JP3067284U - 耐候光試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料表面上に沈固着化する白い斑点模様の汚
れの発生原因である水滴の除去。 【解決手段】 降雨スプレ装置（５）で既標準化された
水噴霧試験を行う降雨スプレ回路（Ａ）と降雨スプレ装
置（５）で高圧湿り空気を噴き付ける高圧湿り空気回路
（Ｂ）を設け、回路を切り換えて高圧湿り空気回路
（Ｂ）において、０．１８ＭＰａ乃至０．２２ＭＰａの
高圧の湿度９５％を越える湿り空気を所要時間試料表面
上に付着した無数の水玉状の水滴に噴き付けて除去す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

耐候光性試験の試験結果を評価・測定する際に障害となる試料表面上の汚点の 除去に関するもので、水噴霧に含まれる不純物を試料表面に付着し、沈固着化さ せることなく、試料表面上に付着した水玉状の水滴を除去する耐候光性試験方法 およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、塗料・プラスチック・ゴムなどの工業材料の耐候光性の試験をするのに 、人工光源（キセノンアーク、サンシャインカーボンアーク、紫外線カーボンア ーク）からの光照射と、降雨を再現する水噴霧と、温・湿度の制御手段とで構成 される促進耐候性試験装置がもちいられている。

【０００３】 前記試験装置の光照射及び水噴霧の試験条件の例として、ＪＩＳ（日本工業規 格） Ａ １４１５（高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験方法）があ る。これによると、「水噴霧サイクル」として「１０２分光照射後、１８分光照 射及び水噴霧」「４８分光照射後、１２分光照射及び水噴霧」などのサイクル例 がある。また水圧力及び水量に関しては、「噴霧圧力０．１ＭＰａに対して、ノ ズル１個当りで０．５３±０．１０１ l/min又は０．０８±０．０１１ l/min のものを使用するのがよい。」とある。前記水噴霧試験の噴霧時間及び水量は、 実際の年間降雨日数及び降雨量に基づいて標準化されたものである。

【０００４】 そして、前記水噴霧に使用する「水質」に関して、「一般に水噴霧に使用する 水は、蒸留水又は脱イオン水（導電率５μＳ／ｃｍ以下）で、全固形分の含有が １ｐｐｍ以下であり、試験片に汚れや付着物を残さないものとする。」と規定し ている。実際試験を行う現場においては、前記蒸留水は高価なため、脱イオン水 が使われる事が多い。該脱イオン水の中には、測定例表１で示すように、微量の シリカ（ＳｉＯ）・カルシウム（Ｃａ^２＋）・マグネシウム（Ｍｇ^２＋）などの 不純物が含まれている。該脱イオン水を仮にスポイトに取り、水平に置いた平板 に数滴垂らし、自然放置、風乾ししてみると、該平板の表面上には、写真１で示 すように白い斑点模様の汚れが残る。前記ＪＩＳの「水質」の条件として、「試 験片に汚れや付着物を残さないものとする。」と規定されているにもかかわらず 、実際には白い汚れが残るような不純物が混じった水が使用されいる。

【０００５】

【表１】

【０００６】 また、水噴霧試験終了時、試料表面上には撥水性の良い試料を除くと写真２で 示すように無数の水滴が生成・付着してしまう。該無数の水滴はレンズ作用をし 、人工光源の放射エネルギーを足かせに前記水噴霧に使用される水に含まれる不 純物を試料表面上に焼付け、沈固着化し、白い斑点模様の汚れとして試料表面上 に残ってしまう。該白い斑点模様の汚れは前記ＪＩＳによる試料表面上の異物・ 汚れを除去する手段では除去することが出来ず、試験終了後の目視又は光学装置 による評価・測定に大きな障害をもたらしていた。しかし、前記白い斑点模様の 汚れの発生原因である前記水滴の除去についてあまり注目される事も無く、その 装置も無かった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

キセノンアーク灯の人工光源による促進耐候性試験方法での「光照射及び水噴 霧」の過程と「光照射」の過程を繰り返す前記「水噴霧サイクル」試験において 、水噴霧試験終了直後の試料表面上には、写真２で示すように無数の水玉状の水 滴が生成され、付着してしまう。該水滴が、試験終了後の目視又は光学装置によ る評価・測定の際に大きな弊害をもたらす白い斑点模様の汚れの発生原因である ことが最近判ってきた。

【０００８】 水噴霧試験によく使用される脱イオン水には、微量のシリカ（ＳｉＯ_２）・カ ルシウム（Ｃａ^２＋）・マグネシウム（Ｍｇ^２＋）などの不純物が含まれている 。前記不純物を含んだ水で水噴霧試験を行い、該水噴霧試験終了直後、試料表面 上に生成した無数の水滴は、次の光照射試験過程で乾燥させられる。そして、該 水滴の水分は凝縮し、やがて蒸発する。蒸発後、前記水滴に含まれた不純物は白 い斑点模様の汚れとして試料表面上に付着し、前記「水噴霧サイクル」試験が繰 返される間に、前記汚れは徐々に堆積して、やがて沈静・固着しまう沈固着化の 現象が起きる。

【０００９】 前記沈固着化の最終過程の試料表面への固着の原因として、水滴のレンズ作用 よる焼付けが考えられる。人工光源であるキセノンアーク灯の放射照度を微小面 積の照度を測れる照度計で、水滴の無い場合と水滴の在る場合とでその照度を測 定してみたところ、前者水滴の無い場合で３７０Ｗ／ｍ^２の値のものが、直径７ mmの水滴が存在した状態で測定すると４００Ｗ／ｍ^２、約８％の増加の値を示す 測定結果を得た。前記水滴のレンズ作用で増加された放射エネルギーが、試料表 面上に堆積した白い斑点模様の汚れを焼付け、固着するものと考えられる。

【００１０】 前記沈固着化してしまった白い斑点模様の汚れは、前記ＪＩＳ Ａ １４１５ に記載されている「試験終了後の試験片の表面を水又は石けん水（２％非アルカ リ性石けん水）で洗い、風乾した後、色又は物性特性の変化を測定する」の除去 手段ではなかなか除去することが出来ず、へらなどの外力で除去しようとすると 試料自体を傷つけてしまうなど、耐候光性試験終了後の目視又は光学装置による 評価・測定の大きな妨げとなる事例が多々あったばかりでなく、前記白い斑点模 様の汚れは、屋外自然暴露試験結果においては見られない現象で、促進暴露試験 結果と屋外自然暴露試験結果の相関性を見る上においても大きな問題となってい た。

【００１１】 前記白い斑点模様の汚れの発生原因である水滴を除去するために、試料表面に 乾燥空気を吹付ける装置や試料表面を拭い去る装置を使って除去を試みたが、前 者乾燥空気を吹付ける装置では、高い圧力で吹き付ければ水滴の除去は出来たが 、乾燥空気を吹き付けるため試料表面上の濡れ状態が急激に乾燥状態になり、試 料の物性変化（ワレ等）を引き起してしまった。また、後者試料表面を拭い去る 装置では、使用する素材によって試料表面自体を傷つけてしまう等、双方とも良 い結果が得られなかった。そこで本考案は、その課題を解決する装置を提供する ことを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、キセノンアーク灯による耐候性試験方 法の「水噴霧サイクル」試験方法における水噴霧試験後試料表面上に発生した無 数の水玉状の水滴に含まれるマグネシウム（Ｍｇ^２＋）・カルシウム（Ｃａ^２＋ ）・シリカ（ＳｉＯ）等の試料表面上に沈固着化してしまう事を防ぐため、該沈 固着化現象発生原因である試料表面上の無数の水玉状の水滴を除去するために、 キセノンアーク灯の人工光源（２）による光照射試験と水噴霧試験が可能な耐候 光試験装置において、既標準化されている０．１ＭＰａの水圧・水量で降雨スプ レ装置（５）を用い水噴霧試験を行う降雨スプレ回路（Ａ）と、空気飽和器（１ ４）で生成した湿度９５％を超える湿り空気を圧力調節器（１５）で０．１８Ｍ Ｐａ乃至０．２２ＭＰａの高圧に調節して降雨スプレ装置（５）を用い試料表面 に噴き付け、試料表面上に付着した無数の水滴を除去するための高圧湿り空気回 路（Ｂ）を設け、制御装置（６）からの信号により電磁弁（８）、（１２）を開 閉させて回路の切り換えを行い、前記降雨スプレ回路（Ａ）を使い既標準化の試 験時間の水噴霧試験を終了後、前記高圧湿り空気回路（Ｂ）に切り換え、約１分 間試料表面上に高圧の湿り空気を前記降雨スプレ装置（５）を用い吹き付け、試 料表面上に生成された無数の水玉状の水滴を除去する構成とすることで、その解 決手段とした。

【００１３】

【考案の実施の形態】

本発明の実施の形態を実施例にもとづいて図１を参照して説明する。 本考案に係わる耐候試験装置の一実施例としては、試験槽（１）の中央にキセノ ンアーク灯の人工光源（２）が配置され、試料ホルダ（３）は１個に１５０×７ ０ｍｍの試料が３枚試料保持架（４）には前記試料ホルダ（３）が１８個取付可 能で、試料保持架（４）は人工光源（２）を中心軸に回転速度２ｒｐｍで回転し 、試料の表面に光照射される。本装置では、光照射の放射照度を波長範囲３００ 〜４００ｎｍの範囲で、６０〜１８０Ｗ／ｍ^２と設定・制御可能のものとした。 ただし、今回の本考案では人工光源（２）としてキセノンアーク灯を使用し実施 例図１には記載していないが、人工光源（２）を促進耐候光試験で一般に使用さ れているサンシャインカーボンアーク灯、紫外線カーボンアーク灯、あるいは放 電灯（メタルハライドランプ）に置き換えても今回の本考案の実施効果と何ら変 わることがないため、これらの人工光源を有する耐候光試験装置に本考案を適用 し、応用してゆくことは容易い。

【００１４】 既標準化されている水噴霧試験用の水は、降雨スプレ回路（Ａ）において、給 水（７）より蒸留水または脱イオン水（電気伝導率５μＳ／ｃｍ以下）が供給さ れ、圧力調節器（１０）で水圧を０．１ＭＰａに調整され、降雨スプレ装置（５ ）で水噴霧される。また試料表面上に生成した無数の水玉状の水滴除去のための 湿り空気は、高圧湿り空気回路（Ｂ）において、エアコンプレッサー（１１）の 圧搾空気が空気飽和器（９）の底部より供給・バブリングされる過程で湿度９５ ％を超える湿り空気に生成され、その後圧力調節器（１５）で圧力を０．１８Ｍ Ｐａ乃至０．２２ＭＰａに調節されて降雨スプレ装置（５）に供給され、試料表 面に吹き付けられる構成になっており、前記降雨スプレ回路（Ａ）と高圧湿り空 気回路（Ｂ）との回路の切り換えは、制御装置（９）からの信号で電磁弁（８） 、（１２）を開閉させて行う。

【００１５】 次に本考案による効果を確認するために、下記４種類試料を使い、表２の試験 条件で試験を行った。 （試料） １．ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂 ２．ＰＡ（ポリアセテート）樹脂 ３．ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂 ４．ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂

【００１６】

【表２】

【００１７】 本考案の方式と従来の方式で、積算放射照度１５０ＭＪに到達するまで照射し た結果、写真３、４の結果を得た。写真３は、従来の方式で行った結果の試料表 面の顕微鏡による７倍の写真であり、写真４は、本考案の方式で行った結果の同 じく７倍の写真である。前記写真３、４で示すように、従来方式では白い斑点模 様の汚れが見られるのに対して、本考案の方式では、該白い斑点模様の汚れは、 ほとんど見かけられない。

【００１８】

【考案の効果】

以上

【考案の実施の形態】で説明してきたように、従来の人工光源による光照 射試験及び水噴霧試験が行える耐候光試験装置に、０．１８ＭＰａ乃至０．２２ ＭＰａの高圧の湿度９５％越える湿り空気を水噴霧試験でも使用する降雨スプレ 装置を用いて試料表面に吹き付ける高圧湿り空気回路を加えた構成にしたことで 、前記水噴霧試験に使用される水に含まれる不純物が試料表面に沈固着化する現 象の原因である水滴を除去することができ、結果として、写真４で示すように、 試験終了時の試料表面上には、ほとんど白い斑点模様の汚れが見られ無くなり、 試験終了後の目視又は光学装置による評価・測定を弊害なく行うことができるよ うになった。

【提出日】平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．１３）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】 そして、前記水噴霧に使用する「水質」に関して、「一般に水噴霧に使用する 水は、蒸留水又は脱イオン水（導電率５μＳ／ｃｍ以下）で、全固形分の含有が １ｐｐｍ以下であり、試験片に汚れや付着物を残さないものとする。」と規定し ている。実際試験を行う現場においては、前記蒸留水は高価なため、脱イオン水 が使われる事が多い。該脱イオン水の中には、測定例表１で示すように、微量の シリカ（ＳｉＯ）・カルシウム（Ｃａ^２＋）・マグネシウム（Ｍｇ^２＋）などの 不純物が含まれている。該脱イオン水を仮にスポイトに取り、水平に置いた平板 に数滴垂らし、自然放置、風乾ししてみると、該平板の表面上には、図２で示す ように白い斑点模様の汚れが残る。前記ＪＩＳの「水質」の条件として、「試験 片に汚れや付着物を残さないものとする。」と規定されているにもかかわらず、 実際には白い汚れが残るような不純物が混じった水が使用されいる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】 また、水噴霧試験終了時、試料表面上には撥水性の良い試料を除くと図３で示 すように無数の水滴が生成・付着してしまう。該無数の水滴はレンズ作用をし、 人工光源の放射エネルギーを足かせに前記水噴霧に使用される水に含まれる不純 物を試料表面上に焼付け、沈固着化し、白い斑点模様の汚れとして試料表面上に 残ってしまう。該白い斑点模様の汚れは前記ＪＩＳによる試料表面上の異物・汚 れを除去する手段では除去することが出来ず、試験終了後の目視又は光学装置に よる評価・測定に大きな障害をもたらしていた。しかし、前記白い斑点模様の汚 れの発生原因である前記水滴の除去についてあまり注目される事も無く、その装 置も無かった。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

キセノンアーク灯の人工光源による促進耐候性試験方法での「光照射及び水噴 霧」の過程と「光照射」の過程を繰り返す前記「水噴霧サイクル」試験において 、水噴霧試験終了直後の試料表面上には、図３で示すように無数の水玉状の水滴 が生成され、付着してしまう。該水滴が、試験終了後の目視又は光学装置による 評価・測定の際に大きな弊害をもたらす白い斑点模様の汚れの発生原因であるこ とが最近判ってきた。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】 本考案の方式と従来の方式で、積算放射照度１５０ＭＪに到達するまで照射し た結果、図４、５の結果を得た。図４は、従来の方式で行った結果の試料表面の 顕微鏡による７倍の写真であり、図５は、本考案の方式で行った結果の同じく７ 倍の写真である。前記図４、５で示すように、従来方式では白い斑点模様の汚れ が見られるのに対して、本考案の方式では、該白い斑点模様の汚れは、ほとんど 見かけられない。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】

【考案の効果】

以上

【考案の実施の形態】で説明してきたように、従来の人工光源による光照 射試験及び水噴霧試験が行える耐候光試験装置に、０．１８ＭＰａ乃至０．２２ ＭＰａの高圧の湿度９５％越える湿り空気を水噴霧試験でも使用する降雨スプレ 装置を用いて試料表面に吹き付ける高圧湿り空気回路を加えた構成にしたことで 、前記水噴霧試験に使用される水に含まれる不純物が試料表面に沈固着化する現 象の原因である水滴を除去することができ、結果として、図５で示すように、試 験終了時の試料表面上には、ほとんど白い斑点模様の汚れが見られ無くなり、試 験終了後の目視又は光学装置による評価・測定を弊害なく行うことができるよう になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の装置の構成図である。

【写真１】水噴霧試験終了直後、試料表面に付着した無
数の水滴の写真である。

【写真２】脱イオン水をスポイトで採取、平板に滴下
し、自然乾燥させた後の写真である。

【写真３】従来の方式で、積算放射照度１５０ＭＪ試験
終了後の試料表面の顕微鏡７倍の写真である。

【写真４】本考案の方式で、積算放射照度１５０ＭＪ試
験終了後の試料表面の顕微鏡７倍の写真である。

【符号の説明】

Ａ 降雨スプレ回路 Ｂ 高圧湿り空気回路 １ 試験槽 ２ 人工光源 ３ 試験ホルダ ４ 試料保持架 ５ 降雨スプレ装置 ６ 制御装置 ７ 給水 ８，１２ 電磁弁 ９，１３ バルブ １０，１５ 圧力調節器 １１ エアコンプレッサー １４ 空気飽和器

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．
１３）

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の装置の構成図である。

【図２】水噴霧試験終了直後、試料表面に付着した無数
の水滴の写真である。

【図３】脱イオン水をスポイトで採取、平板に滴下し、
自然乾燥させた後の写真である。

【図４】従来の方式で、積算放射照度１５０ＭＪ試験終
了後の試料表面の顕微鏡７倍の写真である。

【図５】本考案の方式で、積算放射照度１５０ＭＪ試験
終了後の試料表面の顕微鏡７倍の写真である。

【符号の説明】 Ａ 降雨スプレ回路 Ｂ 高圧湿り空気回路 １ 試験槽 ２ 人工光源 ３ 試験ホルダ ４ 試料保持架 ５ 降雨スプレ装置 ６ 制御装置 ７ 給水 ８，１２ 電磁弁 ９，１３ バルブ １０，１５ 圧力調節器 １１ エアコンプレッサー １４ 空気飽和器

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 キセノンアーク灯の人工光源による試験
   片に光照射試験を行う過程と該光照射試験後に該光照射
   試験および降雨スプレによる試験片への水噴霧試験を行
   う過程ができる試験装置において、水噴霧試験後試料表
   面上に付着した水玉状の水滴に含まれるマグネシウム
   （Ｍｇ^２＋）・カルシウム（Ｃａ^２＋）・シリカ（Ｓｉ
   Ｏ）等の不純物が試料表面上に付着し、さらに該不純物
   が沈静し固着する沈固着化の現象を防ぎ、試験後の目視
   や光学装置による正確な評価・判定を可能とするため
   に、既標準化されている水噴霧試験条件の０．１ＭＰａ
   の水圧・水量に調節され、降雨スプレ装置（５）で水噴
   霧試験を行う降雨スプレ回路（Ａ）と、空気飽和器（１
   ４）で生成された湿度９５％を越える湿り空気を０．１
   ８ＭＰａ乃至０．２２ＭＰａの高圧で前記試験片に前記
   降雨スプレ装置（５）で噴き付ける高圧湿り空気回路
   （Ｂ）と、制御装置（６）とを一体に構成し、前記降雨
   スプレ回路（Ａ）を用いた水噴霧試験の終了直後、前記
   制御装置（６）からの信号により、前記高圧湿り空気回
   路（Ｂ）に切り換えて、前記降雨スプレ装置（５）から
   高圧の湿り空気を所要時間試料表面に噴き付ける事によ
   り、前記試料表面に付着した水玉状の水滴を除去し、沈
   固着化の現象を防ぐ事が可能な高圧湿り空気回路（Ｂ）
   を備えたことを特徴とする耐候光試験装置。