DE2948175A1

DE2948175A1 - Licht- und wetterechtheitspruefgeraet

Info

Publication number: DE2948175A1
Application number: DE19792948175
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Dr. Dieter 6450 Hanau Kockott
Original assignee: Original Hanau Heraeus GmbH
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-06-04
Also published as: GB2064788B; FR2470961B1; GB2064788A; FR2470961A1

Description

Hanau, den 28. November 1979 ZPL-Zw/W

ORIGINAL HANAU Heraeus GmbH, Hanau

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

"Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät¹¹

Die Erfindung betrifft ein Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät zur Untersuchung des Einflusses von Sonnenlicht oder anderen klimatischen Bedingungen auf Werkstoffe, wie Textilien, Gummi, Leder, Kunststoffe, Lacke, Farben und dergl.

Geräte dieser Art sind z. B. in den deutschen Patentschriften 19 04 097 und 25 02 239 der Anmelderin beschrieben. Auf den Offenbarungsgehalt dieser Patentschriften wird ausdrücklich Bezug genommen.

In den Geräten wurden die zu/prüfenden Muster der Strahlung und den anderen Einflußgrößen des Wetters, wie Wärme/Kälte, Luftfeuchte/Wasser, Schadgasen usw., ausgesetzt. Bei ausreichend stabilen Proben und. Lackmustern, welche normalerweise auf Probebleohe aufgebracht werden, wurden die Proben auch direkt ohne Träger in die Geräte eingebracht. Nach der Exposition wurde visuell oder meßtechnisch die Eigenschaftsänderung des zu prüfenden Musters gegenüber einer nicht exponierten Probe durch Vergleich bestimmt.

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Es ist bekannt, daß viele Abbauprozesse temperaturabhängig sind. Deshalb sind Informationen über die Temperaturabhängigkeit der Licht- und Wetterbeständigkeit wertvoll. Bisher konnten solche Informationen nur durch Versuchsreihen gewonnen werden, bei denen die Proben jeweils verschiedenen Temperaturen ausgesetzt wurden. Dabei mußte das gesamte Gerät bzw. der Prüfraum auf die jeweils gewünschte Probentemperatur gebracht werden, so daß der Bewitterungsversuch bzw. die Versuchsreihe, falls mehrere Temperaturen untersucht werden sollen, einige 100 bis 1000 Stunden dauert.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Licht- und Wetterbeständigkeit von organischen Materialien als Funktion der Temperatur der Probe während eines Versuchs zu ermitteln.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 enthaltenen Merlanale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen und der Beschreibung von Ausführungsbeispielen zu entnehmen.

Zur Erfindung gehören auch alle Kombinationen und Unterkombinationen der beschriebenen, dargestellten und beanspruchten Merkmale sowohl untereinander als auch in Kombination mit an sich bekannten Merkmalen (insbesondere aus den deutschen Patentschriften 19 04 097 und 25 02 239).

Abwandlungen der Ausführungsbeispiele sind selbstverständlich möglich, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Mit Hilfe der Erfindung erhält man Informationen über die Temperaturabhängigkeit der Licht- bzw. Wetterbeständigkeit einer Probe in einem einzigen Versuch. Eine Berechnung der Aktivierungsenergie für den jeweiligen Prozeß ist leicht möglich. Wenn man die Proben auf einem gut wärmeleitenden,

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bevorzugt metallischen Probenträger aufbringt und bei länglichen Proben an beiden Stirnseiten des bevorzugt rechteckigen Probenträgers eine definierte, jedoch unterschiedliche Beheizung bzw. Kühlung vorsieht, wird sich längs des Probenträgers (und der Probe) ein lineares Temperaturprofil einstellen. Dies gilt jedenfalls für ausreichend dünne Proben, die z. B. auf dem Probenträger dicht aufliegen, aufgespannt, angepreßt oder dergleichen aufgebracht sind. Dickere Proben, wie z. B. Probenbleche, können selbstverständlich auch direkt, wie oben angeführt unterschiedlich beheizt und/oder gekühlt werden. Jedenfalls ist es nicht mehr nötig, den gesamten Prüfraum auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Dies ist besonders unter dem Gesichtspunkt der Energieersparnis ein höchst willkommener Vorteil der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Prinzip der Erzeugung eines Temperaturgradienten oder Temperaturprofils der Probe entweder unmittelbar oder mittelbar mit Hilfe von Probeträgern ist nicht auf bestimmte zu prüfende Werkstoffe oder Eigenschaften beschränkt Die simulierten Vorgänge und Einwirkungen hinterlassen als Folge Änderungen der makroskopischen, mechanischen, thermischen, elektrischen und optischen Eigenschaften, wie z. B. mechanisch«; Festigkeit, Wärmeleitvermögen, elektrische Leitfähigkeit, elektrizitätskonstante Transmission und Farbe des Materials, wie Kunststoffe, Metalle, Nichtmetalle, Glas,Keramik, Textilien mit oder ohne diverse Beschichtung oder Präparation.

Da die Erfindung sich im wesentlichen auf die Erzeugung eines Temperaturgradienten linear oder nichtlinear (Temperaturprofil) bezieht, ist sie auch unabhängig von der Art des Prüfgerätes oder des Prüfortes, d. h. wie und wo die Prüfung unter den gewünschten Bedingungen abläuft.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung anhand dieser Abbildungen erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät mit einem in der Draufsicht rechteckigen Probenträger zum Festhalten einer dünnen Probe, z. B. Folie oder lackiertem Papier oder dergleichen, mit an beiden Stirnseiten unterschiedlicher Heizung oder Kühlung zur Erzeugung eines graphisch dargestellten linearen Temperaturkoeffizienten ober die Länge der Meßbzw. Beobachtungsstrecke der Probe;

Figur 2 eine abgewandelte Ausführungsform mit direkt im Probenträger angeordneten elektrischen Heizkörpern, wie Rohrheizkörpern oder -patronen oder -plättchen;

Figur 3 eine Ausführungsform mit einer Heizfolie, die ein gewünschtes Heizleitermuster oder eine gewünschte Verteilung von elektrisch leitenden Teilchen, wie Graphit oder Kohlenstoff in Kunststoff aufweist;

Figur 4 die der Strahlenquelle bzw. der Bewitterung abgekehrte Seite des Probenträgers wird mittels Düsen, aus denen ein unterschiedlich temperierter Fluidstrom austritt, angeströmt;

Figur 5 zeigt einen Probenträger, der mit auf unterschiedlichen Temperaturen eingestellten Peltier-Elementen temperiert wird;

Figur 6 eine Ausführung, bei der die Proben (an Haltern aufgehängt) graduell in ein Bad eines Temperiermediums hinein- bzw. herausbewegt werden*

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Wie der Figur 1 zu entnehmen, enthält das Prüfgerät eine Strahlenquelle S und/oder sonstige Bewitterungseinrichtungen, wobei die Strahlenquelle bevorzugt in einem parabolischen Reflektor 2, wie an sich bekannt, angeordnet ist. Der Probenträger mit der darauf aufgebrachten Probe schließt die Austrittsöffnung der Strahlen am Reflektor ab. Die Probe kann z. B. angesaugt werden im Probenträger 3 von Saugnäpfen oder Öffnungen 4 in der Platte 3, an die Saugpumpen, wie Faltenbälge oder Membranen oder dergleichen, anschließbar sind, welche unterhalb der Platte 3 angeordnet sind. In der Platte 3 sind im Bereich der Stirnseiten Rohrleitungen bzw. Schlauchleitungen in Wendel- oder Schraublinienform angeordnet, durch die Fluide, wie z. B. bei Q₁ eine Kühlflüssigkeit und bei Q_? eine Heizflüssigkeit oder auch ein gasförmiges Medium, eine Sole oder ähnliches, hindurchgeführt werden entweder durch Direktanschluß an ein Netz und Abfluß (Fig. 1 rechts) oder im Kreislauf (Fig. 1 links) über Pumpe und/oder Speicher bei 5. Die zugeführten Wärmemengen sind wie die Temperaturen unterschiedlich, im Ausführungsbeispiel ist die Wärmemenge Q₂,am linken Ende des Probenträgers 3 zugeführt, höher als am rechten Ende bei Q₁. Die Temperatur wird an verschiedenen Meßorten 6 an der der Probe zugekehrten Oberfläche des Probenträgers 3 gemessen und einem Temperaturregel- und Auswertegerät Tm zugeführt.

Bei der Bestrahlung in dem Prüfgerät wird die Temperatur der Probe zwar durch die Enrgieabsorption erhöht, das Temperaturprofil der Probe wird jedoch im wesentlichen erhalten bleiben, wie in Figur 1 links dargestellt ist. Dabei ist T₁ die Anfangstemperatur und T₂ die Endtemperatur, während Tm die mittlere Temperatur und Ts die Temperaturerhöhung durch Strahlung darstellt.

Zur Verminderung des V/ärmeüberrangs ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 noch ein Kühlgebläse 7 dargestellt, 'Ü

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welches einen breit gefächerten Kühlluftstrom in Pfeilrichtung über die Probe hinwegbewegt. Der Luftaustritt erfolgt bei 8 aus einem Schlitz. Die Probe selbst ist in Figur 1 nicht dargestellt.

Bei der Ausführung nach Figur 2 ist die flächige Probe 9 auf ihren Träger 3 aufgespannt mittels Spannbügel 11, bevorzugt im Bereich der beiden Stirnseiten des langgestreckten rechteckigen ^rpers. Ansonsten ist die Anordnung im wesentlichen wie in Figur 1.

In Figur 3 ist der Probenträger 3 dargestellt mit z. B. aufgeklebter flächiger Probe 9 und an der Unterseite aufgeklebter Heizfolie, z. B. mit Kunststoffträger und dem Probenträger zugekehrter Heizwicklung, Leitermuster oder dergleichen, je nach gewünschter Wärmeverteilung, ob linear oder nicht-linear. Letztere kann auch durch unterschiedliche Pigmentierung bzw. Verteilung von Teilchen aus Graphit, Kohlenstoff oder dergleichen in einem Kunststoff-^Folienkörper erreicht werden.

In Figur 4 ist die Probe 9 mittels Anpreßplatten 12 im Bereich der beiden stirnseitigen Enden gegen den Probenträger 3 gepreßt, dessen der Probe abgekehrte Unterseite von Fluidströmen, Heiß- oder Kühlgas oder Flüssigkeit unterschiedlicher Temperatur bzw. Wärmemengen angeströmt wird, um einen linearen oder nicht-linearen Temperaturverlauf über die Länge von Probe und/oder Probenträger zu erzielen.

In Figur 5wird die Probe, z. B. in Bandstreifen oder dergleichen Form, von Rollen auf- und abgewickelt, die vor und- hinter dem Probenträger· 3 angeordnet sind, wobei die Probe in möglichst sattem Rontakt mit der zugekehrten Oberfläche des Trägers 3 steht. An der Unterseite des Probenträgers 3 sind Peltier-Eleiriente 13 angeordnet, wovon z. B.

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ORIGINAL INSPECTED

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das rechte Äußere mit seiner kühlen Seite dem Probenträger zugekehrt ist, während (bei GL) an der linken Seite (bei Q₂) die heiße Seite des Peltier-Elementes dem Probenträger 3 zugekehrt ist. Ähnlich wie bei Figur 4 können mehrere einzelne Zonen unterschiedlicher Temperierung, d. h. Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr, geschaffen werden.

Während die vorhergehenden Ausführungsbeispiele waagrechte Anordnungen der Proben bzw. Probenträger darstellen, ist in Figur 6 eine senkrechte Anordnung der Proben und ggf. auch Probenträger dargestellt mit einer anderen Art der Bewegungsvorrichtung, ohne hierauf beschränkt zu sein. Die Proben, z. B. lackierte Blechplättchen stehen oder hängen in Haltern auf einem Drehtisch oder Teller und sind in einem Temperierbad, wie z. B. Wasserbad, absenkbar und wieder herausziehbar mit regelbarer Geschwindigkeit, z. B. über einen Spindeltrieb, so daß ein gewünschter Temperaturgradient während der Bestrahlung*und/oder Bewitterung bezweckt werden kann. Die Proben 9 sind in Haltern 14 an einer elektromotorisa angetriebenen Drehtischscheibe oder einem Teller lösbar befestigt und tauchen an ihrem anderen Ende langsam in ein Bad 16 eines Behälters 17 ein oder aus diesem heraus. Gegebenenfalls könnte auch bei seitlicher Anströmung mittels Fluid auch ohne Motor eine Drehbewegung erzeugt werden, wenn die PrOben nach Art eines Schaufelkranzes einer Turbine angeordnet sind auf dem Drehtisch 15. Gegebenenfalls kann auch noch ein oberer mitdrehender Teller 18 vorgesehen werden. ♦mittels gleichzeitig eintauchender Strahler S Abwandlungen der Ausführungsbeispiele können selbstverständlich vorgenommen werden, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Einzelmerkmale der Ausführungsbeispiele sind ohne weiteres untereinander austauschbar. Insbesondere können bei der Erfindung, falls gewünscht, auch andere bekannte Strahlenquellen als die in der DE-PS 25 02 genannten angewandt werden.

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ORIGINAL INSPECTED

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Die Probenbefestigungen, wie -halterungen bzw. -aufhängungen, -heizungen und/oder -kühlungen sowie -bewegungsvorrichtungen, sind nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern beliebiger Art.

Wird z. B. Probendirektheizung gewünscht, so kann auch eine induktive Heizung angewandt werden oder eine mittels elektromagnetischer Wellen, wenn z. B. der Probenträger aus diathermem Material besteht, wie z. B. Kunststoff. Die Wahl der Heizungs- oder Kühlungsart richtet sich vor allem nach dem gewünschten Temperaturbereich. Wenn besonders tiefe Temperaturen erzielt werden sollen, lassen sich z. B. sogenannte Cryolanzen sowie flüssiger Stickstoff als KUhI-fluid anwenden. Die Temperaturregelung der einzelnen Zonen oder des Temperaturprofils über die Länge nach einem vorwählbaren Programm kann in an sich bekannter Art erfolgen.

Zur Programmierung kann z. B. das Testprogramm in den Speicher (PROM) eines Mikroprozessors eingegeben werden oder auf einen Informationsträger, der in eine Eingabeeinheit für den Mikrocomputer einsteckbar ist und die Daten des Programms selbsttätig liest und überträgt.

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Claims

Hanau , den 28. November 1979 ZPL-Zw/W

ORIGINAL HANAU Heraeus GmbH, Hanau

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

"Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät"

Patentansprüche

Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät mit einem Prüfraum in einer Kammer, die wenigstens einen Gasentladungsstrahler
und Reflektor und eine selektiv reflektierende Filtereinrichtung zur Simulation von Sonnenlicht oder ähnlichem
gewünschter Strahlung bzw. klimatischer Bedingungen sowie Probenträger oder -halter für langgestreckte flächenhafte Proben enthält, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Temperaturgradienten in der Probe.

2. Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Erzeugung eines über die Meßstrecke linearen Temperaturgradienten der Probe.

5. Licht- und Wetterechtheitsrüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen wenigstens an der der Probe
zugekehrten Oberfläche mit unterschiedlichen Temperaturen beheizten und/oder gekühlten Probeträger.

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4. Licht- und WetterechtheitsprUfgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Direktheizung und/oder -kühlung des Probenträgers beim Aufliegen der Probe auf der der Strahlenquelle zugekehrten Oberfläche und/oder der Proben für die Aufhängung in Haltern geeigneter Art.

5. Licht- und WetterechtheitsprUfgerät nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Einteilung der Proben und/oder des Probenträgers über deren Länge in Zonen unterschiedlicher Temperaturen,die von Fühlern gemessen und nach vorgegebenem Programm geregelt werden

6. Licht- und Wetterechtheitsprüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ^proben über die Heiz- und/oder Kühlzonen (in Längsrichtung) bewegt werden.

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