老化柜的工作原理和操作规范是怎么样？

2025-12-03 2 常见问题

在材料可靠性验证、产品质量控制及产品研发过程中，老化柜（也称老化试验箱、耐候性试验箱）是模拟材料在长期使用中受环境因素影响而发生性能退化的关键设备。无论是塑料、橡胶、涂料、电子元器件，还是光伏组件与汽车零部件，其耐久性评估都离不开老化柜的精准模拟。那么，老化柜究竟是如何工作的？日常操作又有哪些必须遵守的规范？本文将系统解析其工作原理与标准化操作流程。

一、老化柜的基本工作原理

老化柜的核心功能是在实验室环境中加速复现自然老化过程。它通过人工控制光、热、湿、氧等环境应力，促使材料在较短时间内表现出相当于数月甚至数年户外暴露的性能变化。

根据模拟的老化类型不同，老化柜主要分为以下几类：

热老化柜：仅提供高温空气环境，用于评估热氧化稳定性；
紫外老化柜（UV老化箱）：采用荧光紫外灯管，模拟太阳光中的紫外线；
氙灯老化柜：使用氙弧灯，模拟全光谱日光（含UV、可见光、红外）；
复合老化柜：集成光照、高温、高湿、喷淋、盐雾等多种功能。

尽管类型多样，其基本工作原理可概括为三个环节：

1. 环境应力施加

通过内置光源（如氙灯、UV灯）、加热系统、加湿/喷淋装置等，对样品施加可控的物理化学应力。

2. 参数闭环控制

传感器实时监测箱内温度、湿度、辐照度等参数，并反馈至控制系统，动态调节以维持设定值稳定。

3. 周期循环模拟

按预设程序自动切换不同阶段（如“光照60分钟 + 冷凝30分钟 + 干燥30分钟”），模拟昼夜、晴雨等自然变化。

例如，在氙灯老化柜中，氙弧灯发出的光经滤光片后接近自然 sunlight；黑板温度传感器控制样品表面温度；冷凝系统在黑暗阶段形成100% RH露水环境——三者协同作用，真实还原户外老化机制。

二、老化柜的标准操作规范

为确保测试结果的准确性、重复性与安全性，操作老化柜必须遵循以下规范流程：

（一）测试前准备

明确测试标准与目的
确定依据的标准（如ASTM G154、ISO 4892-2、GB/T 16422）及关键参数（辐照度、温度、循环程序）。
样品制备与标识
- 按标准尺寸制样（如150×75×2 mm）；
- 表面状态应与实际产品一致（喷涂、印刷等）；
- 编号并记录初始性能（色差、拉伸强度等）。
设备检查与校准
- 确认灯管无破损、使用时间未超寿命（通常氙灯500–1500小时需更换）；
- 使用辐照度校准仪验证实际输出是否达标；
- 检查水箱（去离子水）、排水管、密封条是否正常。

（二）装样与参数设置

正确放置样品
- 平板样品水平放置，避免相互遮挡；
- 样品与灯管距离符合标准要求（通常20–50 cm）；
- 不同材质样品避免混放，防止交叉污染。
输入测试程序
- 设置辐照度（如0.68 W/m² @ 340 nm）；
- 设定黑板温度（如63℃）、相对湿度（如50% RH）；
- 配置循环阶段（如：102分钟光照 + 18分钟喷淋）。
启动前确认
关闭箱门，确保密封良好；检查急停按钮处于释放状态。

（三）运行中监控

定期观察设备运行状态（有无异常噪音、漏水、报警）；
记录关键参数日志（部分设备支持自动存储）；
避免频繁开门，以免温湿度剧烈波动。

（四）测试后处理

安全停机
待箱内温度降至室温后再开门，防止热冲击或烫伤。
取出样品并清洁
- 轻拿轻放，避免二次损伤；
- 清理箱内残留水渍或盐分（尤其盐雾老化后）。
性能评估与报告
- 在标准环境下调节样品24小时；
- 测量老化后性能（色差ΔE*、力学强度、外观评级等）；
- 对比初始数据，形成完整测试报告。

三、常见操作误区与注意事项

误区	正确做法
直接使用自来水填充水箱	必须使用电阻率≥1 MΩ·cm的去离子水，防止结垢堵塞喷嘴
忽视灯管衰减	每500小时用辐照度计校准一次，及时更换老化灯管
样品堆叠放置	保证每片样品均匀受光，间距≥10 mm
仅做终点评估	设置多个取样节点，绘制性能衰减曲线
未做空白对照	同批次保留未老化样品作为基准对比

此外，操作人员应接受专业培训，熟悉设备安全规程，佩戴防护手套与眼镜（尤其更换灯管时）。