KR102366815B1 - 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기 - Google Patents

펄스자외선을 이용한 내후성 시험기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기에 관한 것으로, 본 발명은 내부에 챔버가 구비된 본체; 상기 본체의 챔버 중앙부에 위치하며, 자외선을 발생시키는 제논 램프; 상기 제논 램프를 감싸도록 상기 본체의 챔버 내에 회전 가능하게 구비되며, 시편들이 거치되는 시편거치대; 상기 시편거치대와 본체 챔버의 하면 사이에 구비되어 시편거치대를 회전시키는 구동유닛; 상기 본체의 챔버 상부에 위치하여 순수를 분사하는 분사노즐들; 상기 분사노즐들에 순수를 공급하는 순수공급장치; 상기 본체의 챔버 내부에 위치하는 습도센서 및 온도센서;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 시편에 인공 광원이 균일하게 조사되고 시편에 물과 자외선광이 균일하게 분사 및 조사되고, 또한 시편을 거치하는 작업을 편리하게 하고 구조를 간단하게 된다.

Description

펄스자외선을 이용한 내후성 시험기{WEATHER RESISTANCE TESTER USING PULSE ULTRAVIOLET RAY}
본 발명은 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기에 관한 것이다.
플라스틱, 고무, 필름, 코팅, 도료, 접착제 등의 다양한 화학 제품은 탄소, 수소, 산소, 질소 등의 유기원소들이 공유결합을 취하고 있는 고분자소재를 주성분으로 포함하고 있는 경우가 많다. 따라서, 이의 화학 제품에서 는 자외선 등의 빛과 열에 의하여 점진적인 열화반응이 진행된다. 이와 같은 화학 제품은 자외선 등의 빛과 열에 의하여 열화반응이 진행된다. 따라서, 화학 제품의 열화반응의 속도에 따라 제품의 수명을 결정하는 주된 요소가 되므로 열화 반응의 속도를 결정하는 자외선과 열에너지의 노출량과 노출 빈도를 파악하는 것은 제품의 수명에 대한 기본적인 설계 요소가 된다.
옥외의 일광 노출에 의하여 제품 열화가 진행되는 화학소재가 사용되는 다양한 산업 제품군, 예를 들어 자동차, 선박, 철도 차량, 군수물자, 건축 자재, 토목 자재, 도로 및 해양 설치물, 전기 및 전파 시설물, 플랜트, 태양전지 및 풍력 발전 시설물, 농업용품 등에 대하여는 여러 종류의 인공광원에 의한 옥외 및 실내 촉진 내후성 시험이 수행된다.
일광 노출 환경 하에서 진행되는 광열화에 대한 제품의 내후성 시험은 태양광 모사성이 뛰어난 인공 광원이 장치된 촉진 내후성시험기로 수행하게 된다. 그러나 촉진 내후성시험기의 시험 조건과 실제 사용 조건은 동일하지 않기 때문에 촉진 시험 결과를 통해, 실제 사용 환경에서의 광열화 수명을 예측하는 것은 기술적으로 많은 어려움이 있다. 이러한 기술적 어려움 중에서도 가장 까다로운 부분은, 고분자 소재의 광열화를 유발하는 태양광의 자외선을 집광하는 것이다. 고분자 소재의 광열화를 유발하는 태양광의 자외선은, 태양 에너지 분야에서 에너지원으로서 활용의 대상이 되는 가시광선 또는 근적외선과는 다른 대기권 투과 및 반사 특성을 갖고 있다고 알려져 있다.
자외선의 이러한 특성 때문에 태양광의 자외선은 대기권을 투과하는 과정 중의 산란 특성이 커서 가시광선 등에 비해 상대적으로 직사광 성분이 적으며 가시광을 집광하는 일반적인 반사판으로는 반사 집광이 잘되지 않는 특징을 갖고 있다. 옥외용 촉진 내후성 시험장치 관련 종래 기술의 경우 광열화 시험 시료가 태양을 직접 마주하지 못하여 태양광의 반사된 직사광 성분만을 사용할 뿐 흐리거나 구름이 낀 통상의 날씨에서는 산란광과 태양광 직접 노출 효과가 전무함으로써 자외선 집광 효율을 기대하기 어려운 문제가 있다.
종래 내후성 시험기는 본체의 내부에 인공광원이 구비되고 그 인공광원을 감싸도록 타원형상 혹은 평면형상의 거치대가 구비되며 거치대의 내측에 분사노즐이 구비된다. 그러나 종래의 내후성 시험기는 인공광원의 구조가 직선형으로 되어있어, 타원형으로 구비된 거치대에 적재된 시편에 조사되는 광량이 균일하지 못하며, 시편마다 결과치가 다르게 나오는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 시편에 인공 광원이 균일하게 조사되고 시편에 물과 자외선광이 균일하게 분사 및 조사 되도록 하는 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 시편을 거치하는 작업을 편리하게 하고 구조를 간단하게 하는 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부에 챔버가 구비된 본체; 상기 본체의 챔버 중앙부에 위치하며, 자외선을 발생시키는 제논 램프; 상기 제논 램프를 감싸도록 상기 본체의 챔버 내에 회전 가능하게 구비되며, 시편들이 거치되는 시편거치대; 상기 시편거치대와 본체 챔버의 하면 사이에 구비되어 상기 시편거치대를 회전시키는 구동유닛; 상기 본체의 챔버 상부에 위치하여 순수를 분사하는 분사노즐들; 상기 분사노즐들에 순수를 공급하는 순수공급장치; 상기 제논 램프에서 발생되는 자외선의 광세기를 감지하는 자외선센서; 및 상기 본체의 챔버 내부에 위치하는 습도센서 및 온도센서;를 포함하는 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기가 제공된다.
상기 제논 램프는 구형상 또는 럭비공 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 시편거치대는 다면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 분사노즐들은 시편거치대의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 분사노즐들은 시편거치대 외부에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 분사노즐들은 상기 시편거치대의 내부와 외부 각각 위치하는 것이 바람직하다.
상기 습도센서와 온도센서는 시편거치대에 놓여지는 시편의 옆에 위치하는 것이 바람직하다.
상기 자외선센서는 시편거치대에 놓여지는 시편의 옆에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 인공 광원인 제논 램프가 챔버의 중앙에 위치하고 챔버의 중앙에 제논 램프를 감싸도록 다면체 형상(또는 구 형상)의 시편거치대가 구비되어 그 시편거치대에 시편들이 거치되고 시편거치대가 구동유닛에 의해 회전하게 되므로 제논 램프에서 발생되는 자외선이 시편거치대에 거치된 시편들에 균일하게 조사될 뿐만 아니라 분사노즐들에서 분사되는 순수가 시편거치대에 거치된 시편들에 균일하게 분사된다.
또한, 본 발명은, 시편이 거치되는 시편거치대가 다면체 형상(또는 구면 형상)으로 이루어지고 그 시편거치대가 회전 가능하게 되므로 시편거치대에 시편들을 거치하기가 편리하게 되고, 또한, 시편거치대가 다면체 형상 또는 구 형상으로 이루어져 구조가 간단하게 된다.
또한, 본 발명은 습도센서와 온도센서가 각각 본체 챔버의 내부에 위치하되, 시편 옆에 위치하도록 설치되어 습도센서에 의해 감지되는 습도와 온도센서에 의해 감지되는 온도가 시편에 작용하는 습도와 온도를 그대로 측정하게 되어 측정 정확도를 높이게 된다.
또한, 본 발명은 자외선센서가 본체 챔버의 내부에 위치하되, 시편 옆에 위치하도록 설치되어 제논 램프에서 발생되는 광세기를 감지하게 되므로 제논 램프에서 일정한 에너지가 유지될 수 있도록 전원장치를 제어하여 자외선에너지량이 균일하게 되도록 제어할 수 있게 된다. 이로 인하여 시편들 전체에 대하여 균일한 에너지를 가하게 되어 시편들의 측정 신뢰성을 높이게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 도시한 평단도,
도 3은 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 구성하는 제논 램프를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 구성하는 시편거치대의 일부분을 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 구성하는 구동유닛을 도시한 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 다른 실시예를 도시한 정면도.
이하, 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 도시한 정면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예를 도시한 평단도이다.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 일실시예는, 본체(100), 제논 램프(200), 시편거치대(300), 구동유닛(400), 분사노즐(500)들, 순수공급장치(600), 자외선센서(미도시), 습도센서(S1) 및 온도센서(S2)를 포함한다.
본체(100)는 내부 챔버(C)를 갖도록 육면체 형상으로 형성되되, 전면이 개구되게 형성된다. 즉, 본체(100)는 상측판부, 하측판부, 좌측판부, 우측판부, 전면판부, 후면판부를 포함하되, 전면판부는 상부와 하부의 각 일부분을 제외하고 개구된다(도 1을 기준으로 함). 본체(100)의 전면판부의 개구된 부분을 개폐하는 도어(110)가 본체(100)의 전면판부에 구비되되, 도어(110)의 일측이 본체(100)의 전면판부의 일측에 힌지 결합됨이 바람직하다.
제논 램프(200)는 본체의 챔버(C) 중앙부에 위치하여 자외선을 발생시킨다. 제논 램프(200)는 구 형상으로 형성된다. 제논 램프(200)는 럭비공 형상으로 형성될 수도 있다. 제논 램프(200)의 일예로, 도 3에 도시한 바와 같이, 제논 램프(200)는 구 형상의 석영구(210)와, 석영구(210) 내부에 위치하는 필라멘트(220)와, 석영구(210)의 양단부에 각각 구비되어 필라멘트(220)의 양단부에 연결되는 단자유닛(230)을 포함한다. 제논 램프(200)는 본체의 챔버(C) 가운데 위치하도록 본체의 챔버(C) 상측면에 결합된다. 석영구(210)는 럭비공 형상으로 형성될 수도 있다. 제논 램프(200)는 전원을 공급하는 전원장치(미도시)가 연결된다.
시편거치대(300)는 제논 램프(200)를 감싸도록 본체의 챔버(C) 내에 회전 가능하게 구비되며, 시편(P)들이 거치된다. 시편거치대(300)의 일예로, 시편거치대(300)는 내부 공간을 형성하도록 다면체 형상으로 이루어진다. 예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 시편거치대(300)를 정면으로 볼 때 수직 방향으로 3개의 영역으로 구획되고 중간영역은 사각형의 사각링(310)이 복수 개 연속적으로 연결되고, 상부영역 또한 사각형의 사각링(310)이 복수 개 연속적으로 연결되고 각 사각링(310)들은 위쪽 중심으로 경사지게 위치한다. 하부영역 또한 사각형의 사각링(310)들이 복수 개 연속적으로 연결되고 각 사각링(310)들은 아래쪽 중심으로 경사지게 위치한다. 시편거치대(300)의 상부는 제논 램프(200)가 삽입되도록 개구된다. 시편거치대(300)를 구성하는 사각링(310)들에 각각 시편(들)이 거치된다.
구동유닛(400)은 시편거치대(300)와 본체 챔버(C)의 하면 사이에 구비되어 시편거치대(300)를 회전시킨다. 구동유닛(400)의 일예로, 도 5에 도시한 바와 같이, 구동유닛(400)은 회전모터(410)와, 회전모터(410)의 모터축과 시편거치대(300)의 하단부를 연결하는 연결유닛(420)을 포함한다. 연결유닛(420)은 감속기를 포함하는 것이 바람직하다. 시편거치대(300)의 하단부에 연결부(320)가 구비되고 그 연결부(320)에 연결유닛(420)이 연결됨이 바람직하다.
분사노즐(500)들은 본체의 챔버(C) 상부에 위치하여 순수를 시편거치대(300)에 거치되는 시편들에 분사한다. 분사노즐(500)들은 시편거치대(300)의 내부에 위치하는 것이 바람직하다.
순수공급장치(600)는 분사노즐(500)들에 순수를 공급한다. 순수공급장치(600)의 일예로, 순수공급장치(600)는 순수가 저장되는 순수탱크(610)와, 순수탱크(610)와 연결되는 외측 순수공급관(620)과, 외측 순수공급관(630)에 연결되어 시편거치대(300)의 내부에 위치하며 분사노즐(500)들이 각각 연결되는 복수 개의 내측 순수공급관(530)들과, 외측 순수공급관(620)에 연결되는 펌프(미도시)와, 외측 순수공급관(620)에 장착되어 순수의 유동을 차단하거나 공급하는 밸브유닛(미도시)을 포함한다. 외측 순수공급관(620)은 본체(100)의 상측판부측에 위치하는 것이 바람직하다. 내측 순수공급관(530)들은 각각 시편거치대(300)의 내면과 상응하도록 곡선 형태로 형성되며, 내측 순수공급관(530)들은 시편거치대(300)의 중심선을 기준으로 원주 방향으로 일정 간격을 두고 위치한다. 내측 순수공급관(530)에는 분사노즐(500)들이 일정 간격을 두고 연결된다. 내측 순수공급관(530)들의 안쪽으로 제논 램프(200)가 위치한다. 즉, 제논 램프(200)가 내측 순수공급관(530)들의 내측에 위치한다. 내측 순수공급관(530)들에 각각 연결되는 분사노즐(500)들의 각 분사 방향은 시편거치대(300) 방향으로 향하도록 위치한다. 도면에서는 내측 순수공급관(530)들이 네 개인 경우에 대하여 도시되어 있다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 분사노즐(500)들이 시편거치대(300)의 외측에 위치할 수도 있다. 이와 같은 경우, 내측 순수공급관(530)들이 시편거치대(300)의 외측에 각각 위치하되, 원주 방향으로 서로 간격을 두고 위치한다. 분사노즐(500)들은 외측에 위치하는 순수공급관들에 각각 연결된다.
또한, 분사노즐(500)들은 시편거치대(300)의 외측과 내측에 각각 위치할 수도 있다.
자외선센서는 제논 램프(200)에서 발생되는 자외선의 광세기를 감지한다. 자외선센서는 시편거치대(300)에 놓여지는 시편의 옆에 위치하는 것이 바람직하다.
습도센서(S2)는 본체(100)의 챔버(C)에 위치하여 본체(100)의 챔버(C) 내부의 습도를 감지한다. 습도센서(S2)는 시편거치대(300)에 놓여지는 시편(P)의 옆에 위치하는 것이 바람직하다.
온도센서(S1)는 본체(100)의 챔버(C)에 위치하여 본체(100)의 챔버(C) 내부의 온도를 감지한다. 온도센서(S1)는 시편거치대(300)에 놓여지는 시편(P)의 옆에 위치하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기의 작용과 효과를 설명한다.
먼저, 도어(110)를 오픈시킨 상태에서 구동유닛(400)를 이용하여 시편거치대(300)를 회전시키면서 시편거치대(300)의 사각링(310)들에 각각 시편(P)을 거치한다. 이때, 시편(P)들의 수에 따라 시편거치대(300)의 적절한 위치에 시편(P)들을 거치하게 된다. 시편거치대(300)에 시편(P)들을 거치한 다음 도어(110)를 닫는다. 도어(110)를 닫아 본체(100)의 챔버(C)를 밀폐시킨 다음 제논 램프(200)에 전원을 공급하여 제논 램프(200)에서 자외선을 발생시킨다. 구형 또는 타원형 제논 램프(200)에서 발생되는 자외선은 시편거치대(300)의 내측 전체로 조사되면서 시편거치대(300)에 거치된 시편(P)들에 조사된다. 그리고, 순수공급장치(600)의 펌프를 작동하고 밸브유닛을 오픈시켜 순수탱크(610)의 순수를 외측 순수공급관(620)과 내측 순수공급관(530)들을 통해 분사노즐(500)들에 공급된다. 분사노즐(500)들에 공급되는 순수는 분사노즐(500)들을 통해 시편거치대(300)에 거치된 시편(P)들에 분사된다. 시편(P)들에 자외선을 조사하는 작동과 시편(P)들에 순수를 분사하는 작동은 동시에 하거나 선택적으로 할 수 있다. 자외선센서는 제논 램프(200)에서 발생되는 광세기를 감지하며, 자외선센서의 감지로 인하여 제논 램프(200)에서 균일한 광세기가 발생되도록 전원장치를 제어하게 된다.
본 발명은, 인공 광원인 제논 램프(200)가 챔버(C)의 중앙에 위치하고 챔버(C)의 중앙에 제논 램프(200)를 감싸도록 다면체 형상(또는 구 형상)의 시편거치대(300)가 구비되어 그 시편거치대(300)에 시편(P)들이 거치되고 시편거치대(300)가 구동유닛(400)에 의해 회전하게 되므로 제논 램프(200)에서 발생되는 자외선이 시편거치대(300)에 거치된 시편(P)들에 균일하게 조사될 뿐만 아니라 분사노즐(500)들에서 분사되는 순수가 시편거치대(300)에 거치된 시편(P)들에 균일하게 분사된다.
또한, 본 발명은, 시편(P)이 거치되는 시편거치대(300)가 다면체 형상(또는 구면 형상)으로 이루어지고 그 시편거치대(300)가 회전 가능하게 되므로 시편거치대(300)에 시편(P)들을 거치하기가 편리하게 되고, 또한, 시편거치대(300)가 다면체 형상 또는 구 형상으로 이루어져 구조가 간단하게 된다.
본 발명은 습도센서(S2)와 온도센서(S1)가 각각 본체 챔버(C)의 내부에 위치하되, 시편(P) 옆에 위치하도록 설치되어 습도센서(S2)에 의해 감지되는 습도와 온도센서(S1)에 의해 감지되는 온도가 시편(P)에 작용하는 습도와 온도를 그대로 측정하게 되어 측정 정확도를 높이게 된다.
또한, 본 발명은 자외선센서가 본체 챔버(C)의 내부에 위치하되, 시편(P) 옆에 위치하도록 설치되어 제논 램프(200)에서 발생되는 광세기를 감지하게 되므로 제논 램프(200)에서 일정한 에너지가 유지될 수 있도록 전원장치를 제어하여 자외선에너지량이 균일하게 되도록 제어할 수 있게 된다. 이로 인하여, 시편(P)들 전체에 대하여 균일한 에너지를 가하게 되어 시편(P)들의 측정 신뢰성을 높이게 된다.
100; 본체 200; 제논 램프
300; 시편거치대 400; 구동유닛
500; 분사노즐 600; 순수공급장치

Claims (6)

  1. 내부에 챔버가 구비된 본체;
    상기 본체의 챔버 중앙부에 위치하며, 구형 또는 럭비공 형상으로 형성되어 자외선을 발생시키는 제논 램프;
    상기 제논 램프를 감싸도록 상기 본체의 챔버 내에 회전 가능하게 구비되며, 시편들이 거치되는 시편거치대;
    상기 시편거치대와 본체 챔버의 하면 사이에 구비되어 상기 시편거치대를 회전시키는 구동유닛;
    상기 본체의 챔버 상부에 위치하여 순수를 분사하는 분사노즐들;
    상기 분사노즐들에 순수를 공급하는 순수공급장치;
    상기 제논 램프에서 발생되는 자외선의 광세기를 감지하는 자외선센서; 및
    상기 본체의 챔버 내부에 위치하는 습도센서 및 온도센서;를 포함하며,
    상기 시편거치대는 정면으로 볼 때 수직 방향으로 3개의 영역으로 구획되고 중간영역은 사각형의 사각링이 복수 개 연속적으로 연결되어 각 사각링들에 시편이 거치되고, 상부영역은 사각형의 사각링이 복수 개 연속적으로 연결되되, 각 사각링들은 위쪽 중심으로 경사지게 위치하여 각 사각링들에 시편이 거치되며, 하부영역은 사각형의 사각링들이 복수 개 연속적으로 연결되되, 각 사각링들은 아래쪽 중심으로 경사지게 위치하여 각 사각링들에 시편이 거치되며,
    상기 순수공급장치는 순수가 저장되는 순수탱크와, 상기 순수탱크와 연결되는 외측 순수공급관과, 상기 외측 순수공급관에 연결되어 상기 시편거치대의 외측에 위치하되, 원주 방향으로 간격을 두고 위치하는 복수 개의 내측 순수공급관들과, 상기 외측 순수공급관에 연결되는 펌프와, 상기 외측 순수공급관에 장착되어 순수의 유동을 차단하거나 공급하는 밸브유닛를 포함하며,
    상기 내측 순수공급관들은 각각 상기 시편거치대의 외면과 상응하도록 곡선 형태로 형성되며, 상기 내측 순수공급관들에 각각 상기 분사노즐들이 구비되되, 상기 분사노즐들의 각 분사 방향은 상기 시편거치대 방향으로 향하도록 위치하는 것을 특징으로 하는, 펄스자외선을 이용한 내후성 시험기.
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