KR20060095952A - 빛과 부식성분에 대한 물질의 저항성을 측정하기 위한 방법및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 촉진 내후성 시험 장치는 테스트 챔버, 램프(16), 분사기(17, 18), 및 시편 지지대(14)로 이루어진다. 상기 램프는 UV 방사를 방출할 수 있고 상기 방사를 시편 지지대로 향하게 할 수 있다. 상기 분사기는 관련된 액체 공급원과 연결되는데 물이나 산 또는 이 두가지 모두를 분사한다. 상기 시편 지지대는 상기 테스트 챔버 내에서 상기 램프 및 분사기의 아래에 설치된다.

Description

빛과 부식성분에 대한 물질의 저항성을 측정하기 위한 방법 및 장치{Method and Apparatus for Determining the Resistance of Materials to Light and Corrosives}

배경기술

제품은 기후에 의하여 손상될 수 있다. 이러한 손상은 몇 가지만 언급하자면 색바램, 황변, 색변화, 강도 저하, 깨짐, 산화, 광택 저하, 크래킹(cracking), 헤이징(hazing) 및 흐려짐(chalking)을 들 수 있다. 태양광선에 의하여 이러한 제품 손상이 발생될 수 있지만, 산성비와 같은 비에 의해서도 손상될 수 있다.

대부분의 자동차에는 금속 또는 플라스틱의 도색된 기판 위에 투명한 코팅이 되어 있다. 자동차 코팅에 대한 손상은 산성비에 의해 일어날 수 있다. "물 얼룩" 식각(蝕刻)부는 산성비가 내리고 기온이 높은 장소에서 일어나는 산 촉매화 가수분해반응으로부터 생성될 수 있다. 식각부는 물질이 코팅 표면으로부터 손상될 때 형성된다. 충분한 결합이 파괴되면, 중합체 분자 또는 절편은 코팅의 나머지 부분으로부터 떨어져 나가고 세척되어 없어진다.

자동차 투명 코팅의 식각 저항성을 예측하기 위한 실험 기술을 개발하고자 하는 시도가 다양하게 이루어져 왔다. 촉진 내후성 시험 장치는 코팅된 기판에 대한 기후의 영향을 예측하기 위하여 개발되어 왔다. 이러한 촉진 내후성 시험 장치 는 시편이 위치하는 테스트 챔버를 포함한다. 종래의 촉진 내후성 시험 장치는 코팅 기판 상에 대한 산성비 및 태양광의 영향을 정확하게 모사(simulation)하지는 못하였다. 따라서, 이러한 장치 내에서 시험 시편의 성능을 시험하기 위한 방법뿐만 아니라 내후성 시험 장치를 제공할 필요성이 대두되었다.

발명의 요약

촉진 내후성 장치가 산성비의 존재 하에 식각 저항을 참조로 하여 설명되고 있지만, 하기 설명될 장치는 산성비에 대한 시험 시편에 제한되는 것은 아니다. 상기 장치는 나무, 지붕, 섬유, 잉크, 접착제, 방수제, 포장, 플라스틱, 금속 등을 포함한 다양한 제품에 빛 및/또는 부식성 용액의 효과를 검증하는데 사용될 수 있다. 아래 기술될 내후성 시험 장치는 다양한 응용범위를 가지며, 첨부된 특허청구범위의 범위에 의하여만 제한될 뿐이다.

촉진 내후성 시험 장치는 테스트 챔버, 램프, 분사기, 및 시편 지지대로 이루어진다. 상기 램프는 UV 방사를 생성할 수 있으며 상기 방사를 상기 시편 지지대로 향하게 할 수 있다. 상기 분사기는 물 또는 산성 용액, 혹은 이 둘 모두를 방사하도록 관련된 액체 공급원에 연결된다. 상기 시편 지지대는 상기 테스트 챔버 내에서 상기 램프 및 분사기 아래에 설치된다. 상기 시편 지지대는 시험 시편이 최소한 실질적으로 수평인 배향으로 지지하도록 설정된다.

본 발명에서는 촉진 내후성 장치 내에서 시험 시편 상의 부식성 용액의 효과를 생성하는 방법도 제공된다. 상기 방법은 시험 시편을 상기 시편 지지대 상에 최 소한 실질적으로 수평이 되도록 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 시험 시편을 습윤시키는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 방사가 상기 시험 시편에 접촉하도록 상기 램프로부터 방사를 선택적으로 방출하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 시험 시편을 제어 건조시키는 단계를 포함한다.

본 발명에서는 촉진 내후성 장치 내에서 시험 시편을 촉진 내후성 환경을 만드는 방법이 제공된다. 상기 방법은 시험 시편을 상기 테스트 챔버 내에 위치시키고, 측정하고자 하는 방사도를 선택하고, 측정하고자 하는 챔버 기온을 선택하고, 측정하고자 하는 블랙 패널 온도를 선택하고, 측정하고자 하는 챔버 상대 습도를 선택하고, 상기 블랙 패널 온도를 감지하고, 상기 챔버 기온을 감지하고 그리고 상기 챔버 상대 습도를 감지하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 감지된 블랙 패널 온도를 상기 측정하고자 하는 블랙 패널 온도와 비교하는 단계를 더 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 감지된 챔버 기온을 상기 측정하고자 하는 챔버 기온과 비교하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 이미 언급된 비교 단계에 응답하여 상기 송풍기 시스템을 조절하는 단계를 포함한다.

도면의 간단한 설명

도 1은 촉진 내후성 장치의 개략도이다.

도 2는 상대 습도 제어와 투명성을 위해 제거되는 몇몇 성분을 포함하는 도 1의 촉진 내후성 장치의 개략도이다.

도 3은 도 1의 촉진 내후성 장치에 사용되는 다중 송풍기 제어기를 나타낸 개략도이다.

도 4는 도 1의 촉진 내후성 장치에 사용되는 다중 송풍기 시스템을 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5는 도 1의 촉진 내후성 장치에 사용되는 다중 송풍기 시스템을 제어하는 다른 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 6은 도 1의 촉진 내후성 장치에 사용되는 다중 송풍기 시스템을 제어하기 위한 다른 구체예를 나타낸 흐름도이다.

도 7은 도 1의 촉진 내후성 장치에 사용되는 배관에 대한 개략도이다.

도 8은 개시된 방법에 의하여 시험 시편 상에 형성된 복수의 방울(droplet)을 갖는 시험 시편을 나타낸 것이다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

촉진 내후성 장치(10)는 하기에 자세히 설명할 다수의 다양한 성분 및 시스템을 포함하거나 이들과 연결될 수 있는 테스트 챔버(12)를 포함한다. 상기 촉진 내후성 장치(10)는 상기 챔버(12) 내에 위치하는 시편 지지대(14), 시편 지지대(14)로 빛을 직접 조사하는 램프(16), 및 유체를 시편 지지대(14)로 분사하는 유체 분사기(18, 20)를 포함한다.

상기 테스트 챔버(12)는 복수 개의 테스트 샘플을 취할 수 있도록 충분한 크기를 가진다. 테스트 챔버(12)는 또한 램프(16)와 상기 유체 분사기(18, 20)로 연결되는 배관을 수용하기에 충분한 크기를 가질 수 있다. 테스트 챔버는 또한 유체 분사기(18, 20)와 시험 시편과의 적절한 공간이 확보될 정도로, 또한 램프(16)와 시험 시편 사이에 적당한 공간이 확보될 정도로 큰 크기를 가질 수 있다. 적절한 공간은 시험 시편 상에 보다 균일한 방사(radiation) 및 액체의 분포를 갖도록 하는 것이다.

시편 지지대(14)는 램프(16) 및 유체 분사기(18, 20)의 하부에 위치한다. 시편 지지대는 복수의 시편을 취하기에 충분히 큰 랙(rack)이나 트래이(tray)일 수 있다. 시편 지지대는 바람직하게 샘플에 액체 흐름이 지나가는 것을 방해하고 상부를 향하도록 뻗은 측벽을 포함하지 않는다. 대신에, 시편 지지대는 시편이 건조될 때 시편이 액체 속에 잠겨있지 않도록 여분의 액체가 시편 속을 자유로이 흘러 나갈 수 있도록 하기 위한 배출구를 포함한다. 시편 지지대는 시험 시편이 실질적으로 평면인 배향(orientation)이 되도록 설계되어 있다. 이 실질적으로 평면인 배향은 바람직하게 수평면으로부터 15도 이하를 말하며, 더욱 바람직하게는 10도 이하를 말한다. 이러한 평면 배향은 자동차의 후드, 지붕, 또는 트렁크의 배향을 모사(simulation)하는데 유리하다. 수평인 배향은 시험 시편 상의 물방울 형성을 증진시키는데, 이는 물방울이 적절한 위치에서 건조되기에 비가 그와 같은 실질적으로 수평면 표면을 흘러나가지 못한다는 점에서 차량의 후드, 지붕 또는 트렁크를 보다 정확하게 모사할 수 있다. 시편 지지대는 고정시키거나 회전시키는 것과 같이 움직이도록 할 수 있다.

램프(16)는, 크세논(xenon) 램프 또는 다른 적절한 램프일 수 있는데, 반사경(22) 및 적외선 거울(24)에 근접하여 설치된다. 더욱이, 램프(16)는 태양광에 의 해 방출되는 스펙트럼을 모사하기 위해 필터(26)를 사용하여 필터링될 수 있다. 이러한 필터 및 필터 시스템은 본 발명의 기술분야에서 잘 알려져 있는 것이다. 하나의 램프가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 복수의 램프(16)도 사용될 수 있다.

방사도 제어기(28)는 램프(16)의 출력을 조절한다. 상기 방사도 제어기(28)는 출력을 조절하기 위하여 램프(16)에 공급되는 전력량을 제어하는 조광기를 포함할 수 있다. 방사도 제어기(28)는 램프(16)와 방사도 센서와 통신하는데, 램프(30)의 방사도 센서는 테스트 챔버(12) 내의 빛의 양을 측정하고 이 정보를 방사도 제어기(28)에 제공한다. 방사도 제어기(28)는 입력 제어 패널(도시되지 않음)을 통해 사용자가 설정한 값에 따라 램프의 출력을 조절할 수 있다. 방사도 제어기 및 입력 제어 패널을 포함하는 촉진 내후성 장치는 예를 들어 본 명세서에 통합되는 내용으로서 참조하는 미국특허 제5,206,518호에 예시되어 있다.

안정기(32)는 램프(16)에 공급되는 전력을 제어한다. 상기 안정기(32)는 램프(16)에 전력이 얼마동안 공급되는지 제어하기 위한 스위치 및 타이머 메커니즘(34)을 통해 램프(16)와 통신할 수 있다. 안정기(32)는 또한 사용자의 입력에 응답하여 램프에 공급될 전력을 제어하기 위해 방사도 제어기(28)와 통신한다. 상기 스위치 및 타이머 메커니즘(34)을 사용함으로써, 램프(16)는 주기를 이룰 수 있는데, 다시 말하면 밤 또는 낮의 조건을 모사하기 위해 램프가 꺼졌다 켜지도록 할 수 있다. 상기 스위치 및 타이머 메커니즘(34)은 사용자가 특정의 주기 시간을 설정할 수 있도록 입력 패널(도시되지 않음)로부터의 입력을 수신할 수 있다.

시험 시편이 방사에 노출되는 것뿐만 아니라, 시편은 부식성 용액에도 접촉 되도록 할 수 있다. 두개의 분사기(18, 20)가 도시되어 설명되고 있지만, 하나의 분사기 또는 복수의 분사기가 제공될 수 있다. 시편을 습윤시키는 것에 대하여 스프레이 액체를 시편에 분사하는 장치를 참조로 설명할 것이지만, 시편은 공지의 방법에 의하여 젖도록 할 수 있다. 예를 들어, 시편을 측벽을 갖는 트래이 내에 위치시킬 수 있으며, 시편을 습윤시키기 위해 용액을 트래이 내로 공급할 수 있다.

도 7을 참조하면, 제1 분사기(18)는 염기성 용액, 염분, 유기물, 및 다른 화학물질을 포함하는 부식성 용액뿐만 아니라 산성비를 모사하기 위한 산성 용액을 포함하는 부식성 용액 공급원과 유체를 전달하도록 연결된 상태에 있다. 제2 분사기(20)는 일반적인 수돗물, 증류수뿐만 아니라 탈이온 수돗물을 포함하는 "깨끗한" 물 공급원과 유체를 전달하도록 연결된 상태에 있다. 제1 분사기는 자유단에 연결된 스프레이 노즐(36)을 구비하는 스프레이 바 조립체를 포함한다. 유사하게, 제2 분사기는 자유단에 연결된 스프레이 노즐(38)을 구비하는 스프레이 바 조립체를 포함한다. 상기 노즐(36, 38)은 노즐을 통한 액체의 흐름을 조절하는 밸브(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있다. 하나의 구체예에서, 노즐(36, 38)은 안개를 분사한다. 이 안개는 물방울이 시험 시편 상에 원하는 직경을 형성하도록 시험 시편 위에 충분한 시간동안 분사될 수 있다.다른 구체예에서, 노즐(36, 38)은 폭풍우에서의 물방울 크기와 유사하게 시험 시편 위에 떨어지도록 큰 물방울을 방출하도록 적용할 수 있다. 상기 노즐은 또한 안개와 큰 물방울 사이의 크기로 액체를 분사하거나, 또는 수도꼭지와 같이 흐름을 제공하도록 조정될 수 있다. 타이머(40)는 각 분사기가 액체를 분사하는 시간과 분사 간격 시간을 제어하기 위하여 각 분사기(18, 20) 에 연결되어 있다. 상기 타이머(40)는 사용자가 분사기가 액체를 분사하는 시간과 분사 간격 시간을 입력할 수 있도록 입력 패널(도시되지 않음)과 연결될 수 있다. 또한, 각 노즐의 밸브(도시되지 않음)는 노즐을 통하여 분사되는 물방울의 크기를 제어하기 위해 입력 패널과 연결될 수 있다.

부식성 용액의 흐름을 설명하면, 용기(42)는 부식성 용액을 저장한다. 상기 용기(42)는 파이프(46)을 통하여 펌프 조립체(44)와 연결된다. 상기 펌프 조립체(44)는 체크 밸브(50) 및 제1 분사기(18)를 향하는 파이프(48)를 통해 부식성 용액을 펌핑한다. 제1 분사기(18)는 노즐(36)을 포함하는데, 이 노즐은 테스트 챔버(12) 내에 위치한다. 부식성 용액이 흐르는 경로 내의 상기 파이프 및 구성요소들은 부식성 용액이 흘러도 부식되지 않는 적절한 물질로 이루어진다.

물 공급원(도시되지 않음)으로부터 물의 흐름을 설명하면, 물은 파이프(52)를 통해 지나가고 물 유입 밸브(56)를 통해 물 필터(54)를 통해 흐른다. 상기 물은 물 필터(54)에서 여과되고 파이프(58)를 지나간다. 파이프(58)는 T자관(62)에 연결되는데, 파이프(64)는 T자관(62)의 한 출구에 연결되고, 흐름 스위치(66)은 T자관(62)의 다른 출구에 연결된다. 상기 흐름 스위치(66)는 그것을 지나가는 물의 양을 제어하여, 과량의 물을 T자관(62)을 통해 파이프(64)로 보낸다. 파이프(64)는 파이프(72)를 통해 물 공급 조립체(68)에 연결된다. 상기 흐름 스위치(66)는 유량계(74)와 연결된다. 상기 유량계(74)는 상기 제2 분사기(20)로 유입되는 물의 양을 측정한다. 상기 유량계(74)는 파이프(78)를 통해 솔레노이드 밸브(76)와 연결된다. 솔레노이드 밸브(76)는 압력 조절기(82)와 파이프(84)를 통해 연결된다. 압력 게이 지(86)는 압력 조절기(82)를 통해 흐르는 물의 압력을 측정하기 위해 제공된다. 상기 압력 조절기(82)는 제2 분사기(20)로 유입되는 물의 압력을 조절한다. 상기 압력 조절기(82)는 체크 밸브(92)를 통해 상기 제2 분사기(20)와 연결되는 파이프(88)와 연결된다. 상기 제2 분사기(20)는 노즐(38)을 포함하는데, 이 노즐은 테스트 챔버(12) 내에 위치한다.

상기 챔버(12)는 챔버 내의 액체를 제거하기 위한 배출구(94)를 포함한다. 상기 배출구(94)는 파이프(96)와 연결되어 있다. 상기 파이프(96)는 배출 파이프(98)와 커플링(102)을 통해 연결되어 있다. 상기 드레인 파이프(98)는, 제1 출구를 통해 유출 파이프(106)와 연결되고 제2 출구를 통해 물 공급 조립체(68)와 연결되는 T자관(104)과 연결된다. 상기 물 공급 조립체는 파이프(108)를 통해 하기에 자세히 설명될 가습장치에 물을 공급한다.

테스트 챔버(12) 내에서 시편의 건조를 제어하기 위해, 테스트 챔버 내의 공기 상태를 제어하기 위한 조절 시스템이 제공된다. 상기 조절 시스템의 한 구체예로 테스트 챔버(12)에 연결된 다중 송풍기를 포함하여 도시되어 있다. 그렇지만, 다른 조절 시스템, 예를 들어 하나의 송풍기와 댐퍼(damper)를 갖는 시스템은 또한 테스트 챔버(12) 내에서 공기 상태를 제어하는데 사용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 촉진 내후성 장치(10)는 신선 공기 송풍기(112)를 포함하는데, 이는 공기 또는 신선 공기를 신선 공기 유입구(114)를 통해 공기 혼합 덕트(116)로 유입시킨다. 신선 공기는, 습도 제어기(120)에 의하여 제어되는 가습 장치(118)가 필요한 만큼의 습도를 공기에 첨가시키는 곳인 공기 혼합 덕트(116)를 통 해 이동한다. 필요하다면, 공기 가열기(122)는 공기가 챔버 유입 덕트(124)로 흘러들어가기 전에 공기의 온도를 상승시킨다. 도 2에서 복수개의 화살표는 촉진 내후성 장치를 통해 흐르는 공기 흐름의 패턴을 설명하기 위한 것이다.

선택적으로, 제1 기온 센서(126)는 테스트 챔버(12)로 흐르기 전에 공기 온도를 측정하는데, 그 자세한 작동은 하기에 상세히 설명될 것이다. 공기는 테스트 챔버 내로 흘러 들어가고, 하나 또는 그 이상의 샘플(132)은 시편 지지대(14) 상에 위치한다. 바람직하게, 블랙 패널 온도(136) 센서가 상기 시편 지지대(14) 위에 위치한다.

시편 지지대(14) 주변을 흘러간 다음에, 공기는 테스트 챔버(12)의 외부로 흘러가고 배출 덕트(140)로 흘러 들어가는데, 이 배출 덕트에서 제2 챔버 기온 센서(142) 및 챔버 습도 센서(144)가 배출 공기 온도와 상대 습도 또는 습구 온도를 측정한다. 여기서, 재순환 공기 송풍기(146)는 선택적으로 배출 덕트로부터 공기의 일부를 공기 혼합 덕트(116) 속으로 재순환 공기 유입구(148)를 통해 보내며, 여기서 신선 공기 송풍기(112)에 의하여 신선 공기가 유입된 채로 시스템을 통해 다시 순환하도록 혼합한다. 재순환 공기 송풍기(146)를 통해 시스템으로 다시 돌아오지 않는 공기는 배출구(150)를 통해 시스템 밖으로 흘러 나간다. 하기에 상세히 설명하는 바와 같이, 송풍기 제어기(152)는 챔버 공기와 블랙 패널 온도 모두를 제어하기 위하여 신선 공기 송풍기(112) 및 재순환 공기 송풍기(146)의 속도를 제어한다. 도 2는 2개의 공기 송풍기를 포함하는 한 구체예에 대하여 설명하고 있지만, 본 내후성 장치는 다른 다중-송풍기 시스템 또는 위에 언급한 단일 송풍기 및 댐퍼를 포 함할 수 있다.

상기 내후성 장치(10) 내에서 시험을 수행하기 전에, 작업자는 적용가능한 시험 파라미터를 구체화 또는 설정한다. 바람직하게, 측정하고자 하는 방사도(IRR_SP) 및 (i) 측정하고자 하는 블랙 패널 온도(BPT_SP), 및 (ii) 측정하고자 하는 챔버 기온(CAT_SP) 중 최소한 하나가 설정된다. 또한, 측정하고자 하는 상대 습도(RH_SP)는 수행될 시험에서 필요하다면 작업자에 의하여 선택될 수 있다. 일단 CAT 및 BPT 중의 하나만 결정되면, 다른 하나는 공식에 의해 또는 측정표에 의하여 결정된다는 점을 이해하여야 한다.

기계전문가들은 램프(16)로부터의 방사에 의한 열효과 때문에 실제 챔버 기온(CAT)을 테스트 챔버(12) 내에서 직접 측정할 수 없다는 것을 알게될 것이다. 따라서, 챔버 기온은 제2 챔버 기온 센서(142)를 사용하여 통상 챔버 출구에서 측정된다. 대신, 실제 챔버 기온이나 건구 온도는 테스트 챔버 유입구에 위치하는 제1 챔버 공기 센서(126)로부터 평균 온도를 읽어 들여 측정되고, 제2 챔버 기온 센서(142)는 챔버 유출구에 위치한다. 제1 및 제2 챔버 기온 센서로부터 온도의 가중치 또는 단순 평균 중의 어느 하나를 사용할 수 있음을 이해하여야 한다.

하나의 구체예에서, 블랙 패널 온도 센서(136)는 하나의 비단열 블랙 패널 센서를 포함하는데, 이는 실제 블랙 패널 온도(BPT)를 측정한다. 대신에, 블랙 패널 온도 센서(136)는 실제 블랙 표준 온도(BST)를 측정하는 단열된 블랙 패널 센서를 포함한다. 아래 설명될 제어 방법에서, BPT와 BST는 수행될 내후성 시험의 필요 사항에 따라서 상호 호환성 있게 사용될 수 있다. 하나의 구체예에서, 챔버 습도 센서(144)는 종래의 상대 습도 센서를 포함한다. 다른 구체예에서, 상대 습도는 건구 온도를 제공하는 챔버 기온 센서(126, 142) 중의 하나 또는 모두로부터 측정한 온도와 함께, 계산되거나 습구 온도 센서로부터 측정치를 찾을 수 있다.

도 3을 참조하고, 계속하여 유사한 참조번호가 유사한 구성요소를 지칭하는 도 2를 참조하면, 송풍기 제어기(152)는 BPT_SP 및 CAT_SP와 같은 측정하고자 하는 온도 파라미터를 수신하고 저장하는 셋 포인트 수단(170)을 포함한다. 비교 프로세서(174)는 측정하고자 하는 시험 파라미터를 제1 및 제2 CAT 센서(126, 142)와 BPT 센서(136)로부터의 CAT값 및 BPT값과 함께 셋 포인트 수단(170)으로부터 수신한다. 하기에 상세히 설명하는 바와 같이, 비교 프로세서(174)는 측정하고자 하는 시험 파라미터와 측정된 시험 파라미터를 비교하고, 그리고 모터 제어기 신호를 한 쌍의 모터 제어기(176, 178)로 보내는데, 이 모터 제어기들은 신선 공기 송풍기(112) 및 재순환 공기 송풍기(146)의 날개 속도를 차례로 제어한다.

도 4를 참조하면, 일단 내후성 장치가 작동하면, 방사도가 설정되고(200), 램프 안정기(32)(도 1)에 의하여 종래의 방법에 의해 IRR_SP로 제어된다. 상기 안정기(32)는 램프(16)로 전달되는 전력을 제어하며, 스위치 및 타이머 메커니즘(34)과 연결되어 있다. 따라서, 램프(16)가 켜져있는 시간은 램프의 방사도뿐만 아니라 낮 또는 밤 주기를 모사하도록 순환될 수 있다.

도 4를 참조하면, 도 2에서 설명된 두개의 송풍기 구체예는 송풍기 제어기 (152)에 의하여 제어된다. 블랙 패널 온도(BPT) 및 챔버 기온(CAT)은 모두 주어진 시험을 위해 설정된다(210, 220). 공기가 시스템을 통해 순환할 때, BPT가 측정되며(230) BPT가 설정값 BPT_SP 이상의 값인지를 판단하기 위해 설정값과 비교한다(250). 만일 BPT가 설정값 이상이면, 신선 공기 송풍기의 속도는 온도 상승을 보상하기 위하여 증가된다(270). 즉, 더 많은 신선 공기가 신선 공기 송풍기에 의해 신선 공기 유입구를 통해 공기 혼합 덕트로 유입된다.

동시에, 챔버 기온(CAT)이 측정되고(240), CAT 설정값 CAT_SP와 비교된다(260, 280). 보다 구체적으로, CAT가 상기 설정값 이상인 경우, 재순환 송풍기의 속도는 감소된다(290). 나아가, CAT가 설정값보다 작은 경우(280)에는, 공기 가열기가 작동한다(295). 이러한 구체예에서는 두 개의 송풍기가 두 개의 자동 폐루프 시스템과 같이 송풍기 제어기에 의하여 제어된다는 점을 주목해야 한다. 다시 말하면, 신선 공기 송풍기의 속도(S_F)는 BPT를 제어하고 그에 의하여 결정된다. 반면, 재순환 공기 송풍기의 속도(S_R)는 CAT를 제어하고 그에 의하여 결정된다. 대신에, 송풍기 제어기는, S_F가 CAT를 제어하고 그에 의하여 결정되는 두 개의 자동 폐루프 시스템과 같이, 두 개의 송풍기를 제어한다. 이러한 구체예에서, 측정된 온도가 증가할 때, 각각의 송풍기의 속도는 증가한다. 이러한 구체예에서, 공기 가열기는 CAT에 대한 추가적인 범위를 제공하기 위하여 신선 공기 송풍기와 연결되어 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 다른 구체예에서, 송풍기 제어기는 하나의 폐루프 시스템과 같이 두 개의 송풍기 속도를 제어하기 위한 두개의 출력을 가지고 두 개의 송풍기를 제어한다. 이러한 구체예에서, 전체 송풍기 속도(S_TOTAL=S_F+S_R)는 블랙 패널 온도(BPT)를 제어하고 그에 의하여 결정되는데, 신선 공기의 분율(R_FRESH=S_F/S_TOTAL) 또는 유사한 중량비는 챔버 기온(CAT)을 제어하고 그에 의하여 결정된다.

처음에는, 측정하고자 하는 방사도가 설정된다(300). 또한, 설정하고자 하는 BPT 및 CAT가 설정된다(310, 320). 측정된 BPT(330)는 설정된 BPT와 비교된다(340). 또한, CAT가 측정되고(350) CAT 설정값과 비교된다(360). 이러한 구체예에서, BPT가 설정값에 있고 CAT가 설정값보다 작을 경우, 신선 공기 분율 R_FRESH는 감소하는(370) 반면에, 전체 송풍기 속도 S_TOTAL은 일정하게 유지된다. 다시 말하면, 신선 공기 송풍기의 속도는 감소하는 반면, 재순환 공기 송풍기의 속도는 증가한다. 만일 BPT가 설정값보다 작고 CAT는 설정값과 같거나 큰 경우, 신선 공기 분율은 일정한 반면 전체 송풍기 속도는 감소한다(380). 다시 말하면, 신선 공기 송풍기 속도와 재순환 공기 송풍기 속도 모두 감소한다. 이러한 구체예에서 공기 가열기가 가능한 온도 범위를 증가시키기 위해 사용될 수도 있다.

도 6을 참조하면, 다른 구체예에서 전체 송풍기 속도 S_TOTAL은 BPT를 제어하고 그에 의하여 결정되는 반면, 송풍기 속도비(R_SPEED=S_F/S_R) 또는 유사한 중량비는 CAT를 제어하고 그에 의하여 결정된다.

방사도는 측정하고자 하는 값으로 설정된다(400). 또한, BPT 및 CAT는 각각 측정하고자 하는 값으로 설정된다(410, 420). BPT와 CPT는 모두 측정되고(430, 450), 각각의 설정값과 비교된다(440, 460). 이러한 구체예에서, 만일 BPT가 설정값과 같고 CAT가 설정값보다 작으면, S_TOTAL은 일정하게 유지되는 반면, 송풍기 속도비 R_SPEED는 감소한다(470). 다시 말하면, 신선 공기 송풍기 속도 S_F는 감소하는 반면, 재순환 공기 송풍기 속도 S_R은 증가한다. 대신에, 만일 BPT가 설정값보다 작으면서 CAT가 설정값과 같거나 그 이상이면, 송풍기 속도비 R_SPEED는 일정한 반면 전체 송풍기 속도 S_TOTAL는 감소한다. 즉, S_F 및 S_R 은 모두 감소한다. 이러한 구체예에서 공기 가열기는 가능한 온도 범위를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.

다른 구체예에서, 송풍기 제어기는 신선 공기 송풍기 및 재순환 공기 송풍기를 두개의 개루프 시스템과 같이 제어한다. 이러한 구체예에서, 신선 공기 송풍기 및 재순환 공기 송풍기는 모터 속도 제어기에 설치된 분압계와 같이 각각 독립적으로 수동으로 제어된다. 두 개의 송풍기 속도를 조절함으로써, 상기 시스템의 BPT 및 CAT는 다소 상호의존적이지만 특정 범위 내에 있도록 각각 조절된다. 바람직하다면, 하나 또는 그 이상의 공기 가열기가 더 높은 챔버 온도 범위를 제공하도록 신선 공기 및/또는 재순환 공기 송풍기와 함께 사용된다.

위에서 설명한 다중-송풍기 온도 제어 방법의 어떠한 형태이든 송풍기 속도는 정해진 최대 및 최소값, 및/또는 유동하는 최대 및 최소값 내에서 각 송풍기의 작동에 의존하여 유지되어야 한다는 점을 주목하여야 한다. 유동하는 한계값은 유용한데, 이는 한 송풍기의 최저 속도는 잘못된 경로로 지나가는 다른 송풍기로부터의 흐름을 막는데 필요할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 만일 100%의 신선 공기가 어떤 시험에 필요하다면, 신선 공기 송풍기는 필요한 공기흐름을 만들어주는 속도로 회전한다. 그러나, 재순환 공기 송풍기가 정지하면, 심각한 양의 신선 공기가 재순환 공기 송풍기를 통해 역류하고 그 장치 배출구로 나온다. 이를 방지하기 위해, 재순환 공기 송풍기는 더 느린 "방지" 속도로 작동되고, 그럼으로써 이러한 누출을 막고 테스트 챔버에 신선 공기 송풍기의 최대 출력을 제공한다.

더욱이, 바람직하다면 일단 송풍기 속도가 설정되는 경우, 신선 공기 송풍기의 속도는 눈에 띄는 양으로, 예컨대 10%나 감소될 수 있고 재순환 공기 송풍기는 동일한 전체 흐름을 산출하도록 조절된다. 이러한 구체예에서, 공기 가열기는 더 안정된 온도를 내기 위해 기온을 미세 조절한다.

도 2를 다시 참조하면, 테스트 챔버(12) 내의 상대 습도는 수동, 반자동 또는 자동으로 작동되는 습도 제어기(120)를 사용하여 제어된다. 반자동 제어 구체예는 상대 습도를 직접 측정하거나 측정된 습구 온도를 사용하여 계산하는 것을 필요로 한다. 측정된 상대 습도가 특정 상대 습도 RH_SP 이하 또는 RH가 RH_SP를 초과하도록 작게 되도록 감소되기 때문에, 상기 습도 제어기(120) 내의 피드백 메커니즘은 가습장치(118)가 더 많은 습기를 분출하도록 한다. 가습장치(118)는 직접적 물 분사기, 기계적으로 생성된 물안개, 초음파 안개 발생, 예컨대, 분무기(nebulizer) 또는 물 가열기 중의 최소한 하나의 형태를 갖는다. 또한, 습도 제어기는 두 개의 공기 송풍기의 작동에 영향을 줄 수 있는데, 이는 상대 습도가 기온에 대하여 "상대적인" 값이기 때문이다. 그러므로, 기온의 제어는 특정 시험에서 명백하게 온도 제어가 필요하지 않다고 하더라도 상대 습도를 제어하는데 중요하다. 예를 들어, RH가 설정값보다 작으면, 재순환 공기 송풍기는 상대 습도를 유지하고 증가시키기 위해 공기의 더 높은 퍼센트 비율을 재순환시킬 것이다. 반대로, 상대 습도가 RH 설정값보다 높을 경우, 신선 공기 송풍기는 추가적인 "건조"실 공기를 혼합 공기 덕트로 유도하는 반면, 재순환 송풍기는 덜 재순환하고, 그리고 테스트 챔버로부터 "습한" 공기를 더 소비한다.

상술한 장치는 사용자에게 시편의 내후성 테스트를 수행하는데 있어 높은 유연성을 제공한다. 시험은 산성비를 모사하는 용액과 혼합되는 곳에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 시험 시편 상에 용액을 분사하는 것은 물방울 형태가 1 cm 내지 24 cm(도 8에 도시된 바와 같음)의 시편 상에 형성하도록 분사시키게 제어될 수 있다. 상기 시편이 실질적으로 수평으로 위치하기 때문에, 용액은 뒤섞일 수 있는데, 이는 자동차 트렁크, 지붕 또는 후드를 정확하게 모사할 수 있다. 램프는 낮과 밤을 모사하기 위해 주기적으로 작동하며, 상대 습도는 실외 상태를 모사하도록 제어될 수 있으며, 챔버 내의 온도 또한 실외 상태를 모사하도록 제어될 수 있기에 건조 주기 및 조건을 제어하도록 제어방법들이 제공된다. 이러한 파라미터들을 제어함으로써, 건조 주기 및 조건은 시편을 궁극적으로 손상되게 하는 환경을 더 정확하게 모사할 수 있다. 더욱이, 건조 주기는 약 1분에서 약 1주일 동안 산용액이 시험 시 편을 완전히 건조시키도록 제어될 수 있다. 따라서, 산성비와 같은 부식성 용액에 대한 기재(substrate)의 저항성을 결정할 수 있다.

상기 장치 및 방법은 바람직한 구체예를 참조하여 설명한 것이다. 상술한 상세한 설명을 읽고 이해함으로써 변형 및 변경이 당업자에게 가능할 것이다. 본 발명은 그러한 변형이나 변경이 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 있거나 그것의 균등물일 경우에 이를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (34)

1. 테스트 챔버;

   상기 테스트 챔버 내에서 UV 방사를 생성할 수 있는 램프;

   상기 테스트 챔버 내에 설치되고, 물 이외의 관련된 액체 용액 공급원에 연결시키는데 적용되는 제1 분사기;

   상기 분사기를 제어하기 위해 상기 제1 분사기와 연결된 제어기; 및

   관련된 시험 시편을 최소한 실질적으로 수평인 배향으로 지지하기 위해 상기 테스트 챔버 내에 설치된 시편 지지대;

   로 이루어지고, 상기 시편 지지대는 상기 램프에서 방출되는 방사가 상기 시편 지지대에 의하여 지지되는 상기 관련된 시편과 접촉하기 위하여 상기 램프에 대하여 설치되고, 상기 시편 지지대는 상기 제1 분사기로부터 분사되는 액체가 상기 시편 위에 방울을 형성하도록 상기 시편 지지대에 의하여 지지되는 상기 관련된 시편과 접촉하기 위하여 상기 제1 분사기에 대하여 설치되고, 그리고 상기 시편 지지대는 상기 관련된 시편이 상기 관련된 액체 용액 내에서 습윤되지 않도록 여분의 액체가 상기 관련된 시편으로 흘러나오기 위한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 테스트 시편을 습윤 및 건조시키기 위한 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 램프와 전기적으로 연결된 타이머를 더 포함하여 이루 어지고, 상기 램프는 낮 또는 밤을 모사하기 위해 주기화될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 테스트 챔버와 유체가 흐르도록 연결된 가습장치, 상기 테스트 챔버 내의 또는 그와 인접하는 습도 센서 및 상기 습도 센서 및 가습 장치와 연결된 습도 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 램프와 전기적으로 연결된 타이머를 더 포함하여 이루어지고, 상기 램프는 낮 또는 밤을 모사하기 위해 주기화될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 램프는 크세논(xenon) 램프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 시편 지지대는 수평면으로부터 10ㅀ 이하의 각도로 상기 관련된 테스트 시편을 지지하기 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 램프의 방사도를 제어하기 위해 상기 램프와 전기적으로 연결되는 조광기 및 상기 테스트 챔버 내에 설치되고 상기 조광기와 전기적으로 연결되는 방사도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 테스트 챔버 내에 또는 그것에 인접하도록 설치되는 온도 센서, 상기 테스트 챔버와 연결되는 가열기, 상기 테스트 챔버와 유체가 흐르도록 연결되는 송풍기 시스템 및 상기 온도 센서, 가열기 및 송풍 시스템과 연결되는 온도 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 온도 센서는 기온 센서 및 블랙 패널 센서 중의 최소한 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 송풍기 시스템은 송풍기 및 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 숭풍기 시스템은 두 개의 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 블랙 패널 센서로부터 수신된 데이터에 응답하여 상기 송풍기를 제어하기 위해 상기 두 개의 송풍기 중의 하나와 연결되고, 상기 제어기는 상기 기온 센서로부터 수신한 데이터에 응답하여 나머지 다른 하나의 송풍기를 제어하기 위해 상기 두 개의 송풍기 중의 다른 하나와 통신하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 상기 기온 센서로부터 수신한 데이터에 응답하여 가열기와 통신하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제8항에 있어서, 상기 온도 제어기는 기온의 주기화를 만들기 위해 상기 송풍기 시스템 및 가열기를 제어하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제1항에 있어서, 관련된 물 공급원에 연결되도록 적용되는 제2 분사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 제1 분사기는 상기 관련된 테스트 시편에 분사하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 램프와 전기적으로 연결된 타이머를 더 포함하고, 상기 램프는 낮 또는 밤을 모사하기 위해 주기화될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제16항에 있어서, 상기 테스트 챔버 내에 또는 그것에 인접하게 설치된 온도 센서, 상기 테스트 챔버와 연결된 가열기, 및 상기 테스트 챔버와 유체가 흐르도록 연결된 송풍기 시스템 및 상기 온도 센서, 가열기 및 송풍기 시스템과 연결된 온도 제어기를 더 포함하고, 상기 온도 제어기는 상기 온도의 주기화를 이루도록 상기 송풍기 시스템 및 가열기를 제어하도록 적용되는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 테스트 챔버, 상기 테스트 챔버 내에 설치된 시편 지지대, 상기 테스트 챔버 내로 방사를 방출하는 램프, 상기 램프와 전기적으로 연결되는 타이머, 상기 테스트 챔버 내에 또는 그것에 인접하게 설치되는 온도 센서, 상기 테스트 챔버와 연결된 공기 가열기 및 유체 분사기로 이루어지는 촉진 내후성 장치에서, 시험 시편 상의 부식성 용액의 효과를 생성하는 방법에 있어서,

    상기 시험 시편을 상기 시편 지지대 상에서 최소한 실질적으로 수평으로 위치시키고;

    상기 시험 시편 상에 방울이 형성되도록 상기 시험 시편을 부식성 용액에 습윤시키고;

    상기 램프로부터 선택적으로 상기 시험 시편 쪽으로 방사를 선택적으로 방출시키고; 그리고

    상기 시험 시편을 제어 건조시키는;

    단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 습윤시키는 단계는 상기 테스트 시편을 상기 부식성 용액으로 분사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 시험 시편을 물로 습윤시키는 단계를 더 포함하는 것 을 특징으로 하는 방법.
22. 제19항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 상기 테스트 챔버 내에서 상기 기온을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 최소한 두 가지 온도의 사이에서 상기 테스트 챔버 내의 상기 기온을 주기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제22항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 상기 테스트 챔버 내에서 블랙 패널 온도를 제어하는 것을 더 포함하는 단계를 특징으로 하는 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 최소한 두 가지 온도의 사이에서 상기 블랙 패널 온도를 주기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제24항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 다중 송풍기 시스템을 사용하여 상기 테스트 챔버 내에서 상기 기온 및 블랙 패널 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제24항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 송풍기 및 댐퍼 시스템을 사용하여 상기 기온 및 블랙 패널 온도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제19항에 있어서, 상기 제어 건조시키는 단계는 상기 테스트 챔버 내의 상대 습도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제19항에 있어서, 상기 방사를 선택적으로 방출하는 단계는 UV 방사를 방출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제29항에 있어서, 상기 방사를 선택적으로 방출하는 단계는 어둠 및 밝음 주 기로 상기 램프를 주기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제19항에 있어서, 상기 시험 시편을 습윤시키는 단계는 상기 시험 시편을 산성비를 모사하는 용액에 습윤시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 테스트 챔버, 상기 테스트 챔버 내에 설치된 시편 지지대, 안정기에 의해 제어되는 전원에 의해 작동하는 램프, 상기 테스트 챔버 내에 또는 그것에 인접하게 설치되는 기온 센서, 상기 테스트 챔버 내에 설치된 블랙 패널 온도 센서, 상기 테스트 챔버와 연결된 공기 가열기, 상기 테스트 챔버와 유체가 흐르도록 연결된 가습 장치 및 상기 테스트 챔버와 연결된 송풍기 시스템으로 이루어지는 촉진 내후성 장치에서, 시험 시편의 촉진 내후성 시험 방법에 있어서,

    상기 시험 시편을 상기 테스트 챔버 내에 위치시키고;

    상기 시험 시편을 상기 테스트 챔버 내에서 습윤시키고;

    측정하고자 하는 챔버 기온을 선택하고;

    측정하고자 하는 블랙 패널 온도를 선택하고;

    측정하고자 하는 챔버 상대 습도를 선택하고;

    상기 블랙 패널 온도를 감지하고;

    상기 챔버 기온을 감지하고;

    상기 챔버 상대 습도를 감지하고;

    상기 감지된 블랙 패널 온도와 상기 측정하고자 하는 블랙 패널 온도를 비교하고;

    상기 감지된 챔버 기온과 상기 측정하고자 하는 챔버 기온을 비교하고; 그리고

    상기 비교 단계들에 응답하여 상기 송풍시 시스템을 조절하는;

    단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
33. 제32항에 있어서, 상기 위치시키는 단계는 상기 시험 시편을 수평으로부터 약 15ㅀ 이하로 위치시키는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제32항에 있어서, 상기 감지된 챔버 상대 습도를 상기 측정하고자 하는 상대 습도와 비교하고, 그리고 그에 대한 응답으로 상기 가습 장치를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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