DE2423052C3

DE2423052C3 - Verfahren und Vorrichtung zur beschleunigten Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben im Freien

Info

Publication number: DE2423052C3
Application number: DE19742423052
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Chem. Martin 4134 Rheinberg Boysen
Original assignee: Deutsche Solvay Werke GmbH
Current assignee: Cavity GmbH
Priority date: 1974-05-13
Filing date: 1974-05-13
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE2423052B2; DE2423052A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur beschleunigten Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben im Freien, bei dem die Proben den Witterungseinflüssen einschließlich der natürlichen Globalstrahlung ausgesetzt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Zur Beschleunigung der Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben bei üblichen Freibewitterungsprüfungen, die zwar ein gutes Urteil über die Widerstandsfähigkeit von Erzeugnissen gegen Veränderungen, die durch die Einwirkung des Wetters bedingt sind, erlauben, jedoch mehrere Jahre dauern und daher zeitaufwendig sind, sind bereits mehrere Maßnahmen vorgeschlagen worden.

So werden gemäß den Angaben in der Zeitschrift

to »Farbe und Lack« 77 (1971), Nr. 6, Seiten 518 bis 520, die zu prüfenden Proben während des Tages der Einwirkung einer durch Flachspiegel achtfach verstärkten Sonnenstrahlung ausgesetzt. Diese intensive Bestrahlung führt zu hohen Oberflächentemperaturen der Proben, die daher zusätzlich mit einem starken Luftstrom gekühlt werden müssen. Nach einer anderen Ausführungsform werden die Proben künstlich beregnet. Diese bekannte Prüfvorrichtung ist bei bewölktem Himmel nicht in Betrieb, so daß die Prüfergebnisse stark von der Dauer der ungehinderten Sonneneinstrahlung abhängig sind. Infolge der Einwirkung einer achtfach verstärkten Sonnenstrahlung und einer zusätzlichen Kühlung bzw. Beregnung kann hier nicht von der Einwirkung eines naturgemäß belassenen Freiluftklimas und einer naturgemäß belassenen Globalstrahlung auf die Proben gesprochen werden.

In der Zeitschrift »Kunststoffe« 60 (1970), Heft 6, Seiten 391 bis 397, wird eine beschleunigte Prüfung und Bewertung der Licht- und Alterungsbeständigkeit von Kunststoffen durch Bestrahlen mit einem Xenon-Strahler beschrieben. Diese Bestrahlung erfolgt unter Einhaltung bestimmter Bewegungs- und Trockenzyklen und dgl. in einem geschlossenen Prüfgerät, also nicht im Freien. Diese Prüfung hat den Nachteil, daß mit Hilfe eines derartigen Gerätes nicht vollständig alle Einflüsse eines natürlichen Freiluftklimas simuliert werden können, so daß in einigen Fällen die erhaltenen Ergebnisse der beschleunigten Prüfung nicht mit

denjenigen übereinstimmen, die mit mehrjährigen Freibewitterungsprüfungen erzielt worden sind. Die verwendeten Xenonstrahler weisen zudem eine hohe Intensität des IR-Anteils der Strahlung (bei 850 und 900 nm, vgl. Abb. 1) auf, wodurch eine unnatürlich starke Erwärmung der Proben erfolgt, was ebenfalls zu den erwähnten Abweichungen der Prüfergebnisse gegenüber denen der Freibewitterung beiträgt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur beschleunigten Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben im Freien zu finden, welche es erlaubt, die natürliche Globalstrahlung und die Klimaeinflüsse eines Freiluftklimas beizubenalten. Dabei sollte die Periode der Dunkelheit dazu benutzt werden, die Probenkörper der Einwirkung einer künstlichen optischen Bestrahlung einer oder mehrerer entsprechender Strahlungsquellen auszusetzen, um damit die Prüfzeit abzukürzen. Aufgabe der Erfindung war es weiterhin, eine Vorrichtung zu entwickeln, die mit einem geringen Arbeitsaufwand bedienbar ist od es erlaubt, daß die Durchführung des Verfahrens automatisch erfolgen kann, d. h. die Vorrichtung sollte bei bestimmten Bestrahlungsstärken selbsttätig Ein- und Ausschaltungen ermöglichen. Trotzdem sollten die Probekörper während der gesamten Prüfdauer den Klimaeinflüssen eines Freiluftklimas ausgesetzt bleiben, um ein möglichst objektives Bild über die bei den Probekörpern aufgetretenen Veränderungen zu erlangen.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß dieser Aufgabe ein Verfahren zur beschleunigten Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben im Freien gerecht wird, bei dem die Proben den Witterungseinflüssen einschließlich der natürlichen Globalstrahlung ausgesetzt und während der Dunkelheit zusätzlich einer künstlichen superaktiven Bestrahlung mit einer Stärke von 600 ± 200 W/m² ausgesetzt werden.

Die superaktinische Strahlung hat folgende Eigenschaften:

1. das Maximum ihrer relativen spektralen Energie liegt auf der Grenze zwischen dem ultravioletten und dem sichtbaren Strahlungsbereich bei etwa einer Wellenlänge von 380 nm,

2. die relative spektrale Energieverteilung ist im ultravioletten Strahlungsbereich der der Globalstrahlung ähnlich,

3. sie enthält — wie die Globalstrahlung — keine UV-Strahlung unterhalb 290 bis 300 nm, wodurch die Bewitterungsergebnisse verfälscht würden, und

4. sie enthält keine sichtbare Strahlung und infrarote Strahlung oberhalb einer Wellenlänge von 600 nm.

Die Strahlung oberhalb von 600 nm bewirkt keine chemischen Veränderungen der Proben, sondern erwärmt diese nur.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens besteht aus einem Prüfgestell mit einem Probenträger, wobei der Probenträger und ein Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen derart relativ zueinander bewegbar sind, daß sich die Strahlungsquellen wahlweise über den Proben befinden oder nicht

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind an dem Prüfgestell bzw. Probenträger und/oder an dem Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen Führungsvorrichtungen, vorzugsweise Schienen, Spindeln oder Rollen, angebracht, wobei die Führungsvorrichtung in Kombination mit einer Antriebsvorrichtung steht.

Die superaktinischen Strahlungsquellen und/oder die Antriebsvorrichtung sind vorzugsweise über einen Dämmerungsschalter ein- und/oder ausschaltbar.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform sind an dem Prüfgestell bzw. Probenträger und/oder an dem Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen Transporthilfsvorrichtungen, vorzugsweise Rollen, Räder oder Kugeln, angebracht

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind an dem Prüfgestell bzw. Probentr^ger und/oder an den Führungsvorrichtungen und/cder an dem Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen Endschalter angebracht, durch welche die Antriebsvorrichtung ausschaltbar ist sobald der Probenträger und der Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen annähernd übereinander stehen oder sich in einem solchen Abstand voneinander entfernt haben, daß das Tageslicht ungehindert auf die Proben fallen kann.

Als Führungsvorrichtungen sind zweckmäßig Schienen, Spiralen oder Bänder ganz oder teilweise geradlinig verlaufend angebracht. Hierdurch wird die Störungsanfälligkeit der Vorrichtung verringert

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform sind das Prüfgestell bzw. der Probenträger und/oder der Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen durch eine Spindel oder einen Seilzug unter Mitverwendung von Transporthilfsvorrichtungen, vorzugsweise Rollen, Räder oder Kugeln, mittels der Antriebsvorrichtung aufeinanderzu beweglich und durch den Dämmerungsschalter bei ungenügendem Tageslicht einschaltbar und die Antriebsvorrichtung durch einen Endschalter ausschaltbar, sobald der Probenträger und/oder der Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen in einem bestimmten Abstand übereinander stehen.

Umgekehrt sind innerhalb der vorteilhaften Ausführungsform des Prüfgestells bzw. der Probenträger und/oder der Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen durch die Transportvorrichtungen, vorzugsweise Spindeln, Seilzüge, Räder oder Kugeln und Schienen voneinanderweg bewegbar angeordnet und stehen in Kombination mit der Antriebsvorrichtung und dem Dämmerungsschalter, wobei die Antriebsvorrichtung bei ausreichender Helligkeit durch den Dämmerungsschalter einschaltbar und durch den Endschalter ausschaltbar ist und die superaktinischen Strahlungsquellen durch den Dämmerungsschalter und/oder durch den Endschalter ausschaltbar sind, sobald ein ungehinderter Tageslichteinfall auf die Proben vorhanden ist

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform ist der Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen durch Scharniere an dem Prüfgestell befestigt und nach oben, unten oder nach einer Seite wegklappbar angeordnet

Es wurde somit gefunden, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eine beschleunigte Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben unter den üblichen Klimaeinflüssen eines Freiluftklimas erreicht werden kann, die eine gute Übereinstimmung mit den unter normaler Freibewitterung erzielten Ergebnissen zeigt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die normalen klimatischen Einflüsse eines Freiluftklimas während der Gesamtprüfdauer wirksam bleiben und die Probenkörper auch bei der nächtlichen, künstlichen Bestrahlung keinen anormal erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind, da hohe Proben-Temperaturen eine andersartige Veränderung der Probenkörper als bei einer natürlichen Freibewitterung hervorrufen können.

In der Zeichnung ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung

schematisch dargestellt.

Bei Eintritt der Abenddämmerung schließt der Dämmerungsschalter 5. Dadurch erhält der Getriebemotor 7 einen Steuerimpuls und bewegt über einen Kettenantrieb die Antriebsspindel 8. Der fahrbare Träger 2 für die superaktinischen Strahlungsquellen 3 (Leuchtstofflampen) bewegt sich in Richtung des Probenträgers 1 und gibt den Endschalter 4b frei; dadurch werden durch einen Elektroimpuls die superaktinischen Strahlungsquellen und der Betriebsstunden-Zähler eingeschaltet. Beim Erreichen der Endstellung betätigt eine Leiste den Endschalter 4a; dadurch kommt der Motor zum Stillstand. In diesem Zustand bleibt die Anlage bis zur Morgendämmerung; dann öffnet der Dämmerungsschalter und durch einen dadurch ausgelösten Steuerimpuls schaltet der Getriebemotor ein und bewegt die Antriebsspindel mit umgekehrter Drehrichtung. Der fahrbare Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen entfernt sich von dem Probenträger und gibt den Endschalter 4a frei; dadurch werden durch einen Elektroimpuls die superaktinischen Strahlungsquellen und der Betriebsstundenzähler ausgeschaltet. Das Prüfgestell kann beispielsweise aus verzinktem Winkelstahl bestehen, wobei innerhalb einer Ausführungsform ein Gestell mit 4 m Länge und 2 m Breite verwendet wurde. Das Prüfgestell sollte nach Süden gerichtet sein, auf dem der Probenträger so befestigt ist, daß er beispielsweise um 45° zur Horizontalen geneigt isL Der fahrbare Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen sollte dem Probenträger in seiner Fläche annähernd entsprechen.

Innerhalb einer Ausführungsform wurde ein fahrbarer Träger für die superaktinischen Strahlungsquellen mit einer quadratischen Fläche von 2 m χ 2 m, bestückt mit 5 Leuchtstoffröhren von 1500 mm Länge, vorzugsweise Leuchtstoffröhren für Pauszwecke mit superaktinischer Strahlung, und notwendigem Zubehör (Drosselspulen, Lampenfassungen und -halterungen, Starter) verwendet. Die Strahlungsquellen sollten im Träger für die Strahlungsquellen nach oben hin mit Reflektoren aus einem wetterbeständigen Werkstoff versehen sein, damit der Strahlungseinfall auf die Probekörperflächen verstärkt wird.

Die vorzugsweise langen röhrenförmigen superaktinischen Strahlungsquellen sollten einen solchen Abstand voneinander haben und deren Reflektoren so angeordnet sein, daß die Bestrahlungsstärke auf allen Flächenelementen der ganzen, von den Probekörpern eingenommenen Fläche nicht mehr als ±10% vom arithmetischen Mittelwert der Bestrahlungsstärken der einzelnen Flächenelemente abweicht Der Abstand der Strahlungsquellen zu den Proben beträgt 50 bis 500 mm, vorzugsweise 100 bis 200 mm. Dieser Abstand ist abhängig von der gewünschten Bestrahlungsstärke auf den Probekörpern. Die Bestrahlungsstärke auf der Oberfläche der Probekörper sollte 600 ± 200 W/m² betragen.

Um eine automatische Schaltung und Steuerung zu ermöglichen, ist der Dämmerungsschalter elektrisch leitend mit Schaltern in einem Schalterkasten für die Antriebsvorrichtung und die superaktinischen Strahlungsquellen verbunden.

Innerhalb der Vorrichtung sind weiterhin neben dem Getriebemotor, den Endschaltern und dem Dämmerungsschalter zweckmäßig Schaltschütze, Schalter, Stundenzähler und dgl. vorgesehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 24 23 G52

1. Verfahren zur beschleunigten Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben im Freien, bei dem die Proben den Witterungseinflüssen einschließlich der natürlichen Globalstrahlung ausgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben während der Dunkelheit zusätzlich einer künstlichen superaktinischen Bestrahlung mit einer Stärke von 600 ± 200 W/m² ausgesetzt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Prüfgestell mit einem Probenträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenträger (1) und ein Träger (2) für superaktinische Strahlungsquellen (3) derart relativ zueinander bewegbar sind, daß sich die Strahlungsquellen (3) wahlweise über den Probeu (1) befinden oder nicht

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Prüfgestell bzw. Probenträger (1) und/oder an dem Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen (3) Führungsvorrichtungen, vorzugsweise Schienen, Spindeln oder Rollen, angebracht sind und die Führungsvorrichtung in Kombination mit einer Antriebsvorrichtung (7) steht.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die superaktinischen Strahlungsquellen (3) und/oder die Antriebsvorrichtung (7) über einen Dämmerungsschalter (5) ein- und/ oder ausschaltbar sind.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Prüfgestell bzw. Probenträger (1) und/oder an dem Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen Transporthilfsvorrichtungen, vorzugsweise Rollen, Räder oder Kugeln, angebracht sind.

6. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Prüfgesteü bzw. Probenträger (1) und/oder an den Führungsvorrichtungen und/oder an dem Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen Endschalter (4a, Ab) angebracht sind, durch welche die Antriebsvorrichtung (7) ausschaltbar ist, sobald der Probenträger (1) und der Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen annähernd übereinander stehen oder sich in einem solchen Abstand voneinander entfernt haben, daß das Tageslicht ungehindert auf die Proben fallen kann.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsvorrichtungen Schienen, Spiralen oder Bänder ganz oder teilweise geradlinig verlaufend angebracht sind.

8. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfgestell bzw. der Probenträger (1) und/oder der Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen durch eine Spindel (8) oder einen Seilzug unter Mitverwendung von Transporthilfsvorrichtungen, vorzugsweise Rollen, Räder oder Kugeln, mittels der Antriebsvorrichtung (7) aufeinander beweglich und durch den Dämmerungsschalter (5) bei ungenügendem Tageslicht einschaltbar sind, daß die Antriebsvorrichtung (7) durch einen Endschalter ausschaltbar ist, sobald der Probenträger (1) und/oder der Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen in einem bestimmten Abstand übereinander stehen.

9. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 7, dadurch

gekennzeichnet, daß das Prüfgestell bzw. der Probenträger (1) und/oder der Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen durch Transportvorrichtungen, vorzugsweise Spindeln, Seilzüge, Räder oder Kugeln und Schienen voneinanderweg bewegbar angeordnet sind und in Kombination mit der Antriebsvorrichtung (7) und dem Dämmerungsschalter (5) stehen, wobei die Antriebsvorrichtung bei ausreichender Helligkeit durch den Dämmerungsschalter einschaltbar und durch den Endschalter ausschaltbar ist und die superaktinischen Strahlungsquellen (3) durch den Dämmerungsschalter oder durch den Endschalter ausschaltbar sind, sobald ein ungehinderter Tageslichteinfall auf die Proben vorhanden ist

10. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) für die superaktinischen Strahlungsquellen durch Scharniere an dem Prüfgestell befestigt und nach oben, unten oder nach einer Seite wegklappbar angeordnet ist