CN102282451A - 用于测定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于测定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验，其中i)在辐照之前测定颗粒的磨损，ii)辐照所述颗粒，iii)测定受辐照颗粒的磨损，其特征在于如下测定磨损，a)在切割磨机中研磨颗粒，b)使经研磨的产物经历筛分分析和c)将筛分分析的结果与至少一个参考值相比较，以将颗粒的磨损分级，-如下辐照颗粒：将多个颗粒粒子布置在样品容器(2)中并用辐照灯(3)辐照它们，其中在该辐照期间将颗粒粒子定期混合以致颗粒粒子的不同表面受到辐照。

Description

用于测定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验

技术领域

本发明涉及用于测定辐照对颗粒，优选无机或有机颗粒，尤其优选塑料颗粒的磨损的影响的快速试验。

背景技术

塑料颗粒是热塑性塑料从原材料制造商供给塑料加工工业的典型的供应形式。由于它们的自由流动能力，所以它们是散装材料，如砂或砾石那样，并因此可以相当容易地输送和进一步加工。

最近深入讨论了使用塑料颗粒作为人造草皮的填充材料。例如，欧洲专利申请EP 1 416 009 A1公开了使用经包覆的橡胶粒子作为用于人造草皮或其它地面覆盖物的撒入材料或作为松散弹性层。橡胶粒子一般具有不规则的n-边形形状，并优选具有0.4mm和2.5mm至最大4.0mm的平均尺寸。个体橡胶粒子在它们的整个表面上提供有5μm-35μm厚的覆层。所述覆层形成永久弹性包覆层，该包覆层意于很大程度上防止有害物质，例如锌被洗出。另外，通过这种包封的目标是减少对于旧橡胶而言典型的橡胶气味。

为了作为人造草皮填充材料应用，这种塑料颗粒尤其必须具有高抗磨强度。但是，迄今不知道有任何试验可用于以简单方式快速和成本有效地测定和评估塑料颗粒的抗磨强度。

迄今，为测试人造草皮颗粒(填充材料)的抗磨强度，进行根据ISO-5074的所谓Hardgroove试验。为此，在专用球磨机中研磨(500转)塑料颗粒，其中不允许橡胶颗粒的粉化或其它变化。在进行研磨之前和之后测定塑料颗粒的粒子尺寸并将其相互比较，其中需要至少95％的抗磨强度，以通过该试验。

但是，该试验具有许多缺点：

·其产生相对较小的磨损(当用合适的填充材料精确进行该试验时，要求的磨损稳定性≥95％)。尽管这是有利的，以允许尽可能多的人造草皮粒子体系，但是不是以便可以快速简单的方式测定和有意义地相互比较各种材料的合适性。例如，采用这种方法无法相互区分或只能弱地相互区分具有不同磨损特性的各种涂层，因为产生的测量结果彼此非常接近。由此不可能进行例如任何“评级”，即各种耐磨涂层相对于彼此的任何分级。或者，这种分级只有在与所得测量值的常规波动宽度仅略微不同或完全没有不同的窄范围内才能成功。当通过ISA用这种试验将填充材料分级时，磨损稳定性≥95％的所有产品都被分级为根据用于橡胶基填充材料的荷兰标准，ISA-M37，适合用作人造草皮填充材料。

·此外，所需球磨机比较昂贵。

·该试验极其耗时，因为需要500转，且非常复杂，该试验装置例如由于该设备的重量几乎不可运输，尽可能定量排空该装置是极其耗时和困难的，因为例如由于粒子或试验装置表面的静电带电效应，许多粒子仍附着在大的表面上。

·该方法需要极大量的样品材料。

·难以控制磨机的温度以便可在各种温度下测量磨损特性。

有时，也使用用于填充颗粒的其它磨损试验方法。例如借助辊支架或环形剪切单元。这些方法也表现出显著缺点。借助辊支架产生可辨别和/或可测量的磨损需要极长时间。此外，由于高表面积和可能的高静电带电，所产生的细级分的定量转移是非常困难直至不可能的。填充和排空该设备是麻烦的事情，且难以控制其温度以便可在各种温度下测量磨损特性。

借助环形剪切单元产生可辨别和/或可测量的磨损也需要长时间。在研磨后难以从该装置定量转移材料，也难以清洁该装置。也只能困难地控制该装置的温度以便可在各种温度下测量磨损特性。

在DIN V18035-7：2002-06中描述了塑料块和皮革(和因此，例如，通体着色材料，如EPDM或TPE)的磨损测定方法(DIN 53516)且其不可用于对经涂覆的旧轮胎橡胶颗粒的磨损测量。

DIN ISO 4649中描述的用于圆柱形弹性体试件的磨损试验同样如此，借助砂纸使该试件暴露在规定的磨损负荷下。该试验也不可用于细分的颗粒。

此外，对于作为人造草皮的填充材料的应用重要的是获悉此种塑料颗粒的性能，尤其是磨损，在阳光辐照下如何随时间而变化(所谓的塑料颗粒的老化)。然而，迄今没有已知的试验可以简单的方式迅速且成本有效地模拟和评价塑料颗粒的阳光辐照，且能在短时间内测定辐照对塑料颗粒，尤其是粒子表面的影响。

仅仅已知的是用于辐照经涂覆或未涂覆的金属片材的表面或其它二维表面，或经涂覆或未涂覆的粒子的各种处理方法。例如，为测试UV辐射对汽车油漆的影响时，经常使用日光试验，该试验此外还可以用于颗粒状体系。在这种情况下，应用容器，待曝光的经涂覆或未涂覆粒子撒入所述容器中，然后将其曝光。

作为辐照经涂覆或未涂覆粒子的另一个实例，Institut ISA Sport使用根据标准ISO 4892-3操作的仪器评价人造草皮的填充材料的耐候性。在这种情况下，让经涂覆或未涂覆的橡胶颗粒经历气候模拟，其中用UV光对样品施加负荷125天的持续时间。

然而，这些试验具有各种缺点，这些缺点妨碍阳光辐照对塑料颗粒性能的影响的快速评估：

●该试验是费时的且极其浪费时间的，因为它们一般要求数月或数年的辐照。

●目前没有试验允许经涂覆或未涂覆的粒子，例如塑料颗粒，均匀地在整个表面上被曝光和气候老化加以负荷。然而，为了达到所有经涂覆或未涂覆的粒子在它们的整个表面上的尽可能均一的行为，这是必要的。因为经涂覆或未涂覆的颗粒的仅一面的曝光导致两个极不同的表面，因此，在所述曝光的经涂覆或未涂覆颗粒上仅能困难地实现各种进一步的分析和测定(例如有害物质洗提、颜色测量)。

●一些现有的试验一次仅可以处理少量材料；然而为了进行在辐照之后进行的分析方法(例如颜色测量、有害物质洗提)，重要的是存在足够可利用的样品材料。

●有时必须悬挂辐照表面(例如，在氙灯老化试验中)。这仅能在颗粒粘结到表面上，然后使表面悬挂辐照时才能采用颗粒进行。在这种情况下，粒子的脱离极其复杂且昂贵，且保留在粒子上的粘合剂使随后测试的结果失真。此外，同样仅一个粒子面受辐照。

另外，重要的是获悉此类塑料颗粒的颜色、锌洗提和保水能力在辐照下如何改变。例如，确定保水能力提供关于材料作为人造草皮填料的适合性的非常好的指示：水排出越快，则可以越快地再次在材料上运动。尤其是在过渡季节，这种参数因此是非常重要的，因为每当水长时间残留在散装料层中时，它可能冻结并使得场地不再可进行运动。或者，过湿的塑料颗粒是太湿滑的和/或滑溜的。

然而，如果希望在灌水之后水仍残留在散装料层中(例如为了冷却，当足球运动员在夏季打滑或跌倒时减少摩擦)，则要优选具有中到高保水能力的填充材料。

发明内容

发明概述

因此，本发明的目的是指明快速测试辐照对颗粒，尤其是人造草皮的填充材料的抗磨强度的影响的可能性。

另外，希望用于确定辐照对材料层在多层颗粒的表面上或中间层中的强度和粘附作用的影响的快速试验。

该试验应该能尽可能快速和尽可能有效进行，尽可能可通用地使用并允许各种颗粒的磨损行为的尽可能精确的分级。特别地，它应该适合于测试经包覆的橡胶粒子。

快速试验尽可能地应该还满足以下条件：

·尽可能经济地测定磨损特性，和如果适当，其它性质。

·尽可能快速地测定磨损特性，和如果适当，其它性质。

·尽可能简单的操作。

·尽可能通用的可使用性，可能需要的试验装置应尽可能容易运输并需要尽可能少的空间。

·所需样品量尽可能小。

·非常敏感的试验，其允许尽可能精确地评估和分级非常类似材料的磨损特性，特别地，

◆甚至在非常类似但不相同的涂层情况下仍允许区分其磨损特性。

◆允许区分同样涂覆的橡胶粒子或未涂覆的橡胶粒子，但产品的气候老化或预处理不同。

◆允许在不同的气候老化或预处理之后区分同样涂覆的有机或无机成型体或聚合物或区分未涂覆的有机或无机成型体或聚合物。

·尽可能地，不仅测量一个点，即特定时间点的磨损特性，还测量随时间的磨损特性的轨迹，以便能测定颗粒，特别是涂层、涂层/橡胶界面、橡胶表面和/或更深橡胶层的磨损特性。

·尽可能地，既测量规定的点(用于快速比较目的)，又测量曲线上的各种点(经时磨损)，特别是为了获得与涂层、涂层与橡胶表面和橡胶本体材料的粘结相关、与该涂层中的颜料粘结相关和/或与涂层厚度或涂层的层厚度分布相关的认识。

·在尽可能多的不同温度下，特别是在较高的温度下的可使用性，以模拟夏季最上填充材料层中的人造草皮填充材料的行为，和/或在低温下的可使用性，以模拟寒冷季节(秋天、冬天)中人造草皮填充材料的行为。

·尽可能地，在经涂覆的颗粒的情况下指示聚合物涂层固化的完全性。

本发明的目的还在于指示更好地模拟太阳辐射对颗粒，尤其是人造草皮的填充材料的性能的影响的可能性。

当开发颗粒的涂层时，高度有利的是尽可能迅速地获得可以使用的结果，以便测试不同涂层相对于UV辐射的稳定性和选择更好的涂层。

如果可以使用射到地面的UV辐射，即一般而言，波长＞295nm的UV-B和UV-A辐射，则将是更尤其有利的。如果可以主要地使用UV-B辐射用于测试，则将另外是更尤其有利的，因为对涂层的许多损害由通过UV-B辐射的负荷得到。

此外还发现一种在颗粒的整个表面上达到可能地均匀的影响的可能性。

特别地，力求的是这样的解决方案，其

●允许快速模拟阳光对颗粒性能的影响，

●可以容易实现和操作，

●可以尽可能成本有效地转化，

●可以尽可能通用地应用，

●要求尽可能少的最小样品量，但是仍可以提供足够样品量的用于后续测试的曝光的颗粒，

●然而，如果合适，还能够实现处理大量样品，

●尽可能是选择性的，以甚至在非常相似的颗粒情况下仍允许区别其老化行为，

●不但能够实现测量一个点，而且能够实现测量随着时间的老化轨迹；由此可以获得与涂层、颗粒，特别地，旧轮胎的橡胶颗粒的老化行为有关的其它重要的指示。另外，还因此可以测定在颗粒中存在的着色的类型和量对老化的影响。

这些目的及可以从所论述的上下文得出的其它目的是通过提供具有权利要求1所有特征的快速试验达到的。快速试验的尤其有利的变型描述在回引的从属权利要求中。此外还保护具有优异性能分布并因此尤其适合作为人造草皮的填充材料的颗粒。

通过进行这样一种试验，其中

i.)在辐照之前测定颗粒的磨损，

ii.)辐照所述颗粒，

iii.)测定受辐照颗粒的磨损，

其中，

■如下测定磨损

a)在切割磨机中研磨颗粒，

b)使经研磨产物经历筛分分析和

c)将筛分分析结果与至少一个参考值相比较，以将颗粒的磨损分级，

■如下辐照颗粒：将多个颗粒粒子布置在样品容器2中并用辐照灯3辐照它们，其中在该辐照期间将颗粒粒子定期混合以致颗粒粒子的不同表面受到辐照，

以不可容易预见的方式成功实现更好模拟太阳辐射对颗粒，尤其是人造草皮的填充材料的磨损特性的影响。

另外，通过本发明的操作方式还得到许多其它优点：

●本发明方法允许测试经涂覆和未涂覆的颗粒两者，以及测试经涂覆或未涂覆的颗粒混合物。

●本发明方法是极其快速且非常易于进行的，并且仅具有非常低的人员和时间需求。特别地，其能够实现通过在短的辐照期间内使用高辐射剂量得出关于由于受辐照的经涂覆或未涂覆产物的阳光辐照而可能存在的长期UV损害的结论。

●本发明方法是非常成本有效的。

●本发明方法在待测试的样品量方面是非常灵活的。可以获得大量以及少量的老化颗粒，这取决于后续测试要求多少样品材料。

●可以在不预先固定颗粒的情况下测试。

●在本发明方法情况下，均匀地对颗粒的整个表面施加负荷，结果得到基本上更简单测定老化颗粒的性能。

●通过本发明方法的应用还可以测试具有复杂结构的颗粒，所述颗粒例如是经不规则涂覆的，和/或具有有角形状的或其它更复杂的形状，如果合适，为不规则形状或球形形状的。

●根据本发明的试验允许得出关于辐照对材料层在多层颗粒的表面上或在多层颗粒的中间层中的强度和粘附作用的影响的结论。

●根据本发明的试验允许非常精确分级不同颗粒的磨损行为。其尤其适合于测试经包覆的橡胶粒子(它们用作人造草皮的填充材料)。

●根据本发明的试验是非常敏感的，其允许极其精确评价和分级非常相似材料的磨损行为，并且特别地，

◆甚至在相似但不相同的涂层情况下仍允许区分其磨损特性。

◆允许区分同样涂覆的橡胶粒子或未涂覆的橡胶粒子，但产品的气候老化或预处理不同。

◆允许在不同的气候老化或预处理之后区分同样涂覆的有机或无机成型体或聚合物或区分未涂覆的有机或无机成型体或聚合物。

●测定在各种不同温度下的磨损行为是可能的，特别是在较高温度下，以模拟夏季最上填充材料层中的人造草皮填充材料的行为，和/或在低温下，以模拟寒冷季节(秋天、冬天)中人造草皮填充材料的行为。

●通过观察由磨损试验引起的在磨机壁上的着色或沉积物，可以得出关于聚合物层或层体系的固化完全性的结论。这对于开发新物质体系或涂料体系或涂层体系、粘合剂体系或复合材料体系或开发由一种或多种材料制成的散装材料或粒料是尤其重要的。

附图说明

附图1示出了用于辐照颗粒的设备的优选实施方案。

参考标记列表：

1	温度控制元件
		2	样品容器
3	辐照灯
		4	惰性气体冲洗
5	骤冷空间
		7	斜切端

发明详述

根据本发明的试验用来快速地测定光对颗粒，适宜地，无机或有机颗粒，优选塑料颗粒，尤其优选经涂覆的塑料颗粒，尤其是经包覆的橡胶粒子(它们尤其用作人造草皮或其它地面覆盖物的撒入材料或松散弹性层)的抗磨强度的影响。

一般，该橡胶粒子具有不规则的n边形形状并优选具有0.4毫米至4.0毫米的平均尺寸。粒子的最大粒子尺寸优选小于10毫米，特别优选小于7毫米。粒子的最小粒子尺寸优选大于0.1毫米，特别优选大于0.5毫米。单个橡胶粒子优选带有5微米至35微米厚的覆层。该覆层优选形成意于在很大程度上防止洗出有害物质，例如锌的永久弹性包覆层。此外，通过这种包封应减轻对于旧橡胶而言典型的橡胶气味。可以例如从欧洲专利申请EP 1 416 009 A1中取得关于此类塑料颗粒的进一步细节。

本发明的试验特别能够有效区分不同涂层。因此，可以通过进行磨损试验后该切割磨机壁的或多或少强的着色判断有色涂层的品质。可以例如通过与各种对比着色的目测比较测定磨机壁的着色程度。另选，也可以采用其它合适的方法测定进行磨损试验后磨机壁上的附着，以确定层的固化进展到什么程度，这在无色涂层体系的情况下特别有利。

本发明的试验还可用于判断复合材料的粘结。为此目的，优选检查由复合材料获得的并优选从复合材料上切割、冲压或破碎的粒子。

根据本发明的快速试验包括以下步骤：

i.)在辐照之前测定颗粒的磨损，

ii.)辐照该颗粒，

iii.)测定该受辐照颗粒的磨损。

抗磨强度的测定包括以下步骤：

A)在切割磨机中研磨

通过研磨，首先尝试至少部分粉碎颗粒。为此目的，在本发明的范围内使用通常由配有刀具的水平或垂直布置的转子构成的切割磨机，所述刀具在本发明的第一特别优选的实施方案中与锚接在磨机外壳中的刀具相对操作。在

Lexikon Chemie，编者：J.Falbe，M.Regitz，第10版，Georg Thieme Verlage，Stuttgart，New York，1998，第4卷，关键词：“Mühle”，第2770页中示出了这种磨机的示意略图。因此，关于进一步细节，参考该出版物和所提及的文献。

在本发明的第二特别优选的实施方案中，磨机外壳不含任何锚接刀具，使得可更容易从该外壳中取出经研磨的颗粒。

该切割磨机的运行原理优选是切割/冲击。

可以通过由磨机放出的能量控制研磨强度。优选在本发明的范围内使用切割磨机放出的能量为10W至400W，特别是50W至300W的切割磨机。

该切割磨机的旋转速度优选为100/分钟至30000/分钟，特别是1000/分钟至25000/分钟。

该切割磨机的圆周速度优选为10m/s至100m/s，特别是20m/s至80m/s。

可以原则上自由选择该磨机的尺寸，并使其适应个别情况的要求。适宜地，在研磨过程中将该切割磨机的研磨室填充至该切割磨机最大有效体积的至少10％。

该切割磨机和切割工具优选由比要测试的颗粒硬的材料制成。由不锈钢，特别是由不锈钢1.4034制成的研磨室和切割刀具的使用经证实特别有用。

在本发明的范围内，优选将研磨材料置于切割磨机的室内并在规定的负荷时间(“研磨期”)内由不锈钢拍打器施以剪切负荷。由此发生颗粒或颗粒上的层的相互摩擦、撞击和切碎。由于剪切作用的强有力和复杂的性质，实现颗粒，特别是涂覆的塑料颗粒的磨损稳定性的快速测试。试验结果主要受下列变量影响：

◆涂层的弹性。

◆涂层的抗剪强度。

◆涂层在粒子上的粘附强度。

◆粒子尺寸。

◆粒子的尺寸分布。

◆粒子弹性。

◆粒子的抗剪强度。

结果还受研磨持续时间影响。对本发明目的而言，优选选择在5秒至10分钟的范围内，特别在5秒至150秒的范围内的研磨期。

切割磨机的研磨力的作用可以连续或间歇发生。在研磨过程中优选不改变研磨力的操作方式经证实特别有用。

如果需要，在研磨过程中可以控制切割磨机的研磨室的温度，特别可以加热或冷却该室，以获得与颗粒在其它温度下的磨损特性相关的认识。还可以想到在研磨过程中以不断改变的方式控制温度。为此目的，优选将合适的调温的液体，例如水，引入该研磨室的加热/冷却室。

适用于本发明目的的切割磨机是可购得的。下列磨机经证实非常特别有用：

分析磨机：Universalm ühle M20

制造商：IKA-Werke GmbH & Co.KG

运行原理：切割/冲击

最大旋转速度(1/min.)：20000

材料拍打器/刀具：不锈钢1.4034

材料研磨室：不锈钢1.4301

B)经受剪切负荷的颗粒的筛分

在研磨后，通过筛分分析测定研磨产物的粒子尺寸分布，其中优选遵循DIN 53 477(1992年11月)进行。

优选使用圆形分析筛(简称为筛)，其筛框优选由金属构成。这些筛优选具有200毫米的公称直径。筛盖、所有筛框和筛架(Siebpfanne)优选以密闭方式在彼此上方或在彼此中精确配合。筛子优选根据DIN ISO 3310第1部分用金属丝网张紧。在许多情况下，由6个金属丝网筛构成的筛组(筛孔尺寸：63微米、125微米、250微米、500微米、1毫米、2毫米)是足够的。对本发明目的而言，特别优选使用包括500微米筛和底(Boden)的筛组。

由于使结果失真和损坏金属丝网筛的风险，不推荐使用机械筛分辅助工具，如橡胶立方体。

优选通过平筛机的选择确保在15分钟后终止与筛分材料对应地分离成粒子级分。优选通过筛组在优选300±30min^-1旋转频率和15毫米振幅下的水平圆周运动实现该分离。

优选间歇筛分，特别优选分多个间隔，非常特别优选分3至10个间隔，特别是5个间隔。在这种情况下，这些间隔优选为相同时长并适宜地为1分钟至5分钟，特别是3分钟时长。在各间隔后，优选中断筛分，随后重新再开始。如果适当，这可以在筛分机上编程。

适用于本发明目的的筛分机是可购得的。下列筛分机经证实非常特别有用：

筛分机：型号：AS 400 Control

◆制造商：Retsch GmbH

◆筛分材料的运动：水平圆周

◆转数，数字的：50-300min^-1

◆间隔运行：1-10分钟

◆B×H×T：540×260×507毫米

C)不同筛分级分的称重

以本身已知的方式通过将筛子称重来进行粒子尺寸分布的测定。

将筛分分析的结果与至少一个参考值进行比较以将测试的颗粒的磨损分级。

在这种情况下，优选将研磨产物的测得的粒子尺寸分布与至少另一种其它颗粒的结果进行比较，以通过与其它颗粒的比较将测试的颗粒的磨损分级。

在本发明的另一优选实施方案内，将研磨产物的测得的粒子尺寸分布与未研磨的原材料的粒子尺寸分布进行比较，以将测试的颗粒的磨损分级。

在本发明的第三优选实施方案内，将研磨产物的测得的粒子尺寸分布与至少一个规定的极限值进行比较，以将测试的颗粒的磨损分级。

此外，对于本发明的目的，小于500微米的粒子级分尤其经证实是特别合适的用以判断粒子磨损的标准。

D)任选的：研磨室的壁上的沉积物的测试

在本发明的一个特别优选的变体的情况中，在由切割磨机中的颗粒的剪切负荷造成的可能的沉积物方面，测试研磨后的壁。通过光学比较(例如借助合适的参考样品、基准、基准标度)，通常可以评估或分级表面上或多层颗粒的夹层中的材料层的强度和粘附作用。

对于本发明的颗粒辐照，将颗粒布置在样品容器中并用辐照灯辐照它们，其中所述颗粒在辐照期间被定期混合以致颗粒的不同表面受到辐照。

术语“定期”在本文中表示以等间隔规则重复的作用(在此，混合)，在此本发明中优选重复至少2次操作，优选至少5次操作，尤其优选至少10次操作。

作用(在此，混合)的重复速率优选是至少1次操作/分钟，优选至少5次操作/分钟，尤其优选至少10次操作/分钟。在本发明尤其优选的实施方案的范围中，在辐照期间进行连续混合。

在本发明范围内，术语“混合”表示颗粒的充分混合。这优选导致至少两个颗粒，优选至少5个颗粒，尤其优选至少10个颗粒的三维取向改变。另外，优选改变至少两个颗粒，优选至少5个颗粒，尤其优选至少10个颗粒彼此相对的位置。

在本发明尤其优选的实施方案的范围中，以这样一种方式混合颗粒，即该方式使得所述颗粒中的至少两个不同，优选至少三个不同的表面被相继地辐照，其中这些表面中的每一个被辐照至少两次，优选至少五次，尤其优选至少10次。

本发明辐照方法基于辐照期间颗粒的定期混合而不同于已知的辐照方法，在已知的辐照方法情况下，颗粒在辐照期间没有混合，并且仅连续地辐照颗粒的一个表面。

本发明方法导致颗粒的整个表面的非常均匀的辐照。辐照优选以这样一种方式进行，即该方式使得颗粒表面的最短辐照时间和颗粒表面的最长照射时间之间的差值是颗粒表面的最长辐照时间的至多100％，优选至多50％，尤其是至多20％。

通过辐照模拟光，尤其是日光对颗粒的影响。光因此优选包含天然日光组分；辐照优选用1nm-1000nm的波长，优选用200nm-400nm的波长(所谓的近UV辐射)，尤其优选用295nm-315nm的波长(所谓的UV-B辐射)进行。

对于本发明目的尤其有利的是使用本发明的用于辐照颗粒的设备。该设备包括

a.至少一个辐照灯，和

b.至少一个用于待辐照的颗粒的样品容器，其中所述样品容器与驱动器连接以致所述样品容器可以在辐照期间移动并且所述颗粒可以被混合。

辐照灯相对于样品容器的位置原则上可以自由地选择，其中辐照灯优选布置在样品容器内部。然而，它也可以布置在样品容器外部，尽管这种变型较不优选。

另外，优选将辐射直接作用在待辐照的颗粒上。因此，尽可能地，应避免可以部分或完全吸收或偏转辐照源的光的材料在辐照灯和颗粒之间的连接线上。除非通过特殊材料，例如滤光片，达到不希望的辐射例如IR辐射(热辐射)的所需减少，同时达到特别对UV-B辐射具有尽可能好的透光性。

辐照灯优选采用惰性气体吹扫包封，惰性气体吹扫优选布置在辐照灯和样品容器之间。尤其适合于本发明目的惰性气体特别包含氮气和所有惰性气体，例如氦气和氖气。

在本发明的尤其优选的实施方案的范围内，另外，规定在样品空间中用至少一种气体和/或至少一种液体吹扫颗粒，以测试所述气体和/或液体在辐照期间对颗粒性能的影响。尤其适合于这些目的的是空气、水蒸气、酸性水蒸气、酸雨和水。

另外，辐照灯优选配备有滤光片，该滤光片过滤除去至少部分来自辐照灯的辐射光谱的IR辐射(780nm-1mm)。为此，辐照灯优选被骤冷空间包封，该骤冷空间包含IR骤冷液体并优选布置在辐照灯和样品容器之间，尤其优选在惰性气体吹扫和样品容器之间。

对于本发明目的，尤其适合的IR骤冷液体包含在测试条件下是液体并且在780nm-1mm范围内至少部分吸收光的所有液体。

通过利用IR滤光片基本上避免颗粒在辐照期间的加热。

样品容器的形状同样不受任何特别约束。然而，已经证明具有包含直的圆柱状的区域的样品容器特别合适，其中辐照灯优选布置在所述圆柱体的中部的中心。

在本发明尤其优选的实施方案的范围中，辐照灯具有长形形状，其中辐照灯的对准方向优选对应于样品容器的主轴，尤其是样品容器的直的圆柱部分的主轴。

样品容器的内壁优选包含反射性材料，其目的是在反射之后将例如没有射到颗粒或通过颗粒的光引导到颗粒上。辐照的有效性可以以此方式显著地提高。在这方面尤其适合的反射性材料导致入射辐射的至少5％，优选至少25％，尤其优选至少50％的反射。钢是对此目的非常尤其适合的材料。

样品容器的整个内表面的至少80％优选涂有反射性材料和/或由其构成。

在本发明的尤其优选的实施方案的范围中，样品容器还包含具有高导热率的材料，优选导热率大于1W/(m·K)，尤其是大于3W/(m·K)，在25℃下测量。

样品容器的至少80％优选由高导热率材料构成。

另外，本发明的设备优选包括至少一个温度控制元件，优选加热或冷却元件，尤其是冷却元件，其允许在固定规定的温度条件下，或在固定规定的温度范围中辐照塑料粒子。

所述样品容器另外优选包括至少一个用于在辐照期间将颗粒混合的混合元件。当容器旋转时至少部分使颗粒沿着容器主轴的移动偏转的扰流板已经尤其证明在这方面适合。

为了提高颗粒的混合效果，样品容器的顶端和/或底端，尤其优选顶端和底端，是成斜角的，以在辐照期间更加强烈地混合颗粒。在这种情况下，样品容器的内直径优选沿所述斜切端方向减小。

样品容器的尺寸具有次要的重要性。样品容器优选这样定尺寸，使得它可以容纳10g-500kg颗粒。非常尤其适合于本发明目的的样品容器具有1kg-10kg的体积容量。

在辐照期间，用颗粒填充样品容器，相对于样品容器的总体积，优选填充到0.1％-10％，优选到0.5％-5％。

在本发明范围内，样品容器优选旋转以达到颗粒的混合。在这种情况下，旋转优选围绕容器的主轴进行，其中辐照灯优选同样沿着这种主轴布置。

旋转速率优选在1RPM-500RPM的范围内。

尤其适合于本发明目的的辐照设备的构造图解示于图1中。它包括辐照灯3和样品容器2，其中所述辐照灯3具有长形设计并沿着样品容器2的主轴位于中心布置。

样品容器2具有直的圆柱形状，其具有斜切顶端和底端7，其中样品容器2的内直径沿斜切端7方向减小。

样品容器2优选由导热钢制造，该导热钢反射至少5％的入射辐射。

辐照灯采用惰性气体吹扫4包封，该惰性气体吹扫布置在辐照灯3和样品容器2之间。

另外，辐照灯3采用骤冷空间5包封，该骤冷空间5含有IR骤冷液体并布置在惰性气体吹扫4和样品容器2之间。

所述设备包括温度控制元件1，优选冷却水浴，用于在辐照的过程中控制样品容器2的温度。

在辐照期间，利用驱动器使样品容器2围绕该样品容器2的主轴旋转，优选连续地旋转，辐照灯3沿着该主轴布置。

在辐照期间的温度原则上可以自由地选择且特别地将其调节以适应意于模拟或校准的条件。然而，对于本发明目的，所述温度优选在0℃-95℃的范围内。

颗粒的辐照强度可以经由辐照的持续时期和经由辐照度控制。辐照优选进行1h-1000h，尤其是24h-500h的时间。另外，颗粒的辐照优选用1W/m²-10000W/m²，尤其是100W/m²-1000W/m²的在UV-B区域中的辐照度进行。

在根据本发明的快速试验的尤其优选的变型的范围中，还在辐照之前和之后研究颗粒的颜色性能。在此优选根据DIN 5033进行颜色测量。

另外，优选在辐照之前和之后研究颗粒的锌洗提。锌洗提的测量在此优选根据试行标准DIN V 18035-7，6.11.3(体育场，第7部分：人造草皮表面)进行。特别地，以下操作方式已经证明特别适合：

为了测定重金属浓度，用1升去离子水(颗粒与水如1∶10)在持续CO₂气体输送(大约50ml CO₂/min)下洗提在具有CO₂导入装置的烧瓶中的100g颗粒24h。让洗提液通过玻璃过滤器(酸洗，0.3μm-1μm)过滤出(第一洗提液)。然后让相同样品经历第二洗提24h(第二洗提：24h-48h，所谓的酸性48h洗提液)，并滤出洗提液。为了脱出粘附的气泡，在洗提期间间或地摇动烧瓶(任选地用振动台)。

在酸性48h洗提液中测定的重金属浓度优选引入用于评价。

在根据本发明的快速试验的尤其优选的变型的范围中，还在辐照前研究颗粒的保水能力。还尤其优选测定颗粒在辐照之后的保水能力。

为了测定保水能力，以下操作方式在这方面已经证明尤其适合：

在下侧配备有网眼织物(网孔尺寸大约0.4mm)的塑料圆柱体(D_内＝27mm，H＝160mm)中引入大约40mm高的样品散装体。将该圆柱体安装在天平上并浸没到水容器中以用液体完全覆盖颗粒散装体(大约10mm高出)。为了实现用完全去离子水润湿样品，在该第一浸渍之后搅拌样品和水。

可能地，颗粒难以用水润湿。这样，空气泡不能在用水灌满之后完全除去。

在移除水容器之后，记录具有样品的圆柱体的质量改变(测量间隔1s)。在每种情况下，2个散装体测量2次。从记录的测量值中减去空白试验(空圆柱体)的测量值，并且结果基于干燥样品物料的质量(湿样品的质量除以干燥样品的质量)。

用于测定保水能力的所述试验应快速地进行并仅要求少许样品材料。用这一试验研究的目的是评价粒子散装体的短排出阶段之后保留多少水。特别地，具有填充材料的人造草皮相对于暴雨的行为对于应用非常重要。如果人造草皮体系允许雨水非常快速地流走，则与使得水不是非常快速地排出的人造草皮体系相比，例如甚至在很强雨水情况下对足球比赛干扰较少或根本不干扰。

因为填充材料散装体对这一点具有大的影响，所以开发的排水行为试验使得可以快速且简单地对不同填充材料的排水行为和因此在多雨天气中的可进行运动性进行评价或分级。

具有以下性能的经包覆的橡胶粒子已经更尤其证明适合作为人造草皮的填充材料：

■在辐照之前的磨损：至多2％

■在辐照之后的磨损：至多2.5％

■在辐照之后的颜色变化：ΔE^*ab至多4

■在辐照之前的锌洗提：至多3mg/l

■在辐照之后的锌洗提：至多3mg/1

■在辐照之前的保水能力：至多60％。

这些值基于根据实验部分描述的方法的测量值。

下面将通过数个实施例进一步说明本发明，但是不希望因此限制本发明的构思。

具体实施方式

实施例

具有根据图1的示意构造的设备用于辐照。在具有扰流板和水冷却的具有大约12升容积的圆柱形VA鼓式反应器(长度：19.6cm；直径：27.4cm；受辐照面积：1687cm²)中，将具有水冷却和氮气吹扫的硼硅酸盐玻璃管布置在旋转轴中，并将具有1.8kW最大功率的150mm发光长度的铁掺杂中压汞灯布置在该硼硅酸盐玻璃管中，所述汞灯能够通过适合的电子镇流器操作。

在烧杯中将100g待辐照的经涂覆或未涂覆的样品称重并装填到反应器中。之后，将具有UV辐射器的潜管安装到所述系统的为其而设计的持样器中。将氮气流调节到6L/h，将冷却水流调节到100L/h。然后接通UV负荷系统并启动马达(其确保反应器旋转(12RPM))。

现在在旋转下在1.55kW辐射器功率下辐照(对样品施加负荷的辐射的波长在UV区域：295-380nm中)所述待测试的经涂覆或未涂覆的样品240小时。

在终止辐照之后，关掉该系统并从反应器定量地移出所述受辐照的经涂覆或未涂覆样品。

让样品经历后续试验以测试UV辐射的影响。

所述UV试验在UVB区域中的其强度比经由24小时持久辐照的德国夏季中午的天然日光强约360倍。在1.55kW的辐射器功率下以下功率分摊到UVA和UVB区域：

UVB(295-315nm)＝74W

UVA(315-380nm)＝325W；

由鼓尺寸得到1687cm²的受辐照面积，这表示439W/m²的UVB区域的辐照度。

为获得结果如下进行：

首先，测量未辐照产物的颜色、磨损或锌洗提。然后使产物样品分别在UV辐照设备中接受UV辐照，从所述设备尽可能定量移出受辐照产物，并分别经历一次进一步试验或所有试验：锌洗提，或颜色测量，或磨损，或保水能力，或所有给出的试验。

[在UV辐照之后测试的值]减去[在UV辐照之前测试的值]的差值得出Δ值，其高度和符号描述UV辐照对所测试材料的影响。

UV-可洗提物质，例如Zn

GTR：经研磨的轮胎橡胶，橡胶颗粒

根据试行标准DIN V 18035-7，6.11.3(体育场，第7部分：人造草皮表面)测定锌含量。

UV磨损

CGTR：经涂覆的GTR

UV颜色

根据DIN 5033测定颜色测量。

在辐照之前的保水能力

根据上述试验确定保水能力。

Claims (18)

1.用于确定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验，其中

i.)在辐照之前测定颗粒的磨损，

ii.)辐照所述颗粒，

iii.)测定受辐照颗粒的磨损，

其特征在于

■如下测定磨损

a)在切割磨机中研磨颗粒，

b)使经研磨的产物经历筛分分析和

c)将筛分分析的结果与至少一个参考值相比较，以将颗粒的磨损分级，

■如下辐照所述颗粒：将多个颗粒粒子布置在样品容器(2)中并用辐照灯(3)辐照它们，其中在该辐照期间将颗粒粒子定期混合以致颗粒粒子的不同表面受到辐照。

2.根据权利要求1的快速试验，其特征在于还研究在辐照之前和之后颗粒的颜色性能。

3.根据权利要求1或2的快速试验，其特征在于还研究在辐照之前和之后颗粒的锌洗提。

4.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于还研究在辐照之前颗粒的保水能力。

5.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于还研究在辐照之后颗粒的保水能力。

6.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于通过间歇筛分确定经研磨的产物的粒子尺寸分布。

7.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于选择小于500μm的颗粒级分作为评价颗粒磨损所根据的标准。

8.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于相继辐照颗粒的至少两个不同表面，其中这些表面中的每一个被辐照至少两次。

9.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于用具有在1nm-1000nm范围内的波长的光辐照所述颗粒。

10.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于通过使用设备辐照所述颗粒，该设备包括

a.至少一个辐照灯(3)，和

b.至少一个用于待辐照的颗粒的样品容器(2)，

其中所述样品容器与驱动器连接以致所述样品容器可以在辐照期间移动并且所述颗粒可以被混合。

11.根据权利要求10的快速试验，其特征在于用在1rpm-500rpm范围内的速率使所述样品容器定期旋转。

12.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于在0℃-95℃的温度下进行所述辐照。

13.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于所述辐照进行1h-1000h的时间。

14.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于用具有1W/m²-10,000W/m²的辐照度的光进行所述辐照。

15.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于还使用所述试验测定在辐照之前和/或在辐照之后材料层在颗粒表面上或在多层颗粒的中间层中的强度和粘附作用。

16.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于研究经包覆的橡胶粒子。

17.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于研究已经从复合材料获得的粒子。

18.具有以下性能的经包覆的橡胶粒子：

■在辐照之前的磨损：至多2％

■在辐照之后的磨损：至多2.5％

■在辐照之后的颜色变化：ΔE^*ab至多4

■在辐照之前的锌洗提：至多3mg/l

■在辐照之后的锌洗提：至多3mg/l

■在辐照之前的保水能力：至多60％。