JP2006308379A - 複合劣化試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェザーリングとムーブメントの複合劣化の影響を付与する複合劣化試験装置を提供することにある。
【解決手段】試験対象物の劣化試験を行う複合劣化試験装置において、試験対象物に伸縮力を付与する伸縮制御装置と、試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する天候因子制御装置と、を備えている、複合劣化試験装置

【選択図】 図２

Description

本発明は、ウェザーリングの影響による試験対象物の劣化と、ムーブメント（伸縮）による劣化との複合劣化を付与する複合劣化試験装置に関するものである。

建築材料などの試験対象物の劣化を評価する際、従来、「動暴露試験」と「促進劣化試験」の２種類の方法が行われている。「動暴露試験」は、屋外に設置された暴露試験装置台の上に試験対象物を取り付け、数年から長いもので５０年程度の年数をかけて、材料の劣化を観察・評価する手法である。この試験装置は、屋外に材料をそのまま暴露させるため、ウェザーリング（天候）の影響（熱劣化、紫外線劣化、水分劣化などの複合的影響）を評価できるばかりでなく、試験対象物のムーブメント（伸縮）による影響についても再現できるため、最も信頼性のある評価試験方法である。しかし、試験対象物の劣化の評価には、数年〜数十年かかる問題がある。一方、「促進劣化試験」においては、ウェザーリングの影響（熱劣化、紫外線劣化、水分劣化などの複合影響）を屋外環境の数倍もの劣化負荷を与えるため、数ヶ月程度の短期間で材料の劣化を観察することができる。しかし、その促進（劣化負荷）倍率が実際の屋外劣化とどのような相関性があるのか（例えば、促進倍率が何年の劣化年数に相当するか）の検討を行うことは不可能である。また、「促進劣化試験」は、「動暴露試験」のようにウェザーリングとムーブメントの複合劣化を評価する試験方法はなく、双方の影響を複合的に評価することができない。

本発明は、ウェザーリングとムーブメントの複合劣化の影響を付与する複合劣化試験装置を提供することにある。

本発明は、試験対象物の劣化試験を行う複合劣化試験装置において、試験対象物に伸縮力を付与する伸縮制御装置と、試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する天候因子制御装置と、を備えている、複合劣化試験装置にある。

また、本発明は、試験対象物の劣化試験を行う複合劣化試験装置において、試験対象物に伸縮力を付与する伸縮制御装置と、試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する天候因子制御装置と、を備え、屋外の試験対象物に与えられる伸縮力と天候に起因する劣化因子の測定値を基にして、伸縮制御装置は、試験対象物に伸縮力を付与し、天候因子制御装置は、試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する、複合劣化試験装置にある。

本発明は、ウェザーリングとムーブメントの複合劣化の影響を付与する複合劣化試験装置を提供することができる。

（１）複合劣化試験装置
本発明の実施の形態の複合劣化試験装置は、劣化の試験対象である試験対象物を複数の劣化因子を組み合わせて劣化させるものである。劣化因子は、例えば、主に２つに分けられ、ムーブメント（伸縮）の劣化因子とウェザーリング（天候）の劣化因子とする。ムーブメントは、試験対象物を曲げたり、変位を与えるなど、試験対象物を伸縮することにある。ここで、伸縮とは、伸ばしたり、又は縮めたり、又はこの両方を行うことにある。この伸縮の劣化因子により、試験対象物が伸縮劣化することになる。ウェザーリングは、試験対象物に与えられる温度、波長や光量などの日射、雨や湿気などの水分など、天候に起因する劣化因子に関するものである。この天候に起因する劣化因子により、試験対象物に劣化を与えることにある。複合劣化試験装置は、これらの複合した劣化因子を試験対象物に付与し、複合的に劣化するものであり、ムーブメントの劣化因子を付与する伸縮制御装置とウェザーリングの劣化因子を付与する天候因子制御装置とを備えている。試験対象物として、以下にシーリング目地を例に取って説明するが、劣化因子により劣化するものであれば、どのような材料や物質でも試験対象物となりうる。このシーリング材とは、シーリング対象となる２物体間の隙間に配置される目地材である。

試験対象物の１つは屋外に配置され、この試験対象物に付与される劣化因子が測定される。複合劣化試験装置は、このようにして測定された複数の劣化因子の測定値を基にして、伸縮制御装置と天候因子制御装置を制御して、室内に配置された別の試験対象物に複数の劣化因子を付与するものである。屋外の測定は、例えば、図１に示すように、屋外に動暴露試験装置１２を配置し、そこに試験対象物２を設置して行われる。動暴露試験装置１２には、試験対象物２を固定して、試験対象物２を伸縮する固定具を備えている。この固定具は、例えば、外気温、日射や湿度の変化により伸縮する材料で形成されており、この変化が試験対象物２に伸縮力を付与することになる。この伸縮力を変位計などの測定計により測定する。動暴露試験装置１２には、図示しないが、試験対象物２の温度を測定する温度計、試験対象物２に付与される水分を測定する降雨センサーなどの水分測定計、及び、日射の光量とスペクトルを測定する日射測定計などを備えている。

試験対象物２の劣化試験に際し、先ず、屋外で試験対象物２に作用されるムーブメントの伸縮などの劣化因子、及び、ウェザーリングの温度、水分、日射などの劣化因子を測定する。複合劣化試験装置１は、屋外で測定した劣化因子の変化と同期を取って、伸縮、温度、水分及び日射などの測定値を複合的に試験対象物２に付与して、屋外の劣化因子の変化を室内で再現することができる。

複合劣化試験装置１は、例えば図２に示すような構造を有している。複合劣化試験装置１は、収容部であるチャンバー１１を備え、チャンバー１１内に伸縮制御装置３の移動板３１と固定板３２を備えている。移動板３１の駆動制御は、チャンバー１１外のサーボモータ３３と減速機３４で行う。試験対象物２は、移動板３１と固定板３２との間に固定して配置される。サーボモータ３３の回転を減速機３４で減速し、回転力を変位に変換する変換器で変位力を発生し、移動板３１を前後（図では左右）に移動する。移動板３１の移動により、移動板３１と固定板３２との間の試験対象物２に伸縮力が作用する。

また、チャンバー１１内には試験対象物２の温度を制御する冷却機４１と加熱機４２を備えた温度制御装置４を配置する。冷却機４１は、チャンバー１１内に冷風を、また、加熱機４２は、チャンバー１１内に熱風を送風する。これにより、試験対象物２の温度を制御する。制御方法は、試験対象物２の温度を測定し、フィードバックをかけながら所定の温度になるように冷風又は熱風を調整して送風制御する。

また、チャンバー１１内には水分を制御する水分制御装置５を配置する。水分制御装置５は、例えば、試験対象物２の上方に配置され、水を蓄える貯水槽と、貯水槽の底面に多数の小さな穴の排水口を設け、その排水口の開閉を制御する開閉制御機構を備えている。開閉制御機構により、水滴を試験対象物２に与えて水分を制御する。

また、チャンバー１１内には光のスペクトルや光量を試験対象物２に付与する日射制御装置６を配置する。日射制御装置６は、なるべく屋外の光に近くなるようにスペクトルを調整し、また光量も調整する。そのために、日射制御装置６は、波長の短い光を発生するブラックライト６１、白熱灯６２、通常の蛍光灯６３など複数種類のランプを複数個備えている。これにより、日射のスペクトルを再現すると共に、日射量（光量）を調整する。これらのランプは、試験対象物になるべく均一に照射するように、例えば図３に示すように、試験対象物２の周囲の円周上に配置される。円周上に配置される複数のランプは、ブラックライト６１、白熱灯６２、通常の蛍光灯６３を１組として、複数組配置する。各組は、試験対象物２を中心に対角位置に配置される。対角位置のランプを点灯させながら、屋外の日射量と同期を取り、光量を調整する。光量とスペクトルは、ランプの種類とランプの点灯個数の組み合わせにより調整する。白熱灯の場合、電圧や電流を調整することもできる。

（２）試験対象物の劣化状態の測定
試験対象物の劣化について、屋外と室内で配置した場合の劣化状態を測定する。試験対象物２は、図４に示すように、白色のウレタン系シーリング材とし、２つの箱型アルミニウムの被着体２１、２１の間隙に被着して配置してある。２つの被着体２１、２１の間隙は２０ｍｍとする。このシーリング材は、幅２０ｍｍ、厚さ１３ｍｍ、長さ２００ｍｍの形状とする。試験対象物は、屋外と室内で劣化される２個と、劣化を与えない１個の計３個を使用する。シーリング材の劣化状況の判定については、目視観察、色彩計を用いた変色の観察、及び、３００倍率の顕微鏡によるひびわれの観察により行われる。色差計測は、式（ΔＥａｂ）^２＝（ΔＬ）^２＋（Δａ）^２＋（Δｂ）^２を用いて求める。なお、この式のΔＥａｂが大きくなるにつれて色差が顕著に表れることを意味している。ΔＬは明度の差を、また、Δａ、Δｂは、色度の差を示している。

（３）複合劣化試験装置の再現性
ウレタン系シーリング材の試験対象物に与えた劣化因子の測定は、ほぼ１週間継続して行われる。その劣化因子の測定結果を図５に示してあり、屋外の劣化因子が室内でよく再現していることを示している。測定した劣化因子は、（Ａ）ムーブメント（伸縮）、（Ｂ）材料温度、（Ｃ）放射照度、（Ｄ）水分の４種類とし、縦軸は、ムーブメントの変移（単位：ｍｍ）を、材料温度（単位：℃）を、日射量の放射照度（単位：ｋＷ／ｍ^２）を、水分が表面濡れ状態（単位：濡れと乾燥の２値）を示している。各劣化因子とも、ほぼ屋外と室内において変わりが無く、室内における各劣化因子の制御は、屋外の測定値の再現性があることを示している。このように、複合劣化試験装置１は、４種類の劣化因子を同時に制御しても、ほぼ、屋外と類似の劣化因子を試験対象物２に与えることができることを示している。

（４）試験結果
各劣化因子により変化した試験対象物２の表面状態を図６に示す。図６（Ａ）は、屋外の動暴露試験機１２に試験対象物２を設置し、図５のような条件で暴露したときの表面状態を示し、図６（Ｂ）は、複合劣化試験装置１に試験対象物２を設置し、図５のような条件で暴露したときの表面状態を示し、図６（Ｃ）は、劣化を与えないときの表面状態を示している。いずれの状態の試験対象物２でも、変色の差異はあったが、亀裂は確認されなかった。図７は、各試験対象物２の変色の差異を示しており、（Ａ）は、屋外に設置した試験対象物２の表面の変色状態を示し、（Ｂ）は、複合劣化試験装置１に設置した試験対象物２の表面の変色状態を示し、（Ｃ）は、劣化を与えない試験対象物２の表面の変色状態を示している。屋外に設置した試験対象物２の場合、色差が１０．４３であり、複合劣化試験装置１に設置した試験対象物２の場合、色差が８．９６であり、劣化を与えない試験対象物２の表面は、変色していないことを示している。このように、人工的に劣化させた試験対象物２は、屋外で劣化させた試験対象物２と比較して、色差はやや低い値であるが、劣化の状態はほぼ近いことを示している。

（５）劣化因子の評価
複合劣化試験装置１により、室内でも試験対象物２に複合した劣化因子を与える。複合した劣化因子による屋外の試験対象物２の劣化と、室内の試験対象物２の劣化の相関関係を求める。例えば、ムーブメントのみ、ムーブメントと温度、ムーブメントと日射、ムーブメントと水分など、組み合わせた劣化因子について、評価を行い、各劣化因子間の劣化倍率を求める。複合劣化試験装置１は、劣化因子を独立して制御できるので、組み合わせの劣化因子による試験対象物２の劣化状態を求め、その劣化状態から組み合わせの評価を得ることができる。各劣化因子間の倍率を基にして、各劣化因子を合成して、試験対象物２に付与して、合成された劣化因子を付与する。複合劣化試験装置１は、これらの劣化因子の評価結果を利用して、劣化の促進を行うことができ、屋外に設置したと同様の劣化を短時間で求めることができる。

屋外と室内の劣化因子の関係を説明する図 複合劣化試験装置の説明図 日射制御装置の説明図 試験対象物の説明図 複合劣化試験装置による、屋外の劣化因子の再現性を示す図 屋外、複合劣化試験装置及び劣化を与えていない試験対象物の表面図 屋外、複合劣化試験装置及び劣化を与えていない試験対象物の表面の変色を示す図 屋外と室内の劣化因子の評価を説明する図

符号の説明

１・・・複合劣化試験装置
１１・・チャンバー
１２・・動暴露試験装置
２・・・試験対象物
２１・・被着体
３・・・伸縮制御装置
３１・・移動板
３２・・固定板
３３・・サーボモータ
３４・・減速機
４・・・温度制御装置
４１・・冷却機
４２・・加熱機
５・・・水分制御装置
６・・・日射制御装置
６１・・ブラックライト
６２・・白熱灯
６３・・蛍光灯

Claims (6)

1. 試験対象物の劣化試験を行う複合劣化試験装置において、
   試験対象物に伸縮力を付与する伸縮制御装置と、
   試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する天候因子制御装置と、を備えている、複合劣化試験装置。
   
2. 請求項１に記載の複合劣化試験装置において、
   天候因子制御装置は、少なくとも、試験対象物に日射を付与する日射制御装置、試験対象物に水分を付与する水分制御装置、又は、試験対象物の温度を制御する温度制御装置を備えている、複合劣化試験装置。
   
3. 試験対象物の劣化試験を行う複合劣化試験装置において、
   試験対象物に伸縮力を付与する伸縮制御装置と、
   試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する天候因子制御装置と、を備え、
   屋外の試験対象物に与えられる伸縮力と天候に起因する劣化因子の測定値を基にして、伸縮制御装置は、試験対象物に伸縮力を付与し、天候因子制御装置は、試験対象物に天候に起因する劣化因子を付与する、複合劣化試験装置。
   
4. 請求項３に記載の複合劣化試験装置において、
   天候因子制御装置は、試験対象物に日射を付与する日射制御装置であり、
   日射制御装置は、屋外の試験対象物に与えられる日射の測定値を基にして、試験対象物に日射を付与する、複合劣化試験装置。
   
5. 請求項３に記載の複合劣化試験装置において、
   天候因子制御装置は、試験対象物に水分を付与する水分制御装置であり、
   水分制御装置は、試験対象物に水分を付与する、複合劣化試験装置。
   
6. 請求項３に記載の複合劣化試験装置において、
   天候因子制御装置は、試験対象物の温度を制御する温度制御装置であり、
   屋外の試験対象物の温度の測定値を基にして、温度制御装置は、試験対象物の温度を制御する、複合劣化試験装置。