靜態(tài)臭氧老化試驗箱

一、 概述與定義

靜態(tài)臭氧老化試驗箱是一種用于模擬和強化大氣中的臭氧條件，對橡膠、塑料、彈性體等非金屬材料進行耐臭氧老化性能測試的環(huán)境試驗設(shè)備。

• “靜態(tài)"的含義：區(qū)別于“動態(tài)"，在測試過程中，試樣被固定在特定的拉伸或彎曲狀態(tài)下（如伸長5%、10%、20%等），不進行持續(xù)的機械運動。這是常用和標準的測試方法。

• 核心目的：評估材料在臭氧環(huán)境下的劣化現(xiàn)象，如龜裂、粉化、變色、失光、物理性能下降等，從而預(yù)測其在實際使用中的壽命和耐久性。

二、 工作原理

其基本原理是創(chuàng)造一個可控的、穩(wěn)定的臭氧環(huán)境，將樣品暴露其中，在規(guī)定的時間內(nèi)觀察其變化。

1. 臭氧發(fā)生：通過高壓放電法或紫外線照射法，將試驗箱內(nèi)的氧氣（O?）部分轉(zhuǎn)化為臭氧（O?）。

2. 環(huán)境控制：精密溫控系統(tǒng)將箱內(nèi)溫度維持在設(shè)定值（如40°C ± 2°C），確保測試條件的重復(fù)性。

3. 濃度控制：臭氧濃度傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)臭氧濃度，并通過反饋系統(tǒng)與臭氧發(fā)生器聯(lián)動，自動調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量，使?jié)舛确€(wěn)定在目標值（如50pphm, 100pphm, 200pphm等）。

4. 氣體循環(huán)：風扇系統(tǒng)使箱內(nèi)空氣和臭氧均勻混合，確保每個角落的濃度和溫度一致。

5. 尾氣處理：測試結(jié)束后或排出的廢氣，會經(jīng)過專用的臭氧分解器（如高溫熱分解或催化劑分解），將有毒的臭氧還原為無害的氧氣，再排入大氣，確保操作安全和環(huán)保。

三、 主要應(yīng)用領(lǐng)域

該設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的質(zhì)量控制、研發(fā)和品管部門：

• 橡膠工業(yè)：汽車門窗密封條、輪胎、膠管、傳送帶、電纜絕緣層等。

• 塑料工業(yè)：某些特定塑料和改性材料。

• 彈性體：TPE、TPU等。

• 涂料與涂層：評估涂層在臭氧環(huán)境下的耐老化性能。

• 科研與檢測機構(gòu)：進行材料基礎(chǔ)研究或第三方公正檢測。

四、 設(shè)備核心組成部分

一臺典型的靜態(tài)臭氧老化試驗箱通常包括：

1. 試驗箱體：內(nèi)膽通常采用SUS304不銹鋼，耐腐蝕。具有良好的密封和保溫性能。

2. 臭氧發(fā)生系統(tǒng)：核心部件，通常為無聲放電管式臭氧發(fā)生器，能產(chǎn)生穩(wěn)定、可控的臭氧。

3. 溫控系統(tǒng)：包括加熱器、壓縮機（或半導(dǎo)體制冷器）、循環(huán)風扇和PT100溫度傳感器。

4. 臭氧濃度控制系統(tǒng)：包括紫外光度法臭氧濃度傳感器（高精度、高穩(wěn)定性）或半導(dǎo)體傳感器，配合控制器進行自動調(diào)節(jié)。

5. 試樣架：用于固定和拉伸試樣的裝置，通?？烧{(diào)節(jié)以適應(yīng)不同的伸長率要求。

6. 安全保護系統(tǒng)：

• 臭氧泄漏報警

• 超溫保護

• 風機過載保護

• 電源短路保護

7. 尾氣分解裝置：安全環(huán)保部件。

五、 關(guān)鍵性能與技術(shù)指標

在選購或評估設(shè)備時，需關(guān)注以下指標：

• 溫度范圍：常溫 ~ +60°C（或更寬）。

• 溫度波動度：±0.5°C ~ ±1.0°C。

• 臭氧濃度范圍：常見0~500 pphm（或0~1000 ppm，視應(yīng)用而定）。1 pphm = 0.01 ppm。

• 濃度偏差：≤±10% of set value。

• 試樣架數(shù)量：根據(jù)測試需求確定。

• 內(nèi)箱尺寸：根據(jù)樣品大小和數(shù)量選擇。

• 控制系統(tǒng)：現(xiàn)代設(shè)備多采用彩色觸摸屏+PLC，可編程、存儲多組測試參數(shù)，操作簡便。

• 符合標準：設(shè)備設(shè)計必須符合相關(guān)國際或國家標準，如：

• GB/T 7762 - 硫化橡膠或熱塑性橡膠 耐臭氧龜裂 靜態(tài)拉伸試驗

• ISO 1431-1 - Rubber, vulcanized or thermoplastic — Resistance to ozone cracking — Part 1: Static and dynamic strain testing

• ASTM D1149 - Standard Test Methods for Rubber Deterioration—Cracking in an Ozone Controlled Environment

六、 基本操作流程

1. 準備試樣：按規(guī)定尺寸裁剪樣品，并固定在試樣架上，拉伸到預(yù)定伸長率。

2. 設(shè)備預(yù)熱：開啟試驗箱，設(shè)定目標溫度，使其穩(wěn)定。

3. 設(shè)定參數(shù)：在控制器上輸入測試溫度、臭氧濃度、測試時間等參數(shù)。

4. 開始測試：將裝好試樣的試樣架放入穩(wěn)定好的箱內(nèi)，關(guān)閉箱門。啟動臭氧發(fā)生器，開始計時。

5. 中間觀察：可在規(guī)定時間點（如24h, 48h, 72h）取出樣品，在放大鏡下觀察表面龜裂情況并記錄等級。

6. 結(jié)束測試：到達設(shè)定時間后，自動關(guān)閉臭氧發(fā)生器，但繼續(xù)通風分解殘余臭氧。待濃度降至安全水平后，方可打開箱門取出樣品。

7. 結(jié)果評估：根據(jù)標準（如龜裂等級、龜裂程度）對樣品進行最終評定。

七、 選購要點

• 明確測試標準：首先確定您需要遵循的國標、ISO或ASTM標準，這將決定設(shè)備的關(guān)鍵規(guī)格。

• 核心部件品質(zhì)：重點關(guān)注臭氧發(fā)生器的類型和壽命，以及臭氧濃度傳感器的精度和穩(wěn)定性（推薦紫外光度法）。

• 均勻性與控制精度：溫度和臭氧濃度的均勻性、控制精度是保證測試結(jié)果可重復(fù)、可對比的關(guān)鍵。

• 安全性與環(huán)保：必須確認設(shè)備具備完善的臭氧尾氣處理功能和安全報警系統(tǒng)。

• 供應(yīng)商的專業(yè)性與售后服務(wù)：選擇有技術(shù)實力、能提供安裝、培訓(xùn)和可靠售后服務(wù)的供應(yīng)商。