在加速测试仪中观察到,在某些情况下,测试温度升高10摄氏度,降解速度可能会翻倍。
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