KR102135236B1

KR102135236B1 - 옥외 촉진 시험장치

Info

Publication number: KR102135236B1
Application number: KR1020190112120A
Authority: KR
Inventors: 김창환; 김일한; 최선웅; 김성진; 황설; 장수영
Original assignee: (재)한국건설생활환경시험연구원
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2019-09-10
Publication date: 2020-08-26
Also published as: KR20190107640A

Abstract

구조가 간단하면서, 주간뿐만 아니라 야간에도 자연 조건과 동일한 시험 환경을 제공하는 옥외 촉진 시험장치가 개시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 옥외 촉진 시험장치는 옥외에서 사용되는 고분자 소재 부품의 열화 성능을 테스트하는 장치로서, 시료 안착대, 고정 지지대, 함체, 링크부재, 구동부, 차폐부재를 포함한다. 시료 안착대에는 시료가 설치된다. 고정 지지대는 시료 안착대에 결합되어 시료 안착대를 고정 지지한다. 함체는 내부에 인공 광원 램프가 구비되고 일면이 개방되어 개방된 일면을 통해 시료에 빛을 조사한다. 링크부재는 각 일단은 함체에 결합되고 타단은 고정 지지대에 회전 가능하게 결합되어 일 방향으로 회전을 마친 경우 함체의 개방부가 시료에 대향되게 한다. 구동부는 링크부재에 회전력을 제공한다. 차폐부재는 함체에 삽입, 돌출 가능하게 결합되어 돌출되었을 때 함체와 시료 안착대 사이의 공간을 차폐하며 표면에 통풍 구멍이 형성된다.

Description

옥외 촉진 시험장치{Accelerated Outdoor Weathering Test Equipment}

본 발명은 옥외 촉진 시험장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 옥외에서 사용되는 고분자 소재 부품의 옥외 내후성 테스트를 주간뿐만 아니라 야간에도 지속적으로 할 수 있도록 설계한 시험 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 옥외 촉진 시험장치라 함은 플라스틱 등과 같은 고분자 소재 제품을 옥외에서 일정 시간 동안 자연환경에 노출시키고 태양을 추적하거나 전체 분광영역에 대하여 자연광을 집광하여 조사하는 방법 등을 통하여 노화속도를 촉진시켜 열화에 따른 상태변화를 시험하기 위한 장치를 말한다.

도 1은 이러한 옥외 노출 시험장치의 종래 일 예를 나타낸 것으로서, 베이스플레이트(1)가 지지대(2)에 의해 지면과 일정 각도를 이루도록 설치되며, 이러한 베이스플레이트(1)에 테스트 대상이 되는 시료(100)를 고정 설치한 상태에서 일정기간 동안 자외선에 노출시킴으로써 열화상태를 점검하게 된다.

그러나 상기한 종래의 옥외 노출 시험장치에서는 시료가 낮 시간에만 자외선에 노출되고, 밤 시간대에는 자외선에 노출되지 못하므로, 시험 실시 기간이 증가될 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제를 개선하기 위하여 도 2에 도시된 것과 같은 특허출원번호 10-2015-0138310호의 옥외 촉진 시험장치를 발명되었으나, 해당 옥외 촉진 시험장치는 주야간에 따라 시료의 방향을 바꾸어 주어야 하는데 그 구조가 복잡하고, 함체가 막힌 구조라 야간에 함체 내의 온도가 인공 광원 램프에 의해 과도하게 상승하여 시료가 변형되는 등의 문제가 발생할 수 있다.

대한민국등록특허공보 제10-1733968호(2017. 5. 1)

본 발명은 구조가 간단하면서, 주간뿐만 아니라 야간에도 자연 조건과 동일한 시험 환경을 제공하는 옥외 촉진 시험장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 옥외 촉진 시험장치는 옥외에서 사용되는 고분자 소재 부품의 열화 성능을 테스트하는 장치로서, 시료 안착대, 고정 지지대, 함체, 링크부재, 구동부, 차폐부재를 포함한다. 시료 안착대에는 시료가 설치된다. 고정 지지대는 시료 안착대에 결합되어 시료 안착대를 고정 지지한다. 함체는 내부에 인공 광원 램프가 구비되고 일면이 개방되어 개방된 일면을 통해 시료에 빛을 조사한다. 링크부재는 각 일단은 함체에 결합되고 타단은 고정 지지대에 회전 가능하게 결합되어 일 방향으로 회전을 마친 경우 함체의 개방부가 시료에 대향되게 한다. 구동부는 링크부재에 회전력을 제공한다. 차폐부재는 함체에 삽입, 돌출 가능하게 결합되어 돌출되었을 때 함체와 시료 안착대 사이의 공간을 차폐하며 표면에 통풍 구멍이 형성된다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 옥외 촉진 시험장치는 한 쌍의 링크부재가 타 방향으로 회전을 마친 경우 함체는 개방부가 베이스를 향하여 베이스와 맞닿을 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 옥외 촉진 시험장치는 양단이 한 쌍의 링크부재 각각에 결합되는 연결부재가 함체의 일측에 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 함체의 일 모서리 좌우에는 한 쌍의 바퀴가 구비되고, 한 쌍의 바퀴가 맞닿는 베이스에는 경사대가 설치되어 링크부재가 정역회전 시 바퀴들이 경사대를 타고 움직일 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 시료 안착대에는 시료에 따라 안착 크기를 조절할 수 있도록 상하로 슬라이딩 가능한 다수의 지지바가 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 시료 안착대는 4각형의 안착 프레임, 상기 안착 프레임에 설치되어 시료를 잡아주는 지지바, 상기 지지바가 상하로 슬라이드 이동할 때 안내 역할을 하는 가이드 홈 및 상기 지지바의 상하 이동을 막아 지지바의 위치를 고정시키는 스토퍼를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 인공 광원 램프의 열이 함체 외부로 배출되므로 함체 내부의 온도가 과도하게 상승하는 문제가 발생하지 않는다. 또한, 야간에 비가 오는 경우 샘플이 비에 젖을 수 있기 때문에 자연 조건과 동일한 시험 환경이 제공된다고 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 옥외 촉진 시험장치는 구조가 간단하여 제작이 용이하고 제작 시간과 제작 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 옥외 시험장치의 개략적인 구조도이다.
도 2는 또 다른 종래기술에 따른 옥외 촉진 시험장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 옥외 촉진 시험장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 안착대의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 안착대에 일사계와 온도계가 설치된 것을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 함체의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 함체를 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스의 모습이다.
도 9는 본 발명에 따른 옥외 촉진 시험장치의 동작 모습을 보여주는 도면이다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 옥외 촉진 시험장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 안착대의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시료 안착대에 일사계와 온도계가 설치된 것을 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 함체의 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 함체를 다른 각도에서 본 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스의 모습이다.

도 3 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 옥외에서 사용되는 고분자 소재 부품의 열화 성능을 테스트하는 옥외 촉진 시험장치(10)는 시료 안착대(110), 고정 지지대(120), 함체(130), 차폐부재(132), 링크부재(140), 구동부(150), 베이스(160)를 포함한다.

시료 안착대(110)에는 시료가 설치된다. 시료 안착대(110)는 중앙 부위가 관통된 4각형의 안착 프레임(111)과 안착 프레임(111)에 설치되어 시료를 잡아주는 지지바(112), 지지바(112)가 상하로 슬라이드 이동할 때 안내 역할을 하는 가이드 홈(114) 그리고 지지바(112)의 상하 이동을 막아 지지바(112)의 위치를 고정시키는 스토퍼(113)를 포함할 수 있다. 안착 프레임(111)의 중앙 부위가 관통된 경우 바람이 앞뒤로 통할 수 있으므로 자연 조건과 동일한 시험 환경이 조성될 수 있다. 시료의 크기에 맞추어 지지바(112)를 상하로 슬라이드 이동하고 스토퍼(113)로 고정함으로써 안착부의 크기를 변경할 수 있다. 지지바(112)는 측면에 홈이 형성된 ㄷ자 모양의 단면을 가질 수 있다.

한편, 시료 안착대(110)의 중앙 부위 또는 시료 안착 부위에는 도 4에 도시된 바와 같이 전체 복사영역(280~3000㎚)과 자외선 영역(280~400㎚)에서 복사에너지량을 각각 개별적으로 측정하기 위한 제1, 2일사계(115, 116)가 상호 근접된 위치에 장착될 수 있다. 또한, 시료 안착대의 표면온도를 측정하기 위한 블랙패널 온도계(117)와 습도를 측정하기 위한 습도계(118)가 설치될 수 있다.

고정 지지대(120)는 시료 안착대(110)에 결합되어 시료 안착대(110)를 고정하고 지지한다. 예를 들어, 고정 지지대(120)는 시료 안착대의 각 단에 결합되는 두 개의 세로 지지대와 두 개의 세로 지지대를 이어 세로 지지대의 강도를 보강하는 가로 지지대(미도시)로 이루어질 수 있다. 세로 지지대는 시료 안착대(110)에 고정되게 결합되어 시료 안착대(110)의 각도가 변하지 않고 한 각도만 일정하게 유지하게 하는 것일 수도 있고, 시료 안착대(110)에 힌지 결합되어 필요에 따라 시료 안착대(110)의 각도를 변화시킬 수 있게 하는 것일 수도 있다.

함체(130)는 내부에 인공 광원 램프(131)가 구비되고 일면이 개방되어 개방된 일면을 통해 시료에 빛을 조사한다. 인공 광원 램프(131)는 수은 램프 속에 할로겐 화합물을 넣어 태양광에 가까운 백색광을 내는 메탈할라이드 램프일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니므로 유브이(UV, Ultraviolet) 램프, 제논(Xenon) 램프 등이 사용될 수도 있다.

한편, 도시되지는 않았지만 함체(130)의 내벽면에는 인공광원 램프에서 방사되는 광의 내부 반사가 이루어지도록 은박층이 구비될 수 있다. 이 경우, 메탈할라이드 램프에서 방사되는 복사광의 반사가 이루어질 수 있게 되므로, 자외선광 난반사에 의한 폭로 효과가 향상될 수 있다.

차폐부재(132)는 함체에 삽입, 돌출 가능하게 결합되어 돌출되었을 때 함체(130)와 시료 안착대(110) 사이의 공간을 차폐하며 표면에 통풍 구멍이 형성된다. 차폐부재(132)는 사각의 통 모양일 수 있다. 그리고 테두리 부위에는 통풍 구멍이 형성되어 있으므로, 바람이 잘 통하여 차폐부재(132)로 인해 내부의 온도가 상승하는 문제가 발생하지 않는다. 차폐부재(132)가 있으므로 곤충들이나 이물질이 시료에 접촉하여 시료가 훼손되는 것이 방지될 수 있다. 그리고 차폐부재(132)가 함체에 삽입, 돌출 가능하도록 차폐부재(132)에는 실린더가 연결될 수 있다.

링크부재(140)는 2개가 한 쌍으로 이루어지는데, 각 일단은 함체(130)에 결합되고 타단은 고정 지지대(120)에 회전 가능하게 결합되어 일 방향으로 회전을 마친 경우 함체(130)의 개방부가 시료에 대향되게 한다. 이와 같이 링크부재(140)가 일 방향으로 회전을 마친 경우 함체(130)의 개방부가 시료에 대향되도록 하기 위하여, 함체(130)의 일측에는 한 쌍의 링크부재(140)를 잇는 수평부재가 더 구비될 수 있는데, 수평부재가 더 구비되는 경우 함체(130)가 자중에 의해 각도가 변하는 것을 제어하여 함체(130)의 개방부가 시료에 대향되도록 할 수 있다.

구동부(150)는 링크부재(140)에 회전력을 제공한다. 구동부(150)는 회전력을 발생시키는 구동모터(미도시)와 구동모터에서 나오는 회전력을 증폭시키는 기어박스(미도시)를 포함할 수 있다. 그리하여 링크부재(140)가 고정 지지대(120)에 대해 회전하여 함체(130)의 위치가 변하게 된다.

베이스(160)에는 위에서 언급한 시료 안착대(110), 고정 지지대(120), 함체(130), 차폐부재(132), 링크부재(140), 구동부(150)가 놓이게 된다. 베이스(160)는 바닥에 고정된 형태일 수도 있고, 도시되지는 않았지만 바퀴와 같은 이동수단이 구비되어 옥외 촉진 시험장치의 위치를 옮길 수 있도록 하는 것일 수도 있다.

한편, 한 쌍의 링크부재(140)가 타 방향으로 회전을 마친 경우 함체(130)는 개방부가 베이스(160)를 향하여 베이스(160)와 맞닿을 수 있다. 이 경우 함체(130)가 안정된 상태로 놓이므로 함체(130)에 연결된 링크부재(140) 등에 불필요한 응력이 가해지지 않게 된다. 따라서 장치의 수명이 증가하게 된다. 뿐만 아니라, 함체(13)의 개방부가 베이스(160)를 향하여 놓이므로 주간에 빗물이나 벌레 등이 함체(130)에 들어가는 것을 막을 수 있다.

또한, 함체(130)의 일 모서리 좌우에는 한 쌍의 바퀴(133)가 구비되고, 한 쌍의 바퀴(133)가 맞닿는 베이스(160)에는 경사대(161)가 설치되어 링크부재(140)가 정역회전 시 바퀴(133)들이 경사대(161)를 타고 움직일 수 있다. 이와 같이 바퀴(133)들이 경사대(161)를 타고 움직이도록 형성되는 경우, 링크부재(161)가 회전하여 함체(130)가 베이스(160)와 맞닿게 되었을 때 함체(130)가 베이스(160)로부터 충격을 받는 것을 완화할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만 본 발명에 따른 옥외 촉진 시험장치는 태양을 추적하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 베이스(160)는 수직축을 중심으로 회전할 수 있게 구성되고 시료 안착대(110)에는 태양의 위치를 검지하는 태양 센서가 마련되어, 태양 센서가 검지한 태양의 위치에 맞추어 베이스(160)가 회전되는 구조로 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이 이루어진 옥외 촉진 시험장치의 사용 방법에 대해 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 옥외 촉진 내후성 시험을 진행할 고분자 소재 시료를 시료 안착대(110)에 고정시킨다. 이 때 시료 안착대(110)에는 상하로 슬라이딩 가능한 지지바(112)가 구비되어 있으므로 시료의 크기에 맞추어 안착부의 크기를 조절할 수 있다. 그리고 주간에는 시료 안착대(110)에 시료를 고정시킨 상태로 놓아두면 시료가 태양광에 노출되어 내후성 시험이 이루어진다.

한편, 야간이 되면 구동부(150)를 통해 링크부재(140)를 정회전시켜 함체(130)의 개방부가 시료에 대향되게 한다. 함체(130)의 개방부가 시료에 대향되게 되면 함체(130) 내의 인공 광원 램프(131)를 구동시킴으로써, 시료 안착대(110)에 안착된 시료에 대한 자외선 폭로가 계속적으로 이루어지게 된다.

한편, 함체(130)의 개방부가 시료에 대향될 때, 함체에 삽입, 돌출 가능하게 결합된 차폐부재(132)가 함체(130)로부터 돌출되어 함체(130)와 시료 안착대(110) 사이의 공간을 차폐하게 된다. 차폐부재(132)가 있으므로 곤충들이나 이물질이 시료에 접촉하는 것을 막을 수 있으며, 차폐부재(132)의 테두리 부위에는 통풍 구멍이 형성되어 있으므로, 차폐부재(132)로 인해 내부의 온도가 상승하는 문제가 발생하지 않게 된다.

그리고 다시 주간이 되면 구동부(150)를 통해 링크부재(140)를 역회전시켜 함체(130)의 개방부가 베이스(160)를 향한 채 베이스(160)와 맞닿도록 한다. 그리하여 주간에 빗물이나 벌레 등이 함체(130)에 들어가는 것을 막을 수 있다. 한편, 함체(130)의 일단부에는 바퀴가 달려있고 베이스(160)에는 경사대(161)가 구비되어 있으므로 함체(130)가 베이스(160)와 세게 부딪히지 않고 부드럽게 착지하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 옥외 촉진 시험장치를 사용하는 경우에는 인공 광원 램프(131)에서 발생하는 열이 시료 안착대(110)와 차폐부재(132)의 개방부를 통해 외부로 배출되므로 과도한 온도 상승 없이 주간 조건과 동일한 환경에서 내후성 시험을 할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 옥외 촉진 시험장치
110: 시료 안착대
111: 안착 프레임
112: 지지바
113: 스토퍼
114: 가이드 홈
115: 제1일사계
116: 제2일사계
117: 블랙패널 온도계
118: 습도계
120: 고정 지지대
130: 함체
131: 인공 광원 램프
132: 차폐부재
133: 바퀴
140: 링크부재
141: 수평부재
150: 구동부
160: 베이스
161: 경사대

Claims

옥외 촉진 시험 장치에 있어서,
옥외 촉진 시험을 진행할 시료가 배치되는 시료 안착대; 및
인공 광원 램프가 구비된 함체
을 포함하고,
상기 시료 안착대는, 관통된 형태로 되어 있고,
상기 시료 안착대에 배치된 시료는,
주간에는 태양광에 노출되고, 야간에는 상기 함체가 동작하여 인공 광원 램프에서 조사된 인공광에 노출되고,
상기 야간에 동작하는 인공 광원 램프가 구비된 함체는, 곤충의 접근을 방지하기 위한 차폐 부재를 포함하는 옥외 촉진 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 옥외 촉진 시험 장치는, 태양을 추적하는 태양 센서를 더 구비하는 옥외 촉진 시험 장치.
제2항에 있어서,
상기 시료는 태양 센서가 추적한 태양의 위치에 따라 이동되어 태양광에 노출되는 옥외 촉진 시험 장치.
제2항에 있어서,
상기 옥외 촉진 시험 장치는,
블랙 패널 온도계를 더 구비하는 옥외 촉진 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 인공 광원 램프는,
메탈할라이드 램프, UV 램프 및, 제논 램프 중 적어도 하나를 포함하는 옥외 촉진 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 옥외 촉진 시험 장치는,
상기 시료 안착대의 노출된 표면에서 복사 에너지량을 제공하기 위한 일사계를 더 구비하는 옥외 촉진 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 시료에 대한 습도를 측정하기 위한 습도계를 더 구비하는 옥외 촉진 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 시료는, 특정 각도에 따라 태양광 또는 인공광에 노출되는 옥외 촉진 시험 장치.
삭제