JPH09166542A - 耐候劣化検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高分子材料の耐候劣化の度合いを、従来のよう
に多項目にわたる測定・評価をおこなうことなく、１項
目の測定で精度良く、かつ簡便に、そして耐候劣化をよ
り早期に知ることができる耐候劣化検出方法とその装
置。 【解決手段】紫外線を被測定物の表面に照射させること
ができる光源１と、拡散反射光を受光する手段５と、受
光した紫外線を電気的信号に変換する受光器４と、該受
光器からの電気的信号を表示する表示部７とからなる耐
候劣化検出装置。紫外線吸収剤を含む被測定物に紫外線
を照射して、該被測定物から拡散反射する紫外線を受光
し、受光した紫外線量の測定値の変化により該被測定物
の耐候劣化の度合いを評価する耐候劣化検出方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐候劣化検出方法お
よび耐候劣化検出装置に関する。詳しくは紫外線吸収剤
を含む被測定物の表面に紫外線を照射して、該被測定物
から拡散反射する紫外線量を測定することにより、被測
定物の紫外線吸収量の変化によって被測定物の耐候劣化
の度合いを評価することができる耐候劣化検出方法およ
び耐候劣化検出装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】高分子材料の耐候性は、屋外暴露試験や
サンシャンウェザーメータなどを用いた促進耐候性試験
をおこない、外観変化に基づいて評価される。この高分
子材料の外観変化（耐候劣化の度合い）は、視覚による
目視評価をはじめ、光沢計、色差計等を用いた多項目に
わたる測定によって評価されるが、目視評価は、評価に
個人的な誤差を生じる場合が多く、評価の表し方に定量
的な正確さを欠くという欠点がある。また、光沢および
色差評価も評価測定に長時間を要し、かつ煩雑であると
いった問題がある。更に、現に生起した劣化を検出する
ものであるため耐候性劣化の早期予知ができないという
問題もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高分子材料
の耐候劣化の度合いを、従来のように多項目にわたる測
定・評価をおこなうことなく、１項目の測定で精度良
く、かつ簡便に、そして耐候劣化をより早期に知り、又
は予知することができる耐候劣化検出方法とその装置を
提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】高分子材料の耐候劣化を
防ぐために、高分子材料中には有害な紫外線を吸収し、
熱に変換する紫外線吸収剤（以下ＵＶＡと略す）が添加
されている。しかし、このＵＶＡ自身は、長時間の耐候
暴露で高分子材料中から揮散・消失することが知られて
いる。本発明者らは、高分子材料のＵＶ吸収能力と高分
子材料の耐候劣化との関係を検討した結果、耐候暴露に
より高分子材料のＵＶ吸収能が減少し始めた時点からあ
る時間を経て光沢低下および変褪色あるいは両者の外観
変化が発生し始めることを見いだした。したがって、高
分子材料中のＵＶ吸収能の変化を追求すれば、多項目に
わたる測定をおこなうことなく、高分子材料の耐候劣化
を精度良く、簡便に評価することができること、さらに
光沢低下、変褪色などの外観変化より早く予知できるこ
とを見いだし本発明を完成した。

【０００５】本発明の耐候劣化検出方法は、紫外線吸収
剤を含む被測定物に紫外線を照射して、該被測定物から
拡散反射する紫外線を受光し、受光した紫外線量の測定
値の変化により該被測定物の耐候劣化の度合いを評価す
ることを特徴とする。本発明の耐候劣化検出装置は、紫
外線を被測定物の表面に照射させることができる光源
と、拡散反射光を受光する手段と、受光した紫外線を電
気的信号に変換する受光器と、該受光器からの電気的信
号を表示する表示部とからなることを特徴とする。

【０００６】本発明の耐候劣化検出方法は、被測定物と
して紫外線吸収剤を含む塗膜、プラスチックスなどの高
分子材料に主として適用できるが、耐候劣化が問題とな
るような多種材料にも適用可能である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の耐候劣化検出方法は、紫
外線を被測定物に照射し、該被測定物より拡散反射する
紫外線を受光し、その受光した紫外線量の変化（ＵＶ吸
収能）を求めることにより、耐候劣化の度合いを評価す
ることに着目してなされたものである。すなわち、被測
定物である高分子材料の表面に、たとえば、２８０〜４
００ｎｍの波長領域にピークを持つの紫外線を照射する
と、該紫外線は高分子材料のＵＶ吸収能に相応して、吸
収あるいは反射される。ここで検出精度を高めるため正
反射光を除き、拡散反射光のみを受光するようにした光
学系により、拡散反射光を受光器に集めて検出するのが
好ましい。該受光器で検出した紫外線量を耐候劣化を受
ける前の該紫外線量と比較してその変化から高分子材料
の耐候劣化の度合いを評価するものである。

【０００８】本発明において、照射する紫外線の波長領
域を２８０〜４００ｎｍに選んだ理由は、高分子材料中
には有害な紫外線を吸収し、熱に変換する紫外線吸収剤
（ＵＶＡ）が添加されている。このＵＶＡのＵＶ吸収波
長領域は、２８０〜４００ｎｍが一般的である。それゆ
え、波長領域２８０〜４００ｎｍの紫外線を照射すれ
ば、高分子材料のＵＶ吸収能に相応して、紫外線反射量
を効率的に求めることが可能となる。照射する紫外線
は、２８０〜４００ｎｍの波長領域に含まれるもの、あ
るいは少なくとも一部がこの波長領域に含まれるもので
あれば良い。かかる紫外光を含む可視光でも良い。

【０００９】したがって、本発明の装置に用いる光源
は、２８０〜４００ｎｍの紫外線を照射できるものを用
いるのが好ましく、たとえば、ブラックライト（ＢＬ
Ｂ、１００Ｗ）などが使用できる。また、光学系は、紫
外線吸収量の変化の精度を高めるため、正反射光を除く
拡散反射光を積分球で受光する方法を用いるのが好まし
い。さらに、紫外線を受光する受光器として該紫外線を
効率よく電気信号に変換できるアンチモン−セシウム光
電管を用いるのが望ましい。

【００１０】また、高分子材料の表面に照射する紫外線
は、２８０〜４００ｎｍの範囲内の単色光でも良い。光
学系は、積分球を用いる以外の方法でもよく、たとえ
ば、光源は入射角１５〜８５°の範囲に調整でき、ある
範囲内のいずれかの角度で固定できるものでよい。受光
器も入射角度に対して正反射角を除く１５〜８５°の範
囲に調整でき、あるいはその範囲内のいずれかの角度で
固定できるものが好ましい。

【００１１】

【実施例】本発明の耐候劣化検出装置を図１に基づいて
説明する。本発明の耐候劣化検出装置は、紫外線を被測
定物の表面に照射させることができる光源１と、拡散反
射光を受光する手段である、いわゆる積分球５と、受光
した紫外線を電気的信号に変換する受光器４と、該受光
器４からの電気的信号を表示する表示部７とからなる。

【００１２】光源１は２８０〜４００ｎｍの波長領域の
紫外線を含むブラックライト（健康線ランプ）で、光源
１の駆動に必要な電源２は光源用安定化電源を用いた。
光源１からの紫外線は、レンズ３でほぼ平行光線にして
高分子材料Ｓの表面に垂直に照射する。高分子材料Ｓの
表面における正反射光は光源１側に戻り、受光器４には
入らないようにしてある。高分子材料Ｓの表面で生じる
拡散反射光は、積分球５で積分して光を電気的信号に効
率よく変換する光電子を内蔵した受光器４で検出する。
受光器４は２８０〜４００ｎｍの波長領域の紫外線を効
率よく電気信号に変換することができるアンチモン−セ
シウム光電管を用いた。受光器４により得られる電気信
号が小さい場合は大きく増幅する必要があるので増幅器
６を配し、表示部７で表示する。表示部７は塗膜のＵＶ
吸収能に相応する目盛（予め設定した検料線に基づ
く）、すなわち、屋外暴露寿命が判読できる目盛りが刻
設してあり、高分子材料Ｓの耐候劣化の度合いが明示で
きるようにしてあり、この目盛りを読むことで耐候劣化
の度合いが判定できる。表示部７の表示形態は、目盛り
の読み取り式に限らず、どのようなものでも良い。

【００１３】この装置を使用した耐候劣化検出方法は、
検知したいＵＶＡ入り高分子材料Ｓを測定位置に設置す
る。照射紫外線は、入射角０°をもって被測定物の高分
子材料Ｓに照射される。照射された紫外線は、高分子材
料のＵＶ吸収能に相応し、吸収あるいは反射する。反射
紫外線は正反射光を除く拡散反射光を積分球５で集め受
光器４に達する。受光器４で電気信号に変換された信号
を表示部７により判定する。表示部７の指示する紫外線
吸収度合いの変化を耐候劣化の度合に置き換えて評価す
るものである。

【００１４】（実施例１）被測定体である塗膜は、電着
塗装、中塗り塗装を施した鋼板上にシルバー色のメタリ
ック塗装（メラミン硬化アクリル塗料）を、次いで、ウ
ェットオンウェットで紫外線吸収剤を１ＰＨＲ含むクリ
ア塗料（メラミン硬化アクリル塗料）を塗装し、１４０
℃で３０分間焼付けて作製した。

【００１５】この塗膜を塗膜劣化促進のために、屋外暴
露８年相当の促進耐候性試験（ウェザーメータによる）
を実施し、所定時間毎に塗膜のＵＶ吸収能を上記の検出
装置により測定した。結果を図２に示す。図２は、耐候
暴露による塗膜のＵＶ吸収能の変化を暴露前の試料に対
する吸収能の保持率（％）で表した。なお、図中の点線
および一点鎖線は、同一試料を従来の測定項目である光
沢および色差を光沢計（ＪＩＳＺ８７４１）および色差
計（ＪＩＳＺ８７３０）にて測定した結果である。

【００１６】図２より明らかなように、従来手段の光沢
および色差測定によれば、屋外暴露３年相当でＵＶ吸収
能の低下が生じているにもかかわらず、いずれも変化が
検出されていない（特に色差測定）。本発明の方法によ
ればＵＶ吸収能の保持率が低下していることが検出でき
る。さらに、色差および光沢で変化が検出される段階で
は、ＵＶ吸収能の保持率の低下が著しく表れている。こ
の結果塗膜の耐候劣化は、紫外線吸収能の変化を検出す
ることで精度良く、そして従来法に比べより早期に検出
することができる。

【００１７】（実施例２）本実施例耐候劣化検出装置に
おいて、実施例１と塗装色が異なる塗膜について、耐候
暴露による塗膜のＵＶ吸収能の変化を上記検出装置によ
り求めた。被測定体である塗膜は、電着塗装、中塗塗装
を施した鋼板上に紫外線吸収剤を１ＰＨＲ含むクリア塗
料とメタリックベース塗料（ダークブルー色）とともに
ウエットオンウエットで塗装し、１４０℃で３０分間焼
付けて作製した。この塗膜を塗膜劣化促進のために、屋
外暴露６年相当の促進耐候性試験を実施し、所定の時間
毎に塗膜のＵＶ吸収能を上述の検出装置で測定した。

【００１８】この耐候暴露による塗膜のＵＶ吸収能の変
化を図３に示す。図３より明らかなように、従来手段の
光沢および色差測定によれば、屋外暴露４年相当でＵＶ
吸収能の低下が生じているにもかかわらず、いずれも変
化が検出されていない（特に光沢測定）が、本発明手段
によればＵＶ吸収能の低下を精度良く、そして従来の手
段に比べより早期に検出することができる。また、塗色
によって光沢および色差の検出感度はそれぞれ異なる
が、本実施例の耐候劣化検出装置によれば、塗膜の外観
変化の度合いを光沢および色差測定など多項目にわたる
評価をおこなうことなく、１項目の測定で精度良く、か
つ簡便に、そしてより早期に知ることができる。すなわ
ち、本実施例の耐候劣化検出装置によれば、高分子材料
の耐候劣化の度合いを十分に評価できることが分かる。

【００１９】上記の２例では鋼板の上に形成した塗膜の
場合であり、高分子材料単体（プラスチックの成形体）
の場合の劣化にも適用できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の耐候劣化検出方法は、高分子材
料のＵＶ吸収能の変化を測定することで高分子材料の耐
候劣化の度合いを評価することができる。紫外線吸収剤
を含む高分子材料の表面に紫外線を照射して、高分子材
料の表面から拡散反射する紫外線量を測定することで高
分子材料のＵＶ吸収能の変化を検出することで、従来の
光沢、色差などの多項目を評価することなく耐候劣化の
度合いが早期に検出できる。

【００２１】本発明の装置では、被測定物の表面から拡
散反射してくる紫外線を効率良く受光し、その受光した
紫外線量を電気信号に変換して表示する。その表示結果
により、被測定物の拡散反射の量の変化を耐候性の劣化
の度合いに容易に換算評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐候劣化検出装置の構成を示す説明図
である。

【図２】実施例による耐候劣化検出装置で測定した塗膜
のＵＶ吸収能と暴露時間の関係を示すグラフである。

【図３】実施例６による耐候劣化検出装置で測定した塗
膜のＵＶ吸収能と暴露時間の関係を示すグラフである

【符号の説明】

１ 光源、 ２ 電源、 ３ レンズ ４ 受光器、５
積分球、 ６ 増幅器、 ７ 表示部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紫外線吸収剤を含む被測定物に紫外線を照
   射して、該被測定物から拡散反射する紫外線を受光し、
   受光した紫外線量の測定値の変化により該被測定物の耐
   候劣化の度合いを評価することを特徴とする耐候劣化検
   出方法。
2. 【請求項２】上記紫外線吸収剤を含む被測定物は、高分
   子材料であることを特徴とする請求項１に記載の耐候劣
   化検出方法。
3. 【請求項３】紫外線を被測定物の表面に照射させること
   ができる光源と、拡散反射光を受光する手段と、受光し
   た紫外線を電気的信号に変換する受光器と、該受光器か
   らの電気的信号を表示する表示部とからなることを特徴
   とする耐候劣化検出装置。
4. 【請求項４】該紫外線の波長領域は、２８０〜４００ｎ
   ｍである請求項３に記載の耐候劣化検出装置。