靜態臭氧老化試驗箱

一、 概述與定義

靜態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境試驗設備。

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

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

二、 工作原理

其基本原理是創造一個可控的、穩定的臭氧環境，將樣品暴露其中，在規定的時間內觀察其變化。

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

2. 環境控制：精密溫控系統將箱內溫度維持在設定值（如40°C ± 2°C），確保測試條件的重復性。

3. 濃度控制：臭氧濃度傳感器實時監測箱內臭氧濃度，并通過反饋系統與臭氧發生器聯動，自動調節臭氧產量，使濃度穩定在目標值（如50pphm, 100pphm, 200pphm等）。

4. 氣體循環：風扇系統使箱內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：測試結束后或排出的廢氣，會經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，確保操作安全和環保。

三、 主要應用領域

該設備廣泛應用于各行各業的質量控制、研發和品管部門：

• 橡膠工業：汽車門窗密封條、輪胎、膠管、傳送帶、電纜絕緣層等。

• 塑料工業：某些特定塑料和改性材料。

• 彈性體：TPE、TPU等。

• 涂料與涂層：評估涂層在臭氧環境下的耐老化性能。

• 科研與檢測機構：進行材料基礎研究或第三方公正檢測。

四、 設備核心組成部分

一臺典型的靜態臭氧老化試驗箱通常包括：

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

2. 臭氧發生系統：核心部件，通常為無聲放電管式臭氧發生器，能產生穩定、可控的臭氧。

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

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

5. 試樣架：用于固定和拉伸試樣的裝置，通常可調節以適應不同的伸長率要求。

6. 安全保護系統：

• 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：安全環保部件。

五、 關鍵性能與技術指標

在選購或評估設備時，需關注以下指標：

• 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，視應用而定）。1 pphm = 0.01 ppm。

• 濃度偏差：≤±10% of set value。

• 試樣架數量：根據測試需求確定。

• 內箱尺寸：根據樣品大小和數量選擇。

• 控制系統：現代設備多采用彩色觸摸屏+PLC，可編程、存儲多組測試參數，操作簡便。

• 符合標準：設備設計必須符合相關國際或國家標準，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：按規定尺寸裁剪樣品，并固定在試樣架上，拉伸到預定伸長率。

2. 設備預熱：開啟試驗箱，設定目標溫度，使其穩定。

3. 設定參數：在控制器上輸入測試溫度、臭氧濃度、測試時間等參數。

4. 開始測試：將裝好試樣的試樣架放入穩定好的箱內，關閉箱門。啟動臭氧發生器，開始計時。

5. 中間觀察：可在規定時間點（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. 結束測試：到達設定時間后，自動關閉臭氧發生器，但繼續通風分解殘余臭氧。待濃度降至安全水平后，方可打開箱門取出樣品。

7. 結果評估：根據標準（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，這將決定設備的關鍵規格。

• 核心部件品質：重點關注臭氧發生器的類型和壽命，以及臭氧濃度傳感器的精度和穩定性（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果可重復、可對比的關鍵。

• 安全性與環保：必須確認設備具備完善的臭氧尾氣處理功能和安全報警系統。

• 供應商的專業性與售后服務：選擇有技術實力、能提供安裝、培訓和可靠售后服務的供應商。