DE3443604C2 - Gerät für einen Wetterbeständigkeitstest - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät, um an einen Prüfling aus Plastik, aus Faser, aus Beschichtungsmaterial oder ähnlichem einen Wetterbe­ ständigkeitstest durchzuführen.

Normalerweise werden zur Messung der Wetterbeständigkeit von Kunststoffmaterial oder ähnlichem Gerät gemäß JIS B7751 bis 7754 verwendet.

Bei diesen Testgeräten wird gewöhnlich eine Lichtquelle wie z. B. eine Karbonbogenlampe, eine Xenonbogenlampe oder ähnliches verwendet. Das emittierte Licht aus dieser Licht­ quelle wird auf einen Prüfling gestrahlt, so daß ein be­ schleunigter Wetterbeständigkeitstest ausgeführt wird.

Bei einem Gerät jedoch, welches eine derartige Lichtquelle, wie sie in diesen Wetterbeständigkeitstestmaschinen ange­ ordnet ist, verwendet, wird mit einer Intensität der ultra­ violetten Strahlung von ungefähr 6 mW/cm² auf die Ober­ fläche gestrahlt, so daß man ca. 100 Stunden oder noch mehr für die Messung benötigt, um das Ausmaß der ultravioletten Zerstörungscharakteristik zu bekommen, die ungefähr der Sonnen­ lichtstrahlungsintensität eines Jahres entspricht.

Dabei werden auch die Prüflinge einer jeden Charge im allgemeinen einem 100%-Test unterzogen, so daß auch hier Probleme entstehen, weil die Messung und die Auswertung des Ergeb­ nisses lange dauern.

Aus der deutschen Auslegeschrift 25 02 239 B2 ist ein Wet­ tertestgerät mit einer Xenonlampe bekannt, wobei um den Xe­ nonstrahler herum Spiegel angeordnet sind, und weiter zwi­ schen dem Strahler und den Proben ein Spiegel angeordnet ist, der den IR-Anteil der Strahlung selektiv reflektiert und den sichtbaren sowie den UV-Anteil der Strahlung durch­ läßt. Zur Erzeugung gewünschter klimatischer Bedingungen, insbesondere zur Kühlung der Proben und des Strahlers ist ein Gebläse vorgesehen.

Ein Bestrahlungsapparat für kosmetische, fotobiologische oder fotochemische Zwecke, der mindestens eine Strahlquelle aufweist, ist aus der GB 15 67 979 bekannt. Um eine hohe Strahlungsdichte zu erhalten, werden Quecksilberhochdampf­ druckentladungslampen verwendet. Strahlungen einer Wellen­ länge < als 320 nm und < als 420 nm werden mit Hilfe eines geeigneten Filters ausgefiltert, um Bindehautentzündungen oder zu große Energieaufladungen des bestrahlten Objektes zu vermeiden.

Aus der DE-OS 15 98 899 ist ein Schnelltestverfahren und Gerät zur Prüfung der Licht- und Wetterbeständigkeit der ein­ gangs genannten Art bekannt. Hierbei wird die Probe an einer Vorrichtung befestigt und während der Bestrahlung mit einer Xenonlampe gekühlt. Zwar erlaubt die Xenonlampe mit niedri­ ger Strahlungsintensität eine im Vergleich zu natürlichem Sonnenlicht schnellere Testdauer, es wäre jedoch wünschens­ wert, die Testdauer noch weiter deutlich zu verkürzen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zu schaffen, welches eine sehr effiziente Durchführung eines Wetterbeständigkeits­ testes erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein Gerät mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit Hilfe eines solchen Gerätes ist es möglich, innerhalb einer äußerst kurzen Zeit sicher fest­ zustellen, in welchem Maß Prüflinge zu einer Verschlech­ terung aufgrund von ultravioletter Strahlung neigen und so eine Vorauswahl auf der Basis dieses Ergebnisses zu treffen, so daß keine Notwendigkeit mehr besteht, alle Prüflinge einem 100%-Test zu unter­ ziehen. Dies führt zu dem Vorteil, daß der Test wesentlich effizienter ausgeführt werden kann. Auch hat das Testgerät einen einfacheren Aufbau als eine Wetterbeständigkeitstest­ maschine und ist wirtschaftlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Spektralenergieverteilung einer Metallhalogenidlampe, wie sie in einer ultra­ violetten Lichtquelle der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 2 zeigt die Durchlässigkeitskennlinie eines Filters, welches zusammen mit der Metallhalogenidlampe ver­ wendet wird.

Fig. 3A und 3B zeigen in einer Vorderansicht und in einer seit­ lichen Schnittansicht die Schnittquelle zusammen mit der Metallhalogenidlampe und dem Filter.

Fig. 4A und 4B zeigen in einer Vorderansicht und in einer seit­ lichen Schnittdarstellung ein Vortestgerät zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 bis 10 zeigen Vergleichsdiagramme zwischen Testergeb­ nissen, die mit der Erfindung erhalten wurden und Testergebnisse, wie man sie durch ein herkömmliches Verfahren enthält.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun beschrie­ ben werden. Zunächst ist es notwendig, Prüflinge aus jeder Charge zu erzeugen.

Als nächstes werden die Prüflinge dann einer ultravioletten Strahlung, die eine Intensität von 50 mW oder mehr pro cm² der bestrahlten Oberfläche hat, ausgesetzt, wobei die Strahlen aus einer Lichtquelle stammen, die eine elek­ trische Hochdruckdampfentladungsaustauschlampe und ein Filter aufweist, welches nur ultraviolette Strahlung inner­ halb eines Wellenlängenbereiches zwischen 300 bis 400 nm so durchläßt, daß die Prüfungstemperatur 80° oder weniger wird. Der Grund, warum der Wellenlängenbereich der ultra­ violetten Strahlung innerhalb des oben erwähnten Bereiches gewählt wird, ist der folgende. Die Testbedingungen, die durch die JIS-Bestimmungen festgelegt sind, sind nicht er­ füllt, wenn der Wellenlängenbereich unter 30nm liegt, genauer gesagt unter 275 nm. Andererseits wird in dem Fall, in dem der Wellenlängenbereich über 400 nm geht, ein hoher sichtbarer und Infrarotstrahlungsanteil mit umfaßt, der von der Lichtquelle abgestrahlt wird, so daß der Prüfling da­ durch stark thermisch beeinflußt wird. Es ist daher not­ wendig, diese und ähnliche Einflüsse zu vermeiden.

Weiterhin ist es, obwohl an sich eine noch höhere Strahlungs­ intensität in der ultravioletten Strahlung auf den Prüf­ ling noch wünschenswerter wäre, wünschenswert, die Energie­ leistung ungefähr 80 bis 200 mW/cm² der ange­ strahlten Fläche zu wählen, wenn das Gerät unter wirt­ schaftlichen Aspekten betrachtet wird, am besten zwischen 100 bis 150 mW. Die geeignetste Hochdruckmetalldampfla­ dungsaustauschlampe, die einen solchen Wellenlängenbereich und die genannte Intensität ermöglicht, ist zum Beispiel in der japanischen Patentschrift Nr. 58-18743 beschrieben. Diese Lampe ist das, was im allgemeinen eine Metallhalogenlampe genannt wird, in der Halogenide wie z. B. des Eisens oder Zinns zusammen mit einer entsprechenden Quecksilbermenge und einem Edelgas in einer Lichtröhre eingeschlossen sind, die aus Glas besteht und mindestens ein Elektrodenpaar auf­ weist. Nach dem Einschalten hat das Lichtemissionsspektrum dieser Metallhalogenlampe eine ziemlich große Energiever­ teilung im Wellenlängenbereich zwischen 300 bis 400 nm, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. Eine verwendbare Metall­ halogenlampe ist natürlich nicht auf eine Lampe beschränkt, in der Halogenide des Eisens oder Zinns in die lichtemittierende Röhre zugegeben werden, sondern kann auch eine Lampe sein, in der die Metallhalogenide im wesentlichen Eisenhalogenide um­ fassen, welche in der Lichtröhre eingeschlossen sind.

Als Lampe, die ihr Energiemaxima im Wellenlängenbereich zwischen 300 bis 400 nm hat, ist eine Kohlenbogenlampe bekannt, die bisher bei Wetterbeständigkeitsgeräten ver­ wendet worden ist. Jedoch strahlt diese Lampe einen hohen Anteil an Infrarotstrahlung und an Ultraviolettstrahlung aus, und es bilden sich während des Brennens der Lampe Gase wie CO, CO₂, NO, NO₂ usw. Aus diesem Grund muß, wie z. B. auch in der japanischen Gebrauchsmuster­ offenlegungsschrift Nr. 16 796/177 beschrieben ist, die Lampe mit einer Kühlung und Belüftung versehen werden, so daß die Lampe selbst und das gesamte Gerät komplizierter im Aufbau und damit auch größer und teurer ist. Eine Lampe dieses Typs ist daher äußerst ungeeignet, um im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden.

Auch wenn eine vorgenannte Metallhalogenlampe ver­ wendet wird, ist es unmöglich, die Strahlung auf den Wellen­ längenbereich zwischen 300 und 400 nm zu begrenzen, so daß es erforderlich ist, diesen Wellenlängenbereich zwischen 300 und 400 nm in Kombination mit einem Filter zu erhalten. Das optimale Filter, welches für die Zwecke verwendbar ist, ist ein Filter, welches aus einem Weich­ glas mit einem niederen Schmelzpunkt besteht und welches z. B. 60 bis 65% SiO₂, 15 bis 20% Pb, 7 bis 8% Na, 7 bis 8% K, 1% CO und 1% Ni hat. (Die Angaben be­ ziehen sich auf Gewichts-%).

Die ultraviolette Strahlungsdurchlässigkeitskennlinie dieses Filters ist in Fig. 2 gezeigt. Indem ein solches Filter mit der oben erwähnten Metallhalogenidlampe zusammen verwendet wird, kann ultraviolette Strahlung der Wellenlängen zwischen 290 bis 460 nm, besonders zwischen 300 bis 400 nm sehr effizient erhalten werden. Wenn jedoch ein solches Filter nur um die Metallhalogen­ lampe herum angebracht wird, bricht das Filter sofort aufgrund der Wärmestrahlung der Lampe. Daher wird, wie das z. B. in Fig. 3A und 3B gezeigt ist, eine wasserge­ kühlte Lichtquelle 6 in geeigneter Weise wie folgt aufge­ baut: Ein wassergekühlter Mantel 2 weist eine innere Röhre 2a und eine äußere Röhre 2b auf, die aus einem ultra­ violette Strahlung durchlassenden Quarzglas besteht. Eine Kühlflüssigkeit strömt zwischen der inneren und äußeren Röhre 2a und 2b. Eine Lichtröhre 1 ist in der Mitte der inneren Röhre 2a und des wassergekühlten Mantels 2 ange­ ordnet. Ein Filter 3 befindet sich zwischen der inneren und der äußeren Röhre 2a und 2b.

In der japanischen Gebrauchsmusterschrift Nr. 52-29675 und auch 54-29034 Y2 sind Geräte be­ schrieben, bei denen die Ultraviolettstrahlung einer Wetterbeständigkeitsmaschine speziell im Wellenlängen­ bereich z. B. zwischen 300 bis 400 nm erhalten werden, indem ein Filter mit einer Lampe kombiniert wird. In diesen beiden bekannten Geräten verändert sich aber die Strahlungsenergie der Lampe in Abhängigkeit von der Brenndauer der Lampe und von einem Wechsel der Versorgungsspannung, was auch zu einer Veränderung der Energiekomponente in einem speziellen Wellenbe­ reich führt. Um daher diese Energiekomponenten immer konstant zu halten, wird dieser Energiewechsel in dem speziellen Wellenlängenbereich gemessen und so in Ab­ hängigkeit von diesen Veränderungen die an der Lampe anliegende Spannung geregelt. Die vorstehenden Geräte unterscheiden sich daher von dem erfindungsgemäßen Apparat beträchtlich, bei dem das aus einer Lampe aus­ tretende Licht auf einen Prüfling durch ein Filter hin­ durch gestrahlt wird. In Fig. 4A und 4B ist in einer Vorderansicht und in einer seitlichen Schnittansicht ein Ausführungsbeispiel eines Testgerätes dargestellt. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 4 das Gehäuse des Gerätes. 4a ist eine Ultraviolett-Bestrahlungskammer; Raum 4b ist eine Kammer zur Aufnahme von Zusatzge­ räten. Oberhalb der Ultraviolett-Bestrahlungskammer 4a ist ein Lichtquellengerät 6′ angeordnet. Dieses Licht­ quellengerät 6′ weist einen Reflektorspiegel 5 und eine Lichtquelle 6, wie z. B. eine Metallhalogenlampe oder ähnliches, auf, die in dem Gerät 6′ befestigt ist. Eine Befestigungsplatte 7 für einen Prüfling ist unterhalb der Lichtquelle 6 vertikal verschieblich und drehbar angeordnet. Der Abstand zwischen der Befestigungsplatte 7 für den Prüfling und der Lichtquelle 6 kann verändert werden, indem die Befestigungsplatte 7 für den Prüfling und/oder das Lichtquellengerät 6′ verstellt wird.

Dieses Testgerät ist so aufgebaut, daß eine notwendige Veränderung des Abstandes zwischen dem Prüfling und der Lichtquelle 6 aufgrund der Ausmaße der Lichtquelle 6, der Dicke der Prüflinge usw. egali­ siert werden kann. Wenn die Größe der Lichtquelle 6 und der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem Prüfling geeignet ausgewählt und eingestellt wird, ist es möglich, den Prüfling mit einer ultravioletten Strahlungsintensi­ tät von 50 mW oder mehr pro cm² vorzugsweise zwischen 80 bis 200 mW und noch günstiger zwischen 100 und 150 mW zu bestrahlen. Zur gleichmäßigen Bestrahlung des Prüf­ lings kann die Befestigungsplatte 7 für den Prüfling wie benötigt frei gedreht werden. Über eine Luftdüse 8 wird ein Kühlluftstrom auf die Befestigungsplatte 7 des Prüflings gerichtet. Die Luft in der ultravioletten Bestrahlungskammer 4a gelangt mit Hilfe eines Venti­ lators 8′ nach außen. Wenn die starke ultraviolette Strahlung, wie oben erwähnt, auf den Prüfling gestrahlt wird, ist es notwendig, den Prüfling auf einer Temperatur unterhalb von 80°C zu halten, um eine Verschlechterung seiner Eigenschaften aufgrund der Wärme zu verhindern. Diese Temperatur kann nun einfach geregelt werden, indem eine wassergekühlte Metallhalogenlampe als Lichtquelle zusammen mit einem Filter verwendet wird und in dem Mittel zur Kühlung des Prüflings mit Hilfe von Luft­ strömen und Ventilatoren oder ähnlichen verwendet werden.

Tabelle 1 zeigt die ultraviolette Bestrahlungs­ dauer und die Temperatur des Prüflings, wobei die Ober­ fläche des Prüflings mit ultravioletten Strahlen einer konstanten Intensität bestrahlt worden ist in folgenden Fällen: Es wird nur eine wassergekühlte Metallhalo­ genlampe verwendet (kein Filter); der Filter wird mit der Lampe kombiniert (der Filter wird verwendet); und zusätzlich zum Filter wird noch eine Einrichtung zur Kühlung des Prüflings verwendet (eine Kühlung für Filter und Prüfling ist vorgesehen).

Tabelle 1

Wie aus dieser Tabelle offensichtlich ist, ist es in dem Fall, in dem das Filter zusammen mit einer wassergekühlten Metallhalogenlampe kombiniert ist und ebenfalls eine Prüflingkühlung verwendet wird, möglich, auch wenn eine starke Ultraviolettstrahlung mit einer Intensität von 80 bis 120 mW/cm² auf den Prüfling mehr als 100 Stunden ge­ strahlt wird, diesen auf einer Temperatur von 65°C oder darunter zu halten.

Andererseits kann die Kühlung des Prüflings aufgrund der Kontrollmöglichkeit des Lampeneingangs oder der Tempe­ ratur der Prüflingsbefestigungsplatte zusätzlich zur Steuerung des Kühlluftstroms und dessen Temperatur ge­ regelt werden. In dem Raum 4b können zusätzlich zu der Leistungsversorgung, den Zündgeräten und ähnlichen Apparaten für die Lichtquelle auch eine Pumpe, eine Kühleinrich­ tung oder ähnliches für das Kühlwasser der Lichtquelle angeschlossen sein.

In einem Testgerät, wie es oben beschrieben wurde, beträgt die ultraviolette Strahlungsintensität auf der Befesti­ gungsplatte 7 für den Prüfling ca. 100 mW/cm², wenn eine Metallhalogenlampe mit einer Eingangsleistung von 1,5 kW als Lichtquelle verwendet wird, wenn die Entfernung zwischen der Lichtquelle 6 und der Prüflingsbefestigungs­ platte 7 10 cm beträgt und die Lichtquelle 6 eingeschal­ tet wurde. Dieser Wert ist ungefähr 10 bis 15mal größer als die ultraviolette Strahlungsintensität einer her­ kömmlichen Wetterbeständigkeitstestmaschine. Unter der An­ nahme, daß sich die Verschlechterungscharakteristik auf­ grund der ultravioletten Strahlung eines Prüflings ähnlich verhält, wenn eine derartig starke ultraviolette Strah­ lung auf den Prüfling gestrahlt wird, wie diese Charakte­ ristik eines Prüflings, der mit einer herkömmlichen Wetter­ beständigkeitstestmaschine untersucht wird, ist es möglich, diese ultraviolette Verschlechterungscharakteristik in einem Zeitintervall festzustellen, welches ca. 1/10 bis 1/15 kürzer als das Zeitintervall ist, das man mit her­ kömmlichen Maschinen benötigt.

Wie oben beschrieben, ist es möglich, für einen Prüfling aus jeder Charge innerhalb extrem kurzer Zeit die ultraviolette Verschlechterungscharakte­ ristik festzustellen. Wenn daher die Prüflinge in Ab­ hängigkeit des Ausmaßes ihrer Verschlechterung aufgrund der ultravioletten Strahlung unter diesen Prüflingen ausgewählt werden und von der Wetterbeständigkeitstest­ maschine getestet werden, können unnötige Tests vermieden und Zeit eingespart werden, so daß der Test ingesamt sehr effizient wird. Das größte Problem dabei liegt darin, ob die ultraviolette Verschlechterungskennlinie des Prüflings in dem Fall, in dem eine so starke ultraviolette Strahlung verwendet wird, dieselbe ist wie die ultraviolette Verschlechterungkennlinie eines Prüflings, der mit der Wetterbeständigkeitstest­ maschine geprüft worden ist. Wenn hier keine überein­ stimmende Tendenz der Kennlinien vorliegen würde, wäre die beschriebene Anwendung des Testgeräts bedeutungslos. Wie anhand der folgenden Beispiele gezeigt werden wird, wurden sehr viele Prüflinge mit dem Testgerät getestet (hier im folgenden als Vortestgerät bezeichnet), die aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bestanden, um die Erfindung auszuführen. Auch wurden diese Prüflinge mit der Wetterbeständigkeitstestmaschine (im folgenden als herkömmliches Testgerät bezeichnet) hinsichtlich der Tendenz und des Ausmaßes der durch die ultraviolette Strahlung bedingten Verschlechterung untersucht. Das Testgerät und die für jedes Beispiel verwendete Maschine und die Testbedingungen sind die folgenden:

1. Vortestgerät:
Typ: ein Gerät mit einem Aufbau wie in Fig. 4A und 4B dargestellt

Bedingungen
Verwendete Lampe: Metallhalogenlampe 1,5 kW
Strahlungswellenlängen: 300 bis 400 nm
Energieverteilung: wie in Fig. 1 dargestellt
Strahlungsintensität der ultravioletten Strahlung auf der Prüflingsoberfläche: 100 ± 5 mW/cm²
Höchste Temperatur auf der Prüflingsoberfläche: 65°C oder weniger.

2. Herkömmliches Testgerät:
Modell: Ein Testgerät, wie es verwendet wird bei einem Testverfahren, welches auf JIS A1415 basiert.

Bedingungen
Verwendete Lampe: Karbonbogenlampe mit 4 kVA.
Intensität der ultravioletten Strahlung auf der Prüflingsoberfläche: 6 mW/cm².
Schwarzflächentemperatur: 63±3°C.
Bestrahlungsdauer: 18/120 Minuten.

Bei diesem Test wurde die Neigung und das Ausmaß der Verschlechterung aufgrund der Ultraviolettstrahlung im Hinblick auf die Veränderung der Farbunterschiede und der physikalischen Eigenschaften des Prüflings ausgewertet, der mit den obigen Testgeräten der Test­ maschine untersucht worden ist. Die Auswertemethode und das Testergebnis des praktischen Ausführungsbei­ spiels hinsichtlich jedes Farbunterschieds des Tests und der physikalischen Eigenschaften wird nun im fol­ genden erläutert.

Für die folgenden Beispiele wurden typische Kunststoff­ materialien als Prüflinge ausgewählt und unter den speziellen Bedingungen, die oben erwähnt sind, getestet. Die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt.

((A)) Farbunterschiedstest

Für jeden dem Vortestgerät und der Maschine unterzogenen Prüfling wurden die Farbunterschiede vor und nach dem Test ermittelt und in einem Diagramm aufgezeichnet, in welcher die Abszissenachse die Zeit und die Ordinaten­ achse den Farbunterschied darstellt. Bei denselben Farb­ unterschieden wurde jedesmal ausgelesen und die Zeit­ dauern, die hierzu mit dem herkömmlichen Testgerät und mit der Vortestmaschine benötigt wurden, wurden ermittelt. Daraus wurde das Ausmaß der beschleunigten Verschlechte­ rung aufgrund der ultravioletten Strahlung abgeleitet. Zur Feststellung des gesamten Farbunterschiedes wurde ΔE (Farbunterschied) aus CIEL* a* b* erhalten, welches das colorimetrische System auf der Basis des International Illumination Committes von 1976 darstellt. Als Farb­ differenzmeßgerät wurde ein handelübliches Gerät verwendet.

(Beispiel 1)

Prüfling: Ein festes durchlässiges PVC-Stück mit orga­ nischem Zinn. Dicke 0,4 mm. Die Anregungs­ werte im XYZ-System, welches das colori­ metrische System auf der Basis der International Comission on Illumination aus dem Jahre 1931 entspricht, sind X, Y und Z, während die Fär­ bungskoordinaten x und y sind, nämlich

Bei diesem Beispiel wurde die Bezugsfarbe so festgesetzt, daß y = 47,4, x = 0,307 und y = 0,311 war, wobei hinter dem Prüfling eine weiße Platte angeordnet war.

Ergebnis: Für die herkömmliche Testmaschine siehe Fig. 5A, für das Vortestgerät siehe Fig. 5B.

Vergleich: siehe Tabelle 2 (Mittelwert 12,7)

Tabelle 2

Wie aus diesem oben beschriebenen Versuchsbeispiel ge­ sehen werden kann, ermöglicht die Verwendung eines er­ findungsgemäßen Vortestgeräts die Werte, die die Ver­ schlechterung aufgrund der ultravioletten Strahlung des Prüflings betreffen, immer in einer kurzen Zeit zu er­ halten, verglichen mit dem Fall, in dem die herkömmliche Testmaschine verwendet wurde. Der Unterschied in der Versuchsdauer betrug ungefähr einen Faktor 13. Das Er­ gebnis fällt ungefähr mit dem Wert zusammen, der aus dem Unterschied der Strahlungsintensität pro cm² auf der be­ strahlten Oberfläche berechnet werden kann. Es wurde so sicher festgestellt, daß die Verschlechterungskennlinie des Prüflings aufgrund der ultravioletten Strahlung in dem Fall, in dem ein erfindungsgemäßes Vortestgerät ver­ wendet wurde, im wesentlichen dieselbe Tendenz hat, wie in dem Fall, in dem der Prüfling mit der herkömmlichen Testmaschine untersucht worden ist. Zusätzlich wurde der Prüfling auf Temperaturen unterhalb von 65°C während des Tests gehalten und es wurde auch in dem Fall, als festes Venylchlorid oder ähnliches verwendet worden ist, keine Deformation oder ähnliches aufgrund von Wärme verursacht.

(Beispiel 2)

Prüfling: ABS-Stück. Dicke 2,0 mm. (Bezugsfarbe: Y = 62,5, X = 0,328, Y = 0,342)

Ergebnis: Für die herkömmliche Testmaschine siehe Fig. 6A. Vortestgerät siehe Fig. 6B.

Vergleich: siehe Tabelle 3 (Mittelwert 15,4).

Tabelle 3

(Beispiel 3)

Prüfling: Ein denaturiertes PVC-Acrylstück. Dicke 3 mm (Bezugs­ farbe: Y =73,7, X = 0,320, y = 0,319)

Ergebnis: Für herkömmliche Testmaschine siehe Fig. 7A, für das Vortestgerät siehe Fig. 7B

Vergleich: siehe Tabelle 4 (Mittelwert 14,3)

Tabelle 4

(Beispiel 4)

Prüfling: Polycarbonat. Dicke 6,0 mm (Bezugs­ farbe: Y =34,9, X = 0,314, y = 0,317)

Ergebnis: Für das herkömmliche Testgerät siehe Fig. 8A, für das Vortestgerät siehe Fig. 8B.

Vergleich: siehe Tabelle 5 (Mittelwert 13,8)

Tabelle 5

(Beispiel 5)

Prüfling: Polyethylenstück. Dicke 0,5 mm (Bezugs­ farbe: Y =57,2, x = 0,305, y = 0,309)

Ergebnis: Für das herkömmliche Testgerät siehe Fig. 9A, für das Vortestgerät siehe Fig. 9B

Vergleich: siehe Tabelle 6 (Mittelwert 10,3)

Tabelle 6

Aus einem Vergleich der Ergebnisse anhand der Beispiele 1 bis 5 ist es offensichtlich, daß es mit dem Vortestgerät möglich ist, die Werte betreffend der Verschlechterung eines Prüflings aufgrund der ultravioletten Strahlung jeweils in wesentlich kürzerer Zeit zu erhalten, als das mit einem herkömmlichen Testgerät möglich war. Der Unter­ schied zwischen den Versuchsdauern betrug einen Faktor 10 bis 20, der Mittelwert lag bei einem Faktor 15. Das Ergebnis fällt im wesentlichen mit den vorberechneten Werten zusammen, die auf der Grundlage eines Bestrah­ lungsintensitätsunterschieds der ultravioletten Strah­ lung pro cm² auf der bestrahlten Oberfläche errechnet wurden. Auf diese Art und Weise wurde sichergestellt, daß die Verschlechterungscharakteristik eines Prüflings aufgrund der ultravioletten Strahlung in dem Fall, in dem ein erfindungsgemäßes Testgerät verwendet wird, im wesentlichen denselben Verlauf hat, wie in dem Fall, in dem der Prüfling mit einem herkömmlichen Testgerät untersucht wird. Der Grund, warum abhängig von den ver­ schiedenen Kunststoffsorten unterschiedlich schnelle Verschlechterungen aufgrund der ultravioletten Strahlung festgestellt werden, liegt darin, daß die Absorptions­ charakteristiken dieser Materialien für ultraviolette Strahlen aufgrund ihrer molekularen Strukturen und ihrer Oberflächen unterschiedlich sind. Andererseits existiert eine Tendenz, daß mit zunehmendem E auch das Ausmaß groß wird. Dies kann daran liegen, daß in dem erfin­ dungsgemäß verwendeten Vortestgerät kein Wasser ver­ wendet wird, so daß das Ausmaß der Fleckenbildung auf der Oberfläche des Prüflings geringer ist als das bei der Verwendung einer herkömmlichen Testmaschine der Fall ist. Dadurch wurde die ultraviolette Verschlechterung be­ schleunigt.

((B)) Test der physikalischen Eigenschaften (B-1) Biegetest bei einem Biegewinkel von 180°

Ein Prüfling mit einer Breite von 10 mm und einer Länge von 65 mm wird in der herkömmlichen Test­ maschine und im Vortestgerät in einem mittleren Ausschnitt von 30 mm² mit ultravioletten Strahlen bestrahlt. Danach wurde die Veränderung der physi­ kalischen Eigenschaften des Prüflings untersucht, wie sie sich aufgrund einer wiederholenden Biegebe­ anspruchung mit einem Biegewinkel von 180° ergibt.

(Beispiel 6)

Prüfling: Polypropylenstück. Dicke 0,2 mm (Bezugsfarbe: Y =65,5, x = 0,312, y = 0,316)

Ergebnis und Vergleich: siehe Tabelle 7

Tabelle 7

(B-2) Zug- und Schlagbiegetest

Dieser Test wurde unter Verwendung eines herkömmlichen Schlagbiegetestgerätes auf der Basis von ASTMD 1822 durchgeführt. Die Zeitwerte an der herkömmlichen Testmaschine und am Vortestgerät wurden in ähnlicher Weise wie im Falle des Farbunterschiedlichkeitstestes erhalten. Daraus wurde abgeleitet, wie sich die ultraviolette Strahlungsverschlechterung beschleunigt.

(Beispiel 7)

Prüfling: Denaturiertes PVC-Stück aus Acryl. Dicke 3,0 mm.

Ergebnis: Für das herkömmliche Testgerät siehe Fig. 10A, für das Vortestgerät siehe Fig. 10B.

Vergleich: siehe Tabelle 8 (Mittelwert 7,8)

Tabelle 8

Wie den Werten der Beispiele 7 und 8 entnommen werden kann, ist es mit dem erfindungsgemäßen Vortestgerät auch möglich, die durch ultraviolette Strahlung erzeugte Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften eines Prüflings in wesentlich kürzerer Zeit zu erhalten als das mit einer herkömmlichen Testmaschine möglich war.

Claims (6)

1. Ein Gerät, um die Wetterbeständigkeit einer Probe zu te­ sten, das eine Lichtquelle, eine Probenbefestigungsvorrich­ tung und eine Probenkühlung aufweist, gekennzeichnet da­ durch, daß

• - die Lichtquelle eine strahlungserzeugende Hochdruckme­ talldampfentladungsaustauschlampe (1) ist, wobei die Lampe eine Metallhalogenlampe ist, die hauptsächlich Eisenha­ logenide zusammen mit Quecksilber und Edelgas in der Lampenröhre enthält,
• - eine Filtereinrichtung (3) vorgesehen ist, die die Lam­ pe (1) umgibt, um aus der von der Lampe erzeugten Strahlung Wellenlängenanteile, die sich von den UV- Wellenlängenanteilen, die im auf der Erde einfallenden Sonnenlicht enthalten sind, unterscheiden, zu entfer­ nen, wobei die Filtereinrichtung im wesentlichen Wel­ lenlängenanteile aus der in der Lampe erzeugten Strah­ lung außerhalb eines Bereichs von 290 bis 460 nm ent­ fernt,
• - ein Kühlmantel (2) vorgesehen ist, der die Lampe umgibt und eine transparente innere Röhre (2a) und eine äußere Röhre (2b), die zumindest für die UV- Wellenlängenanteile transparent sind, umfaßt, wobei die innere Röhre (2a) von der äußeren Oberfläche der Lampen­ röhre (1) durch einen Luftspalt getrennt ist und die äußere Röhre (2b) von der inneren Röhre (2a) beabstan­ det ist, und die Filtereinrichtung (3) in dem Zwischen­ raum zwischen innerer und äußerer Röhre angebracht ist, wobei der Zwischenraum von der Lampe (1) isoliert ist, und der Kühlmantel (2) eine Ein- und Auslaßeinrichtung aufweist, um für einen Flüssigkeitsstrom durch den Zwi­ schenraum zu sorgen, um die Filtereinrichtung (3) zu kühlen,
• - die Probenbefestigungsvorrichtung (7) so angeordnet ist, daß die Probe einer UV-Strahlung, mit einer UV- Strahlungsintensität von mindestens 50 mW/cm², die von der Lampe durch die Filtereinrichtung durchgelassen wird, aussetzbar ist,
• - als Probenkühlung eine Ventilationseinrichtung (8, 8′) vorgesehen ist, um Luft auf die Probe zu blasen zur Kühlung der Probe auf eine gleichbleibende Temperatur unter 80°C, während der UV-Bestrahlung der Probe, und
• - eine geschlossene Kammer (4a) vorgesehen ist, die min­ destens die Lampe (1), die Probenbefestigungsvorrich­ tung (7), die Probe, die Filtereinrichtung (3) und den Kühlmantel (2) aufweist, und die eine abgeschlossene Umgebung bildet, worin die Probe wettergetestet wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (3) aus niedrig schmelzendem Weichglas be­ steht.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit Wasser ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenbefestigungsvorrichtung (7) eine Einrichtung beinhal­ tet, um den Abstand zwischen der Probe und der Lampe (1) zu justieren.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät weiter einen Reflektor (5) aufweist, um die Strahlung, die von der Lampe (1) erzeugt wird, in Richtung der Probe zu reflektieren.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es so ausgelegt ist, daß die Intensität der UV-Strahlung, die auf die Probe einfällt, zwischen 80 und 120 mW/cm² liegt, und daß die Ventilationseinrichtung die Temperatur der Probe auf 65° oder niedriger hält.