KR20170048028A

KR20170048028A - 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법

Info

Publication number: KR20170048028A
Application number: KR1020150148878A
Authority: KR
Inventors: 변두진
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-05-08
Also published as: KR101804361B1

Abstract

본 발명은 실제 옥외 환경 하의 광열화를 세계 지역별 기후 인자를 반영하여 현실모사적인 촉진 내후성 시험을 수행할 수 있도록 한 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 다양한 세계 지역별 기후 차이를 각종 소재에 대한 촉진 내후성 시험 방법에 반영하여 실제 제품이 사용되는 지역 환경의 기후 차이에 따라 다르게 발생하는 고분자 소재 또는 화학 소재의 광열화를 현실모사적으로 시험할 수 있도록 한 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법{Simulated weathering test method using the world's regional climate factor realistic simulalating of region}

본 발명은 옥외 환경에서 주어지는 태양 광열화를 모사할 수 있도록 즉, 자외선 또는 자외선과 가시광선이 포함된 빛에 의한 광열화 시험을 효과적으로 수행할 수 있도록 촉진식 광열화 시험 또는 촉진식 내후성 시험 방법 및 장치 등을 이용하여, 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 실제 옥외 환경 하의 광열화를 세계 지역별 기후 인자를 반영하여 현실모사적인 촉진 내후성 시험을 수행할 수 있도록 한 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 플라스틱, 고무, 페인트, 코팅 및 필름 등을 형성하는 고분자 소재 및 화학 소재는 탄소, 수소, 질소, 산소 등의 유기원소가 공유결합 형태로 결합된 거대분자를 주성분으로 포함하는 특징을 갖고 있으며, 금속 소재 및 세라믹 소재에 비하여 빛과 열 등의 열화인자에 상대적으로 취약한 화학적 열화 특성을 갖는다.

이러한 고분자 소재 및 화학 소재의 구성은 주성분이 되는 거대분자 자체도 화학적 조성이 상이한 고분자 소재 간의 혼합 및 복잡한 공중합체 구성이 존재하고, 분자량이 서로 다른 분자들 간의 혼합이 포함되며, 이외에 기타 다양한 첨가제 및 배합제의 혼합을 통해 이루어짐으로써, 소재의 최종적인 물성과 내구성은 동일한 명칭의 소재라 하여도 제조 과정의 설계 특성에 따라 다양한 기능과 물리적 특성을 갖게 되며, 결국 여러 조성을 가진 고분자 소재 및 화학 소재의 특성 상, 사용 환경이 변화하는 경우 소재의 열화 메커니즘과 열화 수명은 그에 따라 변화할 수 밖에 없다.

따라서, 기후 환경이 상이한 세계 여러 지역에서 기후 환경의 변화를 그대로 적용받는 옥외 사용 제품의 경우, 동일한 고분자 소재 및 화학 소재를 사용하여도 사용 지역의 기후에 따라 상이한 열화 메커니즘과 열화 수명을 갖게 되므로, 사용 지역의 기후 특성이 반영되지 못한 가상의 촉진 내후성 시험법으로 시험된 광열화의 평가 결과는 종종 실제의 필드 광열화 결과와 불일치되는 문제점을 발생시킨다.

그러므로, 고분자 소재 또는 화학 소재, 이를 사용한 각종 제품의 환경적 열화, 특히 태양광에 의한 열화의 정도와 특성을 평가하기 위한 촉진 내후성 시험방법에 있어서, 실제 제품이 사용될 지역의 기후 또는 사용 환경이 해당 제품의 열화 메커니즘과 열화 수명에 중요한 영향을 미치는 것은 분명하지만, 현재 사용되고 있는 대부분의 실내 촉진 내후성 시험방법은 기후의 다양성을 반영하지 못하고 있고, 또한 기후 차이에 따른 화학소재 및 이를 사용한 제품의 열화 메커니즘 및 열화 수명의 변화도 적절하게 차별화할 수 있는 방법을 제공하고 있지 못하는 실정에 있다.

현재 활용되고 있는 각종 소재에 대한 대부분의 촉진 내후성 시험방법은 단파장 자외선의 필터 효과를 차별화하여 옥외 환경과 실내 환경을 구분하는 것에 그치거나, 자외선 조사강도의 변화를 통한 열화 촉진성의 가속 효과를 차별화하는 정도에 그치고 있다.

이와 같이, 현재까지 세계 기후의 다양성에 바탕을 둔 기후연계식 촉진 내후성 시험방법은 전혀 제공되고 있지 않고, 특히 실제 사용 환경의 기후와 무관하게 표준화된 촉진 내후성 시험에 의한 결과는 종종 실제 지역에서의 필드 열화 결과와 불일치되는 현상을 나타내고 있음에도 불구하고, 이를 대부분 촉진 내후성 시험법이 갖는 기술적 한계로 판단하여 현실모사성 부족을 어쩔수 없는 문제로 감수하고 있는 상황에 있다.

따라서 현재의 각종 소재에 대한 촉진 내후성 시험법은 화학소재의 사용에 있어 상대적으로 가혹한 환경을 가상의 기후 환경 기준으로 설계한 표준 조건의 시험 방법으로 전세계 기후 환경의 다양성을 고려하지 못한, 획일화된 시험법으로 시험하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 고분자 소재 또는 화학 소재의 구성이 복잡해지고 바이오 화합물과 나노소재와 같은 다양한 화합물 성분의 사용과 소재 표면 처리 기술의 다양성이 증가하면서, 높은 블랙패널온도와 잦은 물 분사 사이클의 반복과 같은 단순한 방식의 획일적 가속 조건으로는 필드에서 발생하는 실제의 열화를 모사하거나 재현하지 못하는 경우가 크게 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 다양한 세계 지역별 기후 차이를 각종 소재에 대한 촉진 내후성 시험 방법에 반영하여 실제 제품이 사용되는 지역 환경의 기후 차이에 따라 다르게 발생하는 고분자 소재 또는 화학 소재의 광열화를 현실모사적으로 시험할 수 있도록 한 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 플라스틱, 고무, 페인트, 코팅, 접착제, 오일, 종이 등의 고분자 소재 및 화학 소재, 유기-무기 복합소재 또는 이들 소재가 포함된 부품 및 제품의 자외선이나 자외선과 가시광선이 포함된 빛에 의한 광열화 특성을 세계 지역별 기후 인자를 반영하여 정확하게 예측 및 평가하기 위한 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법을 제공하고자 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 태양광 자외선을 모사하는 인공 광원을 사용하여 각종 소재에 대한 촉진 내후성 시험 방법으로서, 촉진 내후성 시험 소재에 대하여 상대적으로 낮은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하는 습식 광열화 단계와, 상대적으로 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 건식 광열화 단계를 포함하고, 낮은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하는 상기 습식 광열화 단계에서의 물 분사 시간은 모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간에 비례하여 증가시키고, 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 상기 건식 광열화 단계의 광 조사 시간은 모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간에 반비례하여 감소시키는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.

바람직하게는, 상기 태양광 자외선을 모사하는 인공 광원은 제논-아크, 메탈-할라이드, 발광 플라즈마, 자외선 형광 램프 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상대적으로 낮은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하는 상기 습식 광열화 단계와 상대적으로 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 상기 건식 광열화 단계가 필수적으로 포함된 시험 사이클은: 기후 특성에 따른 시험 조건의 변화에 관계없이 일정한 주기의 사이클 시간을 사용하는 고정식 시험 사이클 외에, 세계 여러 지역의 기후 다양성에 따라 시험 사이클의 시간이 가변적으로 변화하는 가변식 시험 사이클로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상대적으로 낮은 자외선 조사강도 하의 물분사를 사용하는 상기 습식 광열화 단계는 상대적으로 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 상기 건식 광열화 단계보다 블랙패널온도 또는 시편 표면온도가 상대적으로 낮은 조건을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 습식 광열화 단계의 물 분사 시간은: 모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간에 비례하거나, 모사하고자 하는 지역의 자외선 조사량 또는 일사량 대비 강수량 또는 젖음 시간에 비례하여 증가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 습식 광열화 단계의 물 분사 시간을 모사하고자 하는 지역의 자외선 조사량 또는 일사량 대비 강수량 또는 젖음 시간에 비례하여 증가시키는 방법은: 모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간을 연간 자외선 조사량으로 나눈 값에 스케일 조절 값을 곱하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스케일 조절 값은: 반복되는 시험 사이클의 시간 주기에 따라 변화하고, 시험 사이클의 시간 주기가 길어질수록 큰 값을 사용하고, 시험 사이클의 시간 주기가 짧아질수록 작은 값을 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 습식 광열화 단계에서 낮은 자외선 조사강도는 60 W/㎡ 미만의 자외선 조사강도를 사용하고, 상기 건식 광열화 단계에서 높은 자외선 조사강도는 60 W/㎡ 이상의 자외선 조사강도를 사용하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 블랙패널온도 또는 시편 표면온도를 결정함에 있어서, 모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 또는 연간 자외선 조사 광량 대비 연평균 블랙패널온도 또는 연평균 주간 최고 대기온도에 기초하여, 광조사 중의 블랙패널온도 또는 실제 시편의 표면온도를 결정하는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 블랙패널온도 또는 시편 표면온도를 결정함에 있어서, 모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 또는 연간 자외선 조사 광량 대신 지역의 연평균 일사량 또는 연간 총일사량을 사용하여, 광조사 중의 블랙패널온도 또는 실제 시편의 표면온도를 결정하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 광조사 중에 결정되는 블랙패널온도 또는 실제시편의 표면온도는 모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값을 이용하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값은: 지역 모사를 위한 블랙패널온도(℃)를 Y라고 할 때, 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값을 X로 표현한 일차 함수(Y = a X + b) 형태로 계산할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 일차 함수(Y = a X + b)는: 고분자소재 및 화학소재를 사용하는 대표 값으로서, a는 -1.5 이상에서 -0.7 까지의 범위를 갖고, b는 75 이상에서 120 이하의 범위를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 기존의 촉진 내후성 시험 방법들이 제공하지 못하는 세계 지역별 기후 특성에 따른 현실모사적 촉진 내후성 시험 방법을 제공함으로써, 촉진 내후성 시험에 의한 특정 지역에서의 광열화 메커니즘을 보다 정확한 예측 및 재현성을 제공할 수 있다.

즉, 본 발명은 단순히 기온이 높은 지역의 블랙패널온도는 높이고, 강수량이 많은 지역의 물 분사 시간은 늘리는 방식과는 달리, 전 세계 기후의 다양성을 화학소재 및 그 제품들의 광열화에 미치는 중요 요소로서 자외선 광량과 기온, 그리고 강수량의 변수를 조합하는 방법을 제공하고, 블랙패널온도와 물 분사 시간을 제어함으로써, 전 세계 지역 기후의 다양성을 왜곡없이 모사하는 방법을 제공할 수 있다.

둘째, 본 발명의 내후성 시험 방법은 습식 광열화와 건식 광열화의 교차식 광열화 체계 하의 물 분사 시간의 비중 제어 및 블랙패널온도의 조절을 통해 전 세계의 다양한 기온과 강수량을 가진 지역에서 발생하는 다양한 광열화 특성을 현실모사적으로 재현시킬 수 있다.

즉, 특정 지역에서의 특정 소재의 광열화를 상세히 연구하여 이를 모사할 수 있는 재현 시험법을 개발하고, 이에 기초한 촉진 내후성 시험법을 설계하는 것이 이론적으로 가능할 수 있지만, 이와 같은 지역별, 소재별 촉진 내후성 시험법의 개발은 수십개 또는 수백개 이상의 개별적인 촉진 내후성 시험법 개발을 필요로 하는 것이기 때문에 이는 특별한 경우에 한해서 제한적인 범위에서 시도될 수 있을 뿐이며, 이와 달리 본 발명은 전 세계 기후를 모사하기 위한 통합적 시험 방법으로서 전 세계의 다양한 기온과 강수량을 가진 지역에서 발생하는 다양한 광열화 특성을 현실모사적으로 재현시킬 수 있다.

셋째, 본 발명은 전 세계 지역의 다양한 기후에 있어, 연간 자외선 광량, 연평균 하루 최고 대기온도, 연간 강수량을 기본적인 기후 요소로 판단하여, 기후 모사를 위한 설계 인자로 구성하기 때문에 복잡한 설계 요소와 계산식을 사용하지 않아도 된다는 장점을 제공한다.

이렇게 간단한 기후 분석 요소만으로 화학 소재 및 이를 사용한 관련 제품의 광열화는 기존에 사용되던 가상의 획일적인 촉진 내후성 시험법에 비하여 월등히 우수한 필드 광열화에 대한 현실모사성을 제공할 수 있다.

넷째, 본 발명은 암흑 사이클을 사용하지 않거나 사용하는 경우에는 10분 정도의 매우 짧은 암흑 사이클을 사용하는 특징과, 물 분사를 사용하지 않는 건식 광열화 조건에서는 상대적으로 높은 자외선 조사강도를 사용하는 특징이 있기 때문에 기존의 ASTM G155의 사이클 9번 및 10번 시험법 외에는 기존의 ISO 4892-2, ISO 11341, ASTM G155의 사이클 1~8번 및 11~12번 시험법, ASTM D7869, SAE J2527 등의 대부분 산업계가 활용하고 있는 촉진 내후성 시험 방법에 비하여 보다 높은 촉진 가속성을 제공할 수 있고, 크세논-아크 광원을 사용하는 산업계의 주된 촉진 내후성 시험 방법 중에서 상대적으로 빠른 촉진 내후성 시험 방법을 제공한다.

도 1은 촉진 내후성 시험의 암흑 사이클 포함 여부가 폴리카보네이트 수지의 표면 열화에 미치는 영향을 나타낸 이미지도,
도 2는 본 발명에 따른 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법의 결과로서, 지역 모사를 위한 블랙패널온도의 설계 사례를 도시한 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법의 결과로서, 지역 모사를 위한 촉진 내후성 시험 방법의 사이클 설계 사례를 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예 1을 비롯하여, 비교예 1 및 비교예 2의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편의 자외선 조사 광량에 따른 황변 변화를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예 1을 비롯하여, 비교예 1 및 비교예 2의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편의 자외선 조사 광량에 따른 전광선 투과도 변화를 도시한 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예 1을 비롯하여, 비교예 1 및 비교예 2의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편의 자외선 조사 광량에 따른 혼탁도 변화를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예 1을 비롯하여, 비교예 1 및 비교예 2의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편의 자외선 조사 광량에 따른 표면 현미경 관찰 결과를 도시한 이미지도,
도 8은 본 발명의 실시예 2를 비롯하여, 비교예 3,4,5의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편의 자외선 조사 광량에 따른 색차 변화를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명의 실시예 2를 비롯하여, 비교예 3,4의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편의 자외선 조사 광량에 따른 표면 현미경 관찰 결과를 도시한 이미지도,
도 10은 본 발명의 실시예 3를 비롯하여, 비교예 6,7의 시험 결과로서, 폴리카보네이트 수지 시편에 대한 내후성 시험 결과, 황변 및 표면 현미경 관촬 결과를 나타낸 이미지도.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참조로 구체적으로 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 종래의 각종 소재에 대한 촉진 내후성 시험 방법을 살펴보면 다음과 같다.

주로 옥외 환경에서 사용되는 제품의 햇빛, 강수 및 습기, 온도 변화에 따른 소재 열화와 그에 따른 제품의 경시 변화 및 고장을 평가하기 위한 촉진 내후성 시험은 옥외 시험장에서 직접 태양광을 노출시키는 방법으로도 수행되지만 보다 광범위하게 사용되는 방법은 자외선이 포함된 빛을 발광하는 인공 광원을 사용하는 촉진 내후성 시험방법을 들 수 있다.

그러나, 상기 인공 광원에 의한 촉진 내후성 시험 방법은 대부분 획일화된 표준 조건 하의 시험법을 사용하기 때문에 실제 제품이 사용되는 지역 기후의 다양한 특성을 반영하지 못하는 문제점이 있고, 이로 인하여 필드에서 발생하는 광열화와는 다른 열화 메커니즘을 보이거나 열화의 정도가 불일치하는 문제점이 있다.

대부분의 기존 촉진 내후성 시험 방법은 태양광의 자외선을 모사할 수 있는 인공 광원의 조사 강도와 광 조사의 유무, 특정 소재의 제품을 모사하는 블랙패널의 표면온도, 빗물을 모사하는 물분사 및 습도 제어 등을 통해 자연 환경 하에서의 광열화에 대한 기후 영향을 모사하고 있지만, 다양한 세계 기후의 차이를 촉진 내후성 시험조건의 변화를 통해 세밀하게 모사하는 것은 현재의 어떠한 촉진 내후성 시험 방법에도 적용되고 있지 않다.

현재 대부분의 인공 광원을 사용하는 촉진 내후성 시험 방법들은 광 조사 또는 광 조사가 없는 중에 물 분사를 사용하는 방법을 적용하고 있는 바, 광 조사 중에 물 분사를 사용하는 경우에는 대부분 30분 이내의 짧은 물 분사 조건을 사용하고, 광 조사가 없는 암흑 사이클 중에 물 분사를 사용하는 경우에는 대부분 1시간 이상의 긴 물 분사 조건을 사용하며, 바람직하게는 ISO 4892-2 및 ISO 11341에 규정된 시험법과 ASTM G155에 규정된 일부 조건들은 광 조사 중에 18분 내지 30분간의 물 분사를 사용하고, 그 사용되는 광 조사 조건들은 물 분사가 없을 때의 조건과 차이가 없는 동일한 조건을 사용한다.

이때, 상기 물 분사 없는 광 조사 조건과 동일한 조건 하에서 물 분사가 진행되므로, 이는 자연 현상으로서 비가 오는 날씨에 강한 태양 광 조사가 진행되는 것이므로, 현실과는 부합하지 않는 비현실적인 가속시험이 수행된다는 문제점이 있고, 결과적으로 현재 인공 광원을 사용하는 촉진 내후성 시험법에서 사용하고 있는 대부분의 물 분사 사이클은 물 분사가 없는 광 조사 조건과 동일한 조건 하에서 물 분사가 진행되거나 아예 광 조사가 없는 가운데 물 분사가 진행되므로, 실제 자연 현상에 부합하지 못하거나, 현실모사성이 부족한 열화 현상을 초래하는 문제점의 원인이 되고 있다.

한편, SAE J1960/2527 및 ASTM D7869에 규정된 시험법과 ASTM G155에 규정된 일부 조건들의 물 분사는 광 조사가 없는 암흑 사이클 중에 진행되며, 이때의 물 분사 시간은 상대적으로 긴 60분 이상의 물 분사 시간을 사용하지만, 본 발명자들의 연구 결과에 의하면 여러 종류의 고분자 소재로 만들어진 시편을 물 분사가 포함된 암흑 사이클이 사용된 시험법에 적용한 경우, 그렇지 않은 시험법에 비하여 실제의 옥외 폭로시험으로 얻어진 결과에 대비하여 현실모사성이 크게 떨어지는 결과를 초래함을 알 수 있었다.

첨부한 도 1은 촉진 내후성 시험의 암흑 사이클 포함 여부가 폴리카보네이트 수지의 표면 열화에 미치는 영향을 나타낸다.

도 1은 실제 대한민국의 대전지역에서 진행된 투명 폴리카보네이트 수지의 옥외폭로시험 결과와, 이와 비교하여 놓은 SAE J1960에 규정된 크세논-아크 광원에 의한 촉진 내후성 시험의 결과이며, 동일한 시험조건 하에서, 전체 시험 사이클 중에 광 조사가 없는 암흑 사이클을 포함하는지 여부만으로 어떤 차이가 발생하는지를 보여주고 있다.

도 1에서 보듯이, 폴리카보네이트 수지에 대한 대전지역에서의 실제 옥외폭로시험에서는 500 MJ/㎡의 자외선 조사 광량에 이를 때까지 표면 현미경 관찰에서 크랙 생성이 크게 발생하지 않고 있으나, 암흑 사이클이 포함된 촉진 내후성 시험법에서는 상당히 많은 양의 크랙이 표면에 생성되는 것을 볼 수 있고, 또한 암흑 사이클이 배제된 촉진 내후성 시험법에서는 암흑 사이클이 포함된 것에 비하여 크랙 생성량이 적어서 실제 옥외폭로시험의 표면 열화 상태에 가까워지는 것을 볼 수 있다.

이와 같이, 각종 고분자소재의 촉진 내후성 시험에 있어서, 60 분 이상의 긴 암흑 사이클이 포함된 촉진 내후성 시험법은 긴 암흑 사이클을 포함하지 않는 촉진 내후성 시험법에 비하여 현실모사성이 부족한 결과를 나타냄을 알 수 있다.

이에, 본 발명은 위와 같은 문제점을 개선하기 위하여 세계 기후의 다양성을 강수량과 대기온도를 기준으로 제품 사용 환경에 적합한 기후연계식 현실모사적 촉진 내후성 시험 방법을 제공하고자 한 것이다.

본 발명에 따른 기후연계식 촉진 내후성 시험 방법은 화학소재 및 이를 사용한 제품의 필드에서 주어지는 광열화를 소재 및 제품이 강우 및 이슬에 의해 적셔진 상태에서 진행되는 상대적으로 낮은 온도 및 자외선 조사강도 하에서의 습식 광열화 단계와, 표면의 수분이 마른 상태에서 진행되는 상대적으로 높은 온도 및 자외선 조사강도 하에서의 건식 광열화 단계로 구분하여, 이원화된 가속 광열화 시험법을 교차하여 사용함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 기후연계식 촉진 내후성 시험 방법은 시험 사이클에서 주어지는 습식 광열화와 건식 광열화의 상대적인 비중은 실제 필드 기후의 강수량과 젖음 시간의 정도를 반영하는 점에 특징이 있으며, 이에 제품이 사용되는 지역의 강수량이 적고 건조한 기후일수록 촉진 내후성 시험 사이클에서 주어지는 습식 광열화의 시간 비중이 작아지고, 지역의 강수량이 풍부하고 습한 기후일수록 촉진 내후성 시험 사이클에서 주어지는 습식 광열화의 시간 비중은 커지게 된다.

특히, 본 발명은 세계 기후의 다양성을 온도와 강수량을 기준으로 세밀하게 구분하는 방법과, 이를 촉진 내후성 시험조건 상의 설계 변수로 사용하는 방법을 통해 세계 전 지역의 다양한 기후를 반영한 현실모사적 촉진 내후성 시험 방법을 제공하며, 이때 세계 기후의 다양성을 구분하는 방법은 기후를 모사하고자 하는 지역의 연간 자외선 조사량 대비 연평균 하루 최고 대기온도를 해당 지역의 기준 온도로 사용하는 방법을 사용하고, 모사하고자 하는 지역의 연간 자외선 조사량 대비 강수량을 지역의 기준 강수량으로 사용하는 방법을 사용한다.

바람직하게는, 본 발명의 내후성 시험 방법은 모사하고자 하는 지역의 기준 온도로 연평균 하루 최고 대기온도를 사용하지만, 이를 촉진 내후성 시험 조건을 설계하는 절대 값으로 직접 사용하지는 않으며, 다시 말해서 연평균 하루 최고 대기온도가 높은 지역을 모사하기 위해서 무조건 높은 블랙패널온도를 사용하는 방법은 사용하지 않는다.

통상, 유럽시험협회(EOTA)의 촉진 내후성 시험규격, TR 010의 경우에는 다른 촉진 내후성 시험법과 달리 획일화된 가상의 단일 시험법에서 탈피하여 지역 기후를 구별한 두 종류의 촉진 내후성 시험법을 제안하고 있지만, 기본적으로 ISO 4892-2의 시험법에 기초하여 온대와 열대로 구분한 기준에 대해 단순히 블랙패널표준온도를 60 ℃ 및 70 ℃로 차별화하고 있을 뿐이다.

그러나, 본 발명의 내후성 시험 방법에서는 단순히 일사량이나 평균 대기온도 등을 기준으로 촉진 내후성 시험 조건의 온도를 설정하지 않고, 경우에 따라서 본 발명은 보다 낮은 대기온도를 가진 지역을 모사할 때, 높은 대기온도를 가진 지역보다도 높은 블랙패널온도를 사용하는 모사 조건을 적용할 수 있으며, 이는 본 발명의 중요한 특징 중의 하나로서 단순히 대기온도가 높은 지역을 모사하고자 할 때, 높은 블랙패널온도를 갖는 촉진 내후성 시험을 수행하는 것이 아니라, 연간 자외선 조사량 대비 대기온도가 높은 지역을 모사하고자 할 때, 보다 높은 블랙패널온도를 갖는 촉진 내후성 시험을 사용하게 된다.

위와 같은 이유는 일반적으로 지역의 일사량과 자외선 조사량은 지역의 연평균 대기온도에 상관성을 갖고 있기 때문에 연평균 대기온도가 높은 지역은 연평균 대기온도가 낮은 지역보다 연간 자외선 조사량이 높을 가능성이 크므로, 지역 간 연평균 대기온도 만의 비교를 통해서는 촉진 내후성 시험을 위한 블랙패널온도가 더 높을지, 또는 더 낮을지를 결정할 수 없기 때문이다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 촉진 내후성 시험 방법의 블랙패널온도 설계 사례를 도시한 그래프이다.

도 2에서 보듯이, 범용 플라스틱과 같은 일반적인 고분자 소재에 있어 세계 각 지역의 연간 자외선 광량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값을 도 2의 직선에 적용하면 각각의 해당 지역 모사를 위한 촉진 내후성 시험의 블랙패널온도를 산출할 수 있다.

도 2에서의 직선을 수식으로 표현하면 아래와 같다.

* 지역 모사를 위한 블랙패널온도 Y(℃) = -1.2 X + 98 ------ (수식 1)

여기서 X는 지역의 연간 자외선 광량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값.

예를 들면, 인도 첸나이지역의 연간 자외선 조사량과 연평균 하루 최고 대기온도는 각각 478 MJ/㎡과 30.0 ℃로 조사되므로, 상기한 수식에 넣으면 인도 첸나이지역 모사를 위한 촉진 내후성 시험의 블랙패널온도는 79 ℃로 설계된다.

추가 예로서, 대한민국 대전지역의 연간 자외선 조사량과 연평균 하루 최고 대기온도는 각각 336 MJ/㎡과 16.4 ℃로 조사되므로, 상기한 수식에 넣으면 대전지역 모사를 위한 촉진 내후성 시험의 블랙패널온도는 73 ℃로 설계된다.

한편, 본 발명에 따른 내후성 시험 방법에서는 모사하고자 하는 지역의 연간 강수량을 기준으로 촉진 내후성 시험 사이클 시간 중의 물 분사 시간의 비중을 결정하지만, 이를 절대 값으로 사용하지 않으며, 다시 말해서 연간 강수량이 높은 지역이라고 무조건 더 많은 물 분사 시간의 비중을 높이는 방법을 사용하지는 않는다.

첨부한 도 3은 본 발명의 촉진 내후성 시험 방법으로서, 특정 지역의 기후 모사를 위한 습식 및 건식 광열화 사이클 설계 사례를 나타낸 그래프이다.

도 3에서 보듯이, 대한민국 대전 지역은 연간 자외선 조사량에 비하여 연간 강수량이 상대적으로 많은 지역에 속하는 바, 이 경우 본 발명에서는 습식 광열화 사이클의 비중이 건식 광열화 사이클의 비중과 유사하게 설계된다.

예를 들어, 대전지역의 연간 강수량은 1,381 mm로 알려져 있으며, 본 발명에서는 연간 강수량(mm)을 연간 자외선 조사량(MJ/㎡)으로 나눈 값에 스케일 조절 값 40을 곱한 값(분)을 물 분사 시간으로 적용한다.

도 3에서 습식 광열화 사이클의 물 분사 시간은 170 분이며, 나머지 물 분사가 없는 건식 광열화 사이클 시간이 180 분으로 주어져서 물분사와 광조사가 모두 없는 암흑 사이클 시간 10 분을 합쳐 총 360 분의 시험 사이클이 완성된다.

따라서, 본 발명에 따른 촉진 내후성 사이클의 한 주기에 걸리는 시간이 따라, 하루에 총 4 사이클의 시험을 수행할 수 있으며, 일주일 간 반복할 경우 총 49 MJ/㎡의 자외선 조사 시험을 수행할 수 있고, 이는 해당 지역의 연간 자외선 조사량의 약 14.6 %의 광량에 해당하며, 자외선 조사 광량 기준에 의한 필드 광열화에 대한 가속계수로는 약 7.6 배에 해당한다.

이에, 본 발명에 따른 내후성 시험 방법은 연간 자외선 조사량 대비 연간 강수량이 높은 지역을 모사하고자 할 때, 보다 높은 물 분사 시간의 비중을 갖는 촉진 내후성 시험을 사용하게 되고, 그러므로 경우에 따라서는 연간 강수량이 낮은 지역이라도 더 높은 물 분사 시간을 가진 촉진 내후성 시험 조건을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 내후성 시험 방법에서는 광 조사 없이 물 분사 조건이 주어지는 암흑 사이클을 사용하지 않거나, 전체 사이클에서 차지하는 비중을 크게 낮춘 특징을 가지며, 바람직하게는 반복되는 한 사이클에 걸리는 시간 비율로 광 조사 없는 물 분사 시간은 10 % 이내로 주어지는 것이 좋다.

특히, 본 발명에 따른 내후성 시험 방법은 물 분사 중의 광 조사강도와 물 분사가 없는 광 조사강도 간에 차이를 두는 습식 광열화와 건식 광열화의 2단계 사이클을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 습식 광열화는 건식 광열화의 자외선 조사강도보다 낮은 수준의 자외선 조사강도를 사용하므로, 습식 광열화는 60 W/㎡(295 ~ 300 nm 기준) 미만의 자외선 조사강도를 사용하는 것이 바람직하고, 반면 상기 건식 광열화는 60 W/㎡(295 ~ 300 nm 기준) 이상의 자외선 조사강도를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 위와 같은 본 발명의 촉진 내후성 시험 방법에 있어서, 건식 광열화의 블랙패널온도 설계에 모사하고자 하는 지역의 기준 온도가 반영되고, 습식 광열화의 물 분사 시간 길이에 모사하고자 하는 지역의 기준 강수량이 반영되도록 함으로써, 세계 기후의 구분 방법과 이를 촉진 내후성 시험 조건의 설계에 반영하는 방법을 통해 기후 구분에 따른 현실모사적 촉진 내후성 시험 방법을 제공할 수 있다.

그러나, 본 발명의 습식 광열화는 단순히 시험 사이클 중에 물 분사 시간이나 횟수가 증가하는 것을 의미하지 않고, SAE J2527이나 ASTM D7869와 같이 짧은 주기의 물 분사를 건식 광열화 사이사이에 반복하는 방법보다는 일정 시간을 지속하여 물 분사를 사용하는 방법이 바람직하고, 특히 현실모사적 시험 방법을 위하여 물 분사 중에 상대적으로 낮은 조사강도의 자외선이 조사되는 습식 광열화 조건을 사용하는 것을 의미한다.

이에, 본 발명에 따른 촉진 내후성 시험 방법은 물 분사 없이 자외선 조사가 진행되는 건식 광열화 조건과 동일한 온도 및 자외선 조사강도를 사용하는 대부분의 기존 시험 방법과 구별되고, 또한 아예 물 분사 없이 자외선 조사만 진행되는 건식 광열화 조건만의 촉진 내후성 시험 방법 뿐망 아니라, 반대로 자외선 조사 기간 중에 계속 물 분사 또는 수분 응축이 진행되는 습식 광열화 조건만의 촉진 내후성 시험 방법과도 구별된다.

따라서, 본 발명에 따른 촉진 내후성 시험 방법은 습식 광열화와 건식 광열화가 모두 포함된 교차식 광열화 시험법을 사용하며, 특히 습식 광열화 시험 중에는 물 분사로 적셔진 소재 및 제품의 표면이 자외선 광조사 중에 빠르게 건조되는 것을 피하기 위하여 낮은 블랙패널온도와 낮은 자외선 조사강도를 사용하는 것을 특징으로 하며, 이는 물 분사 중이나 물 분사 직후에 높은 블랙패널온도를 사용하거나 높은 자외선 조사강도를 허용할 경우, 빠른 소재 표면의 건조가 진행되어 습식 광열화에 의한 실제의 필드 열화를 재현할 수 없기 때문이고, 특히 실제의 자연현상에서 주어지는 습식 광열화, 예를 들면 표면이 충분히 수분에 적셔진 상태에서 진행되는 자연 상태의 광열화는 상대적으로 낮은 온도와 낮은 자외선 조사강도 조건 하에서 진행되기 때문이다.

다시 말해서, 기존의 촉진 내후성 시험 방법이 제공하는 암흑 사이클 중의 물 분사는 실제적으로 소재가 적셔진 상태에서 광조사가 진행되는 습식 광열화를 재현하기 어렵고, 반대로 강한 블랙패널온도 및 강한 자외선 조사강도 하의 물 분사는 실제의 자연 현상으로는 발생하지 않는 소재 표면의 강한 열충격 효과에 의한 비현실적 표면 현상을 일으킬 수 있으며, 더욱이 기존의 촉진 내후성 시험법 대부분이 적용하고 있는 암흑 사이클 중의 물 분사와 이후 강한 광조사로 빠른 표면 건조가 진행되는 것에 기인한 습식 광열화 메커니즘의 현실모사성 부족이라는 문제점이 있다.

여기서, 본 발명에 따른 촉진 내후성 시험 방법을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 촉진 내후성 시험 방법은 태양 자외선 모사성이 있는 크세논-아크 램프, 자외선 형광 램프, 발광 플라즈마 램프 및 이의 조합을 사용한 촉진 내후성 시험 장치 및 이와 유사한 장치에 의하여 수행될 수 있다.

특히, 본 발명의 촉진 내후성 시험 방법은 위와 같은 촉진 내후성 시험 장치에 본 발명의 특징인 습식 광열화와 건식 광열화의 차별화된 시험조건 수행이 가능한 구조를 갖추어야 한다.

따라서, 본 발명의 촉진 내후성 시험 방법은 습식 광열화와 건식 광열화의 교차 사이클 수행을 위한 물 분사 조건의 제어가 가능한 장치에 의하여 수행될 수 있고, 더욱이 재현성이 높은 가속 열화 시험을 수행하기 위해 습도 조절 능력을 갖춘 장치가 부가된 것을 사용하여 수행되도록 함이 바람직하다.

바람직하게는, 본 발명의 특징 상 필드 열화 모사가 가장 현실적으로 수행될 수 있는 장치는 자외선 외에 가시광선 영역까지 태양광에 대한 모사성을 갖고 있는 크세논-아크 램프를 사용하는 촉진 내후성 시험 장치이며, 특히 주광(daylight) 필터를 사용한 램프 장치에서 본 발명의 현실모사성을 가장 잘 발휘할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 대한민국 특허출원 2014-0127802의 냉각 장치와 같이 추가 냉각 장치가 있는 촉진 내후성 시험 장치가 통상의 크세논-아크 광원의 촉진 내후성 시험 장치보다 바람직하며, 이를 통해 온도 제어 범위가 향상된 다양한 조건의 세계 여러 지역에 대한 촉진 내후성 시험 조건을 수행하는 것이 가능하다.

즉, 본 발명과 달리 기존의 대부분 촉진 내후성 시험 방법은 세계 기후의 다양성을 무시한 가상의 획일적인 가속시험만을 수행하므로 다양한 온도 제어 능력이 요구되지 않을 수 있으나, 본 발명은 모사하고자 하는 지역의 특성에 따라 높은 자외선 조사강도를 사용하는 조건 하에서도 상대적으로 낮은 블랙패널온도 및 챔버 온도를 사용할 수 있기 때문에 추가 냉각 장치(예, 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치)가 결합되어 보다 넓은 온도 제어 능력을 갖는 촉진 내후성 시험 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 이하에서 설명되는 본 발명의 각 실시예에서는 크세논-아크 광원에 의한 촉진 내후성 시험 장치(예, 미국 Atlas사의 모델 Ci-4000)에 상기한 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 추가 냉각장치를 부착한 촉진 내후성 시험 장치를 사용하였다.

본 발명에 따른 촉진 내후성 시험 방법의 시험 온도 및 물 분사 사이클은 첨부한 도 3을 참조로 상기에서 설명한 바와 같이 습식 광열화 시험과 건식 광열화 시험의 교차 시험 사이클을 사용하고, 습식 광열화 시험 사이클의 물 분사 시간과 건식 광열화 시험 사이클의 블랙패널온도는 각각 모사하고자 하는 지역의 기후 조건에 따라 맞추어진 현실모사적 촉진 내후성 시험 조건을 사용한다.

본 발명의 촉진 내후성 시험 방법은 세계 지역 기후에 따른 현실모사적 시험 방법으로서, 이미 상기에서 기술된 바와 같이 지역의 연간 강수량에 따라 촉진 내후성 시험 사이클 중의 물 분사 시간 비중이 결정되는 방식을 사용한다.

즉, 지역의 연간 강수량을 지역의 연간 자외선 조사량으로 나눈 값을 기준으로 촉진 내후성 시험 사이클 중의 물 분사 시간의 비중이 결정된다.

보다 구체적으로, 해당 지역의 연간 자외선 조사량에 비해 연간 강수량이 큰 지역일수록 촉진 내후성 시험 사이클 중의 물 분사 시간 비중은 증가하며, 반대로 연간 자외선 조사량에 비해 연간 강수량이 작은 지역일수록 촉진 내후성 시험 사이클 중의 물 분사 시간 비중은 감소한다.

따라서, 같은 연간 강수량을 나타내는 지역 간에도 연간 자외선 조사량이 큰 지역일수록 해당 지역을 모사하는 촉진 내후성 시험 사이클 중의 물 분사 시간 비중은 감소한다.

본 발명의 촉진 내후성 시험 사이클의 전체 시간은 모사하고자 하는 지역 기후에 관계없이 고정된 시간 주기를 사용하는 고정식과 지역 기후와 연동하여 가변식 시간 주기를 사용하는 가변식이 각각 사용될 수 있다.

현재 사용되고 있는 대부분의 촉진 내후성 시험 사이클은 지역 기후와의 연동이 없기 때문에 획일화된 조건을 사용하므로 고정식 시간 주기라 할 수 있지만, 이는 본 발명의 지역 기후에 따른 시험 사이클 조건의 변화에 따른 고정식 시험 사이클 설계의 개념과는 다른 의미의 고정식 시간 사이클이라 할 수 있다.

대개, 고정식은 기존 촉진 내후성 시험 방법에 익숙한 장비 운영자들이 익숙한 방식으로 일정 주기의 시험 관리를 수행할 수 있는 장점을 제공하지만, 지역 기후에 따른 차이가 직접 시험 주기에 반영되지 않는다는 단점이 있다.

반면, 본 발명에서는 일반의 촉진 내후성 시험자들에게 익숙한 고정식 시험 사이클 주기를 가진 실시예를 제공하고, 가변식은 시험 사이클 주기를 모사하고자 하는 지역의 연간 자외선 조사량에 비례하여 주기의 시간 길이를 조절한다는 것을 제외하고는 시험 설계의 원리는 고정식과 동일하다.

본 발명의 실시예에서는 촉진 내후성 시험 사이클의 시간 주기를 6시간으로 구성한 시험예를 제공한다.

그러나, 본 발명의 실시예로 제공한 6시간 주기의 고정식 시험 사이클로만 설계될 수 있는 것은 아니며, 시간 사이클의 주기 변화는 물론 고정식이 아닌 가변식 설계로도 본 발명의 지역 기후 연계식 현실모사적 촉진 내후성 시험 방법이 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예로 제공되는 6시간 주기의 고정식 시험 사이클 설계에서, 사이클을 구성하는 단계는 크게 3 단계로 구성된 예를 제공하며, 각 단계는 광 조사 및 물 분사가 모두 없는 암흑 사이클, 물 분사와 광 조사가 모두 수행되는 습식 광열화 사이클, 물 분사 없이 광 조사만 수행되는 건식 광열화 사이클 단계로 구성된다.

본 발명의 촉진 내후성 시험 방법을 수행하는 장비의 특징 또는 시험 설계의 특성에 따라 암흑 사이클이 없는 습식 광열화와 건식 광열화의 2단계로 단순화된 촉진 내후성 시험 사이클로도 본 발명의 효과를 달성할 수 있다.

즉, 암흑 사이클의 도입 여부는 본 발명의 중요한 특징에 포함되지 않는다.

본 발명의 실시예 및 비교예로 제공하는 총 10개의 시험 결과는 대한민국 대전 및 서산, 미국의 아리조나에서의 옥외 광열화를 모사하기 위한 본 발명의 촉진 내후성 시험 결과와, 이를 비교하기 위한 기존의 대표적 촉진 내후성 시험법에 의한 시험 결과, 그리고 실제 해당 지역에서의 옥외폭로 시험 결과를 비교하기 위한 것이다.

참고로, 대한민국 대전 및 서산은 강수량이 풍부한 온대 기후에 해당하는 지역이며, 미국 아리조나는 잘 알려진 옥외 폭로 시험장이 있는 온대의 사막 건조 기후에 해당하는 지역이다.

본 발명의 실시예에서는, 이미 전술한 바와 같이 모사하고자 하는 지역의 연간 강수량(단위: mm)을 연간 자외선 조사량(단위: MJ/㎡)으로 나눈 값에 스케일 조절 값, 40을 곱하여 얻어진 값을 촉진 내후성 시험 사이클 중의 물 분사 시간으로 사용한다.

여기서 사용하는 스케일 조절 값은 시험 사이클 전체 주기에 따라 변화하는 것이 바람직하며, 시험 사이클 전체 주기의 시간 길이가 증가할수록 큰 값을 사용하는 것이 적절하다.

즉, 반복되는 시험 사이클 주기가 6 시간 이상으로 길어질수록 스케일 조절 값을 크게 사용하는 것이 바람직하며, 6 시간 미만으로 짧아질수록 스케일 조절 값을 작게 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 시험하고자 하는 화학 소재의 종류 및 제품의 열화 메커니즘에 따라 스케일 조절 값은 변화하는 것이 바람직하지만, 본 발명의 실시예와 같이 6 시간의 고정된 시험 사이클을 사용하는 경우에는 20 이상 80 이하의 스케일 조절 값을 사용하는 것이 바림직하다.

또한, 각 실시예의 건식 광열화 시험 사이클 중의 블랙패널온도는 이미 기술한대로 모사하고자 하는 지역의 연평균 하루 중 최고 대기온도(단위: ℃)를 연간 자외선 조사량(단위: MJ/㎡)으로 나눈 값을 X 변수로 사용하는 수식으로부터 지역 조사를 위한 블랙패널온도 Y(℃)를 계산하여 사용할 수 있다.

즉, 지역 모사를 위한 블랙패널온도(℃)를 Y라고 할 때, 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값을 X로 표현한 일차 함수(Y = a X + b) 형태로 블랙패널온도를 계산할 수 있다.

바람직하게는, 상기 일차 함수(Y = a X + b) 형태에서, 고분자소재 및 화학소재를 사용하는 대표 값으로서, a는 -1.5 이상에서 -0.7 까지의 범위를 갖으며, b는 75 이상에서 120 이하의 범위를 갖는다.

상기 일차 함수 수식은 본 발명의 실시예를 구성하기 위한 한 예로서 발명의 특징으로 포함되지만, 본 발명의 블랙패널온도를 산출하는 방법이 이 수식만으로 한정되는 것은 아니다.

즉, 화학 소재의 종류 및 제품의 사용 환경, 열화 메커니즘의 유형에 따라 위의 일차함수 수식의 계수를 변화하거나, 또는 자외선 조사 광량 또는 일사량과 대기온도가 변수로 사용되는 다른 수식의 적용이 가능하지만, 본 발명의 촉진 내후성 시험을 위한 건식 광열화의 블랙패널온도는 대기 온도 외에 자외선 조사량이 함께 고려된 방법으로 계산 또는 추정되는 방법을 사용하는 특징을 갖는다.

본 발명에 대한 비교예로는 대한민국은 물론 전 세계적으로 가장 많은 산업계가 사용하고 있는 옥외 폭로를 위한 제품의 크세논-아크 광원을 사용한 촉진 내후성 시험 규격인 SAE J1960/2527의 강화된 자외선(extended UV) 조건을 사용하였다.

위의 비교예의 촉진 내후성 시험 방법은 물 분사를 수반하는 습식 시험 사이클 중에 본 발명과는 달리 광 조사를 실시하지 않는 암흑 사이클을 사용하고, 또한 광 조사가 진행되는 사이클 중간에 물 분사가 20분간 실시되는 습식 광열화가 물 분사 없이 광 조사가 진행되는 건식 광열화 사이에 사용된다.

이에, 물 분사가 실시되는 습식 광열화 중의 자외선 조사강도와 블랙패널온도가 물 분사가 없는 건식 광열화 조건과 차별화되지 않았다는 점에서 본 발명과는 다른 시험 사이클 설계를 사용하고 있다.

즉, 비교예의 SAE J1960/2527의 촉진 내후성 시험 방법의 물 분사 조건은 본 발명과는 달리 광 조사가 없는 암흑 사이클 중에 실시되거나, 건식 광열화 조건과 동일한 조건 중에 실시되고, 반면 본 발명의 시험 조건이 차별화된 습식 광열화와 건식 광열화의 교차 시험을 특징으로 하므로, 촉진 내후성 시험의 결과는 현실모사성에서 차별화된 결과를 나타내게 된다.

본 발명에 따른 실시예와 비교예의 촉진 내후성 시험을 정해진 자외선 조사량 만큼 수행한 이후에는, 해당 화학 소재(플라스틱 소재)의 표면 열화를 색차계 또는 광택계로 평가하였다.

사용된 색차계는 미놀타의 모델 CM-3700d이며 ASTM E313 규격에 의한 방법으로 색차(ΔE) 또는 황변지수 변화(ΔYI)를 SCI(specular component included) mode로 측정하였다.

또한, 광택계는 비와이케이 가드너의 모델 micro-TRI-gloss meter로서 입사각 60°를 기준으로 측정하였고, 투명성이 높은 소재의 경우에는 가드너의 모델 4725를 이용하여 전광선 투과도와 혼탁도(흐림도)를 측정하였으며, 또한 표면 열화 상태의 관찰을 위해 하이록스의 KH-7700 영상현미경으로 표면 관찰을 수행하였다.

또한, 각 실시예와 비교예에서 사용된 플라스틱 소재들은 모두 (3.0±0.20) mm의 두께를 갖는 표면 상태가 양호하며, 열화 이력이 없는 플라스틱 소재를 사출하여 얻은 시편을 이용하였다.

실시예 1

본 발명의 실시예 1에 따른 촉진 내후성 시험 방법을 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하고, 국내 A사의 투명 폴리카보네이트 수지로 제작된 플라스틱 시편을 이용하여 수행하였다.

이때, 촉진 내후성 시험 조건은 대한민국 대전지역의 기후를 모사하기 위하여 본 발명의 습식 광열화와 건식 광열화가 교차하는 현실모사적 촉진 내후성 시험 조건을 설계하여 수행되었다.

즉, 상기 시편에 대하여 누적 자외선 조사량 500 MJ/㎡에 도달할 때까지 매 50 MJ/㎡ 간격으로 색차계, Haze-meter 등을 사용한 황변(ΔYI)과 표면 광택도, 전광선 투과도, 혼탁도 등을 측정하였다.

대한민국 대전지역을 모사하기 위한 촉진 내후성 시험 조건 중 습식 광열화는 170 분간의 물 분사를 40 W/㎡의 자외선 조사강도로, 블랙패널온도 45 ℃ 조건으로 수행하였고, 건식 광열화는 물 분사 없는 120 W/㎡의 자외선 조사강도로 180 분간 블랙패널온도 73 ℃ 조건으로 수행하였으며, 이와 같은 조건으로 수행된 황변, 표면 광택도, 전광선 투과도, 혼탁도는 각각 첨부한 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같다.

비교예 1

비교예 1에 따른 촉진 내후성 시험 방법도 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하였으나, 비교 예로 수행된 SAE J1960/2527 시험 조건은 굳이 상기한 냉각 장치가 추가 장착되지 않은 통상의 아틀라스 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하여도 동일한 시험이 수행되므로 이 냉각 장치 사용 여부가 시험 결과에 영향을 미치지는 않는다.

비교예 1도 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 국내 A사의 투명 폴리카보네이트 수지로 제작된 플라스틱 시편을 통해 수행되었으며, 촉진 내후성 시험의 조건은 SAE J1960/2527의 조건을 따라 물 분사를 수반하는 암흑 사이클 60 분, 물 분사가 없는 60 W/㎡의 자외선 조사강도로 블랙패널온도 70 ℃ 조건의 광 조사를 40 분, 동일한 조사강도와 블랙패널온도 조건 하의 물 분사 20분, 이후 또 다시 동일한 조사강도와 블랙패널온도 하의 물 분사 없는 광 조사 60 분 사이클을 수행한다.

즉, 비교예 1의 SAE J1960/2527은 암흑 사이클 60분, 광 조사 사이클 120 분으로 구성되며 암흑 사이클 60 분 동안과 광 조사 사이클 중의 20 분 동안 물 분사를 수행하므로, 총 180 분의 한 사이클 주기 동안 80 분의 물 분사를 수행하는 방법을 사용한다.

비교예 1도 실시예 1과 같이, 누적 자외선 조사량 500 MJ/㎡에 도달할 때까지 매 50 MJ/㎡ 간격으로 색차계를 사용한 황변(ΔYI)과 표면 광택도, 전광선 투과도, 혼탁도 등을 측정하여, 그 결과는 실시예 1과 함께 첨부한 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같다.

비교예 2

비교예 2에 따르면, 한국화학연구원 원내에 마련된, 남향 35 ° 경사(수평면을 기준으로)로 설치된 옥외폭로시험대에서 2011년 10월부터 2013년 9월까지 23개월 동안 실시예 1에서 사용했던 폴리카보네이트 수지 시편에 대한 필드 옥외폭로시험을 수행하였다.

시험 기간 중에 옥외폭로 시험대와 동일한 위치에 설치된 옥외용 자외선 조도계(모델명: CUV4)로 노출 자외선 광량을 측정하였다.

상기 옥외용 자외선 조도계의 자외선 측정 범위는 감응도 50 %를 기준으로 (305 ~ 385) nm이기 때문에, 크세논-아크 촉진 내후성 시험 장치의 자외선 조도 측정 범위 기준인 (295 ~ 400) nm와의 호환을 위해 1.30을 곱하는 방법을 사용하여, 크세논-아크 광원을 사용한 촉진 내후성 시험의 결과와 비교하였으며, 이를 기준으로 가능한 매 50 MJ/㎡ 간격으로 색차계를 사용한 황변(ΔYI)과 전광선 투과도, 혼탁도, 등을 측정하여, 이를 각각 첨부한 도 4 내지 도 6에 표시하여 실시예 1의 결과와 비교하였다.

한편, 상기한 실시예 1을 비롯하여 비교예 1 및 비교예 2에 따른 폴리카보네이트 수지 시편에 대한 자외선 광령에 따른 표면을 관찰하였으며, 이때 각 표면 영상 현미경 분석을 통한 표면 몰폴로지의 변화 양상은 첨부한 도 7에 도시된 바와 같다.

상기한 실시예 1을 비롯한 비교예 1,2의 촉진 내후성 시험 결과를 나타낸 첨부한 도 4 내지 도 6에서 보듯이, 비교예 1의 촉진 내후성 시험 결과는 대전지역에서의 실제 옥외 폭로시험 결과에 비교할 때, 황변, 전광선 투과도, 혼탁도뿐만 아니라 표면 현미경 관찰에 있어서도 큰 차이를 나타내는 비현실성이 보이고 있다.

그에 반하여, 본 발명의 실시예 1에 의한 대전지역 기후를 모사한 현실모사적 촉진 내후성 시험 결과는 비교예 2의 실제 대전지역 옥외폭로 시험에 의한 시험 결과에 근접한 황변, 전광선 투과도, 혼탁도를 보이고 있을 뿐만 아니라, 첨부한 도 6에서 보듯이 현미경 관찰에 의한 표면 열화의 양상에서도 본 발명의 실시예 1의 경우 실제 대전 지역에서의 옥외폭로 시험결과인 비교예 2와 동일하게 500 MJ/㎡의 자외선 조사 광량까지 관측 가능한 표면 크랙이 발생하지 않는 결과를 나타냄을 알 수 있었다.

실시예 2

본 발명의 실시예 2: 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하여, 국내 B사의 흰색(무색) 폴리프로필렌 수지로 제작된 플라스틱 시편을 통해 수행되었다.

본 발명의 실시예 2에 따른 촉진 내후성 시험 방법을 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하여, 국내 A사의 투명 폴리카보네이트 수지로 제작된 플라스틱 시편을 이용하여 수행하였다.

즉, 실시예2에 따른 촉진 내후성 시험 조건은 대한민국 서산 지역의 기후를 모사하기 위한 본 발명의 습식 광열화와 건식 광열화가 교차하는 현실모사적 촉진 내후성 시험 조건을 설계하여 수행되었으며, 습식 광열화는 150 분간의 물 분사를 40 W/㎡의 자외선 조사강도로, 블랙패널온도 45 ℃ 조건으로 수행하고, 건식 광열화는 물 분사 없는 120 W/㎡의 자외선 조사강도로 200 분간 블랙패널온도 74 ℃ 조건으로 수행하였다.

실시예 2에 따른 시험 결과 측정으로서, 누적 자외선 조사량 500 MJ/㎡에 도달할 때까지 매 50 MJ/㎡ 간격으로 색차계를 사용한 색차 측정 및 연상현미경을 이용한 표면 현미경 관찰을 수행하였고, 그 결과는 첨부한 도 8 및 9에 도시된 바와 같다.

비교예 3

비교예 3에 따른 촉진 내후성 시험도 대한민국 특허출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하였다.

비교예 3도 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 국내 B사의 흰색 폴리프로필렌 수지로 제작된 플라스틱 시편을 통해 수행되었으며, 촉진 내후성 시험의 조건은 SAE J1960/2527의 조건을 따라 물 분사를 수반하는 암흑 사이클 60 분, 물 분사가 없는 60 W/m2의 자외선 조사강도로 블랙패널온도 70 ℃ 조건의 광 조사를 40 분, 동일한 조사강도와 블랙패널온도 조건 하의 물 분사 20분, 이후 또 다시 동일한 조사강도와 블랙패널온도 하의 물 분사 없는 광 조사 60 분 사이클을 수행하는 조건으로 수행하였다.

즉, 비교예 3의 SAE J1960/2527은 암흑 사이클 60분, 광 조사 사이클 120 분으로 구성되며, 암흑 사이클 60 분 동안과 광 조사 사이클 중의 20 분 동안 물 분사를 수행하므로, 총 180 분의 한 사이클 주기 동안 80 분의 물 분사를 수행하는 방법을 사용한다.

비교예 3도 실시예 2와 같이, 누적 자외선 조사량 500 MJ/㎡에 도달할 때까지 매 50 MJ/㎡ 간격으로 색차계를 사용한 색차 측정 및 표면 현미경 관찰을 수행하였으며, 그 결과는 첨부한 도 8 및 9에 나타낸 바와 같다.

비교예 4

비교예 4로서, 대한민국 서산의 한국건설생활환경시험연구원 옥외폭로시험장에 마련된, 남향 35 ° 경사(수평면을 기준으로)로 설치된 옥외폭로시험대에서 2011년 10월부터 2013년 9월까지 23개월 동안 실시예 2에서 사용했던 폴리프로필렌 수지 시편에 대한 옥외폭로시험을 수행하였다.

시험 기간 중에 이 옥외폭로시험장에서 제공된 자외선 조도 측정 범위는 (295 ~ 385) nm이기 때문에, 크세논-아크 촉진 내후성 시험 장치의 자외선 조도 측정 범위 기준인 (295 ~ 400) nm와의 호환을 위해 1.30을 곱하는 방법을 사용하여, 크세논-아크 광원을 사용한 촉진 내후성 시험의 결과와 비교하였으며, 이를 기준으로 가능한 매 50 MJ/㎡ 간격으로 색차계를 사용한 색차 값을 측정하고, 이를 첨부한 도 8에 실시예 2의 결과와 비교하여 나타내었고, 영상현미경 분석을 통한 표면 몰폴로지의 변화 양상을 도 9에 비교하여 나타내었다.

비교예 5

비교예 5로서, 미국 아리조나의 아틀라스 옥외폭로시험장에 설치된, 집광식 옥외 촉진 내후성 시험장치(EMMAQUA)를 사용하여 2013년 9월부터 2014년 9월까지 12개월 동안 실시예 2에서 사용했던 폴리프로필렌 수지 시편에 대한 옥외 촉진 내후성 시험을 ASTM G90의 3번 사이클 조건으로 수행하였다.

비교예 5에 따른 시험 조건은 주간에는 물 분사가 없고, 야간에는 반복적으로 물 분사를 수행하는 시험 조건이며, 옥외폭로시험장에서 제공된 자외선 조도 측정 범위는 (295 ~ 385) nm이기 때문에, 크세논-아크 촉진 내후성 시험 장치의 자외선 조도 측정 범위 기준인 (295 ~ 400) nm와의 호환을 위해 1.30을 곱하는 방법을 사용하여, 크세논-아크 광원을 사용한 촉진 내후성 시험의 결과와 비교하였으며, 이를 기준으로 가능한 약 200 MJ/㎡ 간격으로 색차계를 사용한 색차 변화를 측정하여, 이를 첨부한 도 8에 실시예 2의 결과와 비교하여 나타내었다.

상기한 실시예 2를 비롯한 비교예 3,4,5,의 촉진 내후성 시험 결과를 나타낸 첨부한 도 8 및 도 9에서 보듯이, 비교예 3의 기존 촉진 내후성 시험 방법에 의한 결과는 서산지역에서의 실제 옥외 폭로시험 결과에 비교할 때, 색차 뿐만 아니라 표면 현미경 관찰에 있어서도 큰 차이를 나타내는 비현실성을 보이고 있다.

즉, 도 8에서 보듯이 비교예 3에 의한 촉진 내후성 시험법은 폴리프로필렌 수지의 색차 변화를 실제의 서산 옥외폭로 시험 결과인 비교예 4에 비하여 과도한 열화 변화를 표현하고 있을 뿐 아니라, 도 9에서 보듯이 동일한 수준의 자외선 조사 광량 하에서의 표면 크랙 생성에 의한 열화를 비현실적으로 과도하게 발생시키고 있다는 것을 알 수 있다.

반대로, 비교예 5의 미국 아틀라스의 아리조나 시험장에서 수행된 옥외 집광식 촉진 내후성 시험 장치에 의한 촉진 내후성 시험 결과는 같은 자외선 조사 광량 하에서 색차 변화가 비현실적으로 낮은 변화를 나타냄을 보이고 있다.

이와 달리, 본 발명의 실시예 2에 의한 서산지역 기후를 모사한 현실모사적 촉진 내후성 시험 결과는 실제의 서산 옥외폭로 시험장에서의 시험 결과인 비교예 4에 근접한 색차 변화를 보이고 있을 뿐만 아니라, 도 9에서 보듯이 현미경 관찰에 의한 표면 열화의 양상에서도 실제 서산 지역에서의 옥외폭로 시험결과와 유사한 수준의 현실모사성이 우수한 표면 크랙 생성을 나타내고 있다.

실시예 3

본 발명의 실시예 3에 따른 촉진 내후성 시험 방법을 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하고, 국내 C사의 투명 폴리카보네이트 수지로 제작된 플라스틱 시편을 이용하여 수행하였다.

마찬가지로, 촉진 내후성 시험 조건은 대한민국 대전지역의 기후를 모사하기 위하여 본 발명의 습식 광열화와 건식 광열화가 교차하는 현실모사적 촉진 내후성 시험 조건을 설계하여 수행하였다.

즉, 미국 아리조나지역을 모사하기 위한 촉진 내후성 시험 조건은 습식 광열화는 30 분간의 물 분사를 40 W/㎡의 자외선 조사강도로, 블랙패널온도 45 ℃ 조건으로 수행하였고, 건식 광열화는 물 분사 없는 120 W/㎡의 자외선 조사강도로 320 분간 블랙패널온도 76 ℃ 조건으로 수행하였다.

실시예 3에 따른 시험 결과 측정으로서, 누적 자외선 조사량 500 MJ/㎡에 도달할 때까지 시험한 후, 색차계를 사용한 황변(ΔYI) 측정 및 표면 현미경 관찰을 시행하였으며, 이와 같은 조건으로 수행된 황변 값 및 표면 관찰 사진은 첨부한 도 10에 도시된 바와 같다.

비교예 6

비교예 6의 촉진 내후성 시험도 대한민국 특허 출원 2014-0127802의 냉각 장치가 추가 장착된 아틀라스사의 Ci-4000 촉진 내후성 시험 장치를 사용하였다.

비교예 6도 실시예 3에서 사용한 것과 동일한 국내 C사의 투명 폴리스티렌계 수지로 제작된 플라스틱 시편을 통해 수행되었으며, 촉진 내후성 시험의 조건은 SAE J1960/2527의 조건을 따라 물 분사를 수반하는 암흑 사이클 60 분, 물 분사가 없는 60 W/㎡의 자외선 조사강도로 블랙패널온도 70 ℃ 조건의 광 조사를 40 분, 동일한 조사강도와 블랙패널온도 조건 하의 물 분사 20분, 이후 또 다시 동일한 조사강도와 블랙패널온도 하의 물 분사 없는 광 조사 60 분 사이클을 수행하였다.

즉, 비교예 3의 SAE J1960/2527은 암흑 사이클 60분, 광 조사 사이클 120 분으로 구성되며 암흑 사이클 60 분 동안과 광 조사 사이클 중의 20 분 동안 물 분사를 수행하므로, 총 180 분의 한 사이클 주기 동안 80 분의 물 분사를 수행하는 방법을 사용하였다.

비교예 6도 실시예 3과 같이, 누적 자외선 조사량 500 MJ/㎡에 도달할 때까지 시험하였는 바, 그 결과로서 색차계를 사용한 황변(ΔYI) 측정 및 표면 관찰 사진을 첨부한 도 10에 실시예 3과 함께 비교 도시한 바와 같다.

비교예 7

비교예 7은 미국 아리조나지역의 피닉스 옥외폭로시험장에 설치된, 옥외폭로시험대에서 2011년 10월부터 2013년 9월까지 23개월 동안 실시예 3에서 사용했던 폴리스티렌계 수지 시편에 대한 옥외폭로 시험을 수행하였고, 시험 기간 중에 옥외폭로 시험대가 위치한 시험장에 설치된 옥외용 자외선 조도계로 노출 자외선 광량을 측정하였다.

옥외폭로시험장에서 제공된 자외선 조도 측정 범위는 (295 ~ 385) nm이기 때문에, 크세논-아크 촉진 내후성 시험 장치의 자외선 조도 측정 범위 기준인 (295 ~ 400) nm와의 호환을 위해 1.30을 곱하는 방법을 사용하여, 크세논-아크 광원을 사용한 촉진 내후성 시험의 결과와 비교하였으며, 이러한 기준으로 비교예 7에 제시한 시편의 자외선 조사 광량은 약 580 MJ/㎡ 이었으며, 시험 후 수거된 시편의 열화된 표면을 색차계를 사용한 황변(ΔYI) 측정 및 표면 현미경 관찰을 수행하여 그 결과를 첨부한 도 10에 비교 도시하였다.

첨부한 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예 3에 의한 촉진 내후성 시험 결과는 비교예 7의 미국 아리조나지역에서 수행한 옥외 폭로시험 결과를 황변 값 및 표면 크랙 및 열화 상태 관찰 모두에서 현실모사적으로 가속 열화시키는데 반하여, 비교예 6의 기존 촉진 내후성 시험법에 따른 시험 결과는 아리조나지역에서의 옥외 폭로시험 결과에 비교할 때, 영상현미경 관찰로 수행된 표면 열화의 상태가 큰 차이를 나타내는 비현실성을 보이고 있다.

즉, 비교예 6의 기존 촉진 내후성 시험법을 따른 촉진 내후성 시험 결과는 폴리스티렌계 수지의 황변 변화도 다소 부족할 뿐 아니라, 특히 실제 아리조나지역의 옥외폭로시험에서는 발생하지 않는 큰 표면 균열을 발생시키는 비현실적 열화가 나타남을 알 수 있었다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명은 기후 특성에 밀접한 영향을 받는 고분자소재 및 화학소재 등의 옥외 자연 환경 하에서 진행되는 물리화학적 경시변화를 예측, 평가하는 내후성 또는 내광성 시험에 있어서, 일사량 및 자외선 조사 광량, 대기 온도, 강수량 등의 중요 기후 인자 등의 변화에 의한 지역변 기후 특성의 변화에 따른 차이를 구별하여 현실모사적으로 시험할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

즉, 고분자소재 및 화학소재로 구성된 제품의 표면은 자외선 조사에 의한 광열화 반응을 중심으로 일사량에 따른 표면 온도의 변화 및 열열화 반응, 강수량에 의한 표면 젖음 효과 등이 표면의 물리화학적 변화에 다양하게 반영되기 때문에 실제 기후를 모사하는 방법이 제공되기 전에는 촉진 내후성 시험에 의한 결과로부터 실제 지역의 자연 환경에 대한 열화 메커니즘 및 열화 수명을 예측, 평가하기 어려운 점을 감안하면, 본 발명의 기후연계식 현실모사적 촉진 내후성 시험 방법은 기존의 획일화된 촉진 내후성 시험법으로는 예측하기 어려운 열화 메커니즘을 따르는 기후 여건에서 사용되는 제품의 광열화를 평가하는데 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 이렇게 실제 제품이 사용될 지역의 기후 조건에 최적화된 본 발명의 촉진 내후성 시험 방법은 현실모사성이 우수하기 때문에, 제품의 특정한 열화 상태 또는 고장 판정 기준이 제공될 경우 제품 수명을 평가하는데 유용하게 사용될 수 있고, 기존의 지역 기후조건을 무시한 획일화된 촉진 내후성 시험 방법이 갖고 있는 필드 제품에 대한 수명예측 상의 문제점을 근본적으로 개선할 수 있다.

결국, 본 발명의 촉진 내후성 시험 방법은 동일한 소재 및 동일한 제품이 전세계의 여러 다양한 지역에 사용될 경우, 실제의 제품 수명이나 열화 상태가 지역 기후 조건에 따라 어떻게 변화하게 될지를 예측, 평가하는데 유용하게 사용될 수 있고, 그에 따라 소재 선택 및 제품 설계의 변화를 사용 기후 여건에 연계하는 도구로서 제공할 수 있으며, 더욱이 기존 촉진 내후성 시험법보다 상대적으로 가속성이 우수한 시험법을 제공함으로써, 시험 기간의 단축을 통한 제품 개발 기간의 단축과 개발 비용의 절감 효과를 얻을 수 있다.

Claims

태양광 자외선을 모사하는 인공 광원을 사용하여 각종 소재에 대한 촉진 내후성 시험 방법으로서,
촉진 내후성 시험 소재에 대하여 상대적으로 낮은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하는 습식 광열화 단계와, 상대적으로 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 건식 광열화 단계를 포함하고,
낮은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하는 상기 습식 광열화 단계에서의 물 분사 시간은 모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간에 비례하여 증가시키고,
높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 상기 건식 광열화 단계의 광 조사 시간은 모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간에 반비례하여 감소시키는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 태양광 자외선을 모사하는 인공 광원은 제논-아크, 메탈-할라이드, 발광 플라즈마, 자외선 형광 램프 중의 어느 하나 또는 둘 이상의 조합을 사용하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 1에 있어서,
상대적으로 낮은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하는 상기 습식 광열화 단계와 상대적으로 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 상기 건식 광열화 단계가 필수적으로 포함된 시험 사이클은:
기후 특성에 따른 시험 조건의 변화에 관계없이 일정한 주기의 사이클 시간을 사용하는 고정식 시험 사이클 외에, 세계 여러 지역의 기후 다양성에 따라 시험 사이클의 시간이 가변적으로 변화하는 가변식 시험 사이클로 구성되는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 1에 있어서,
상대적으로 낮은 자외선 조사강도 하의 물분사를 사용하는 상기 습식 광열화 단계는 상대적으로 높은 자외선 조사강도 하의 물 분사를 사용하지 않는 상기 건식 광열화 단계보다 블랙패널온도 또는 시편 표면온도가 상대적으로 낮은 조건을 사용하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 습식 광열화 단계의 물 분사 시간은:
모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간에 비례하거나, 모사하고자 하는 지역의 자외선 조사량 또는 일사량 대비 강수량 또는 젖음 시간에 비례하여 증가하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 습식 광열화 단계의 물 분사 시간을 모사하고자 하는 지역의 자외선 조사량 또는 일사량 대비 강수량 또는 젖음 시간에 비례하여 증가시키는 방법은:
모사하고자 하는 지역의 강수량 또는 젖음 시간을 연간 자외선 조사량으로 나눈 값에 스케일 조절 값을 곱하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 스케일 조절 값은:
반복되는 시험 사이클의 시간 주기에 따라 변화하고, 시험 사이클의 시간 주기가 길어질수록 큰 값을 사용하고, 시험 사이클의 시간 주기가 짧아질수록 작은 값을 사용하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 습식 광열화 단계에서 낮은 자외선 조사강도는 60 W/㎡ 미만의 자외선 조사강도를 사용하고, 상기 건식 광열화 단계에서 높은 자외선 조사강도는 60 W/㎡ 이상의 자외선 조사강도를 사용하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 블랙패널온도 또는 시편 표면온도를 결정함에 있어서,
모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 또는 연간 자외선 조사 광량 대비 연평균 블랙패널온도 또는 연평균 주간 최고 대기온도에 기초하여, 광조사 중의 블랙패널온도 또는 실제 시편의 표면온도를 결정하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 블랙패널온도 또는 시편 표면온도를 결정함에 있어서,
모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 또는 연간 자외선 조사 광량 대신 지역의 연평균 일사량 또는 연간 총일사량을 사용하여, 광조사 중의 블랙패널온도 또는 실제 시편의 표면온도를 결정함을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
상기 광조사 중에 결정되는 블랙패널온도 또는 실제시편의 표면온도는 모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 모사하고자 하는 지역의 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값은:
지역 모사를 위한 블랙패널온도(℃)를 Y라고 할 때, 연평균 자외선 조사강도 및 연간 자외선 조사 광량, 또는 연평균 일사량 및 연간 일사량을 연평균 하루 중 최고 대기온도로 나눈 값을 X로 표현한 일차 함수(Y = a X + b) 형태로 계산할 수 있는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 일차 함수(Y = a X + b)는:
고분자소재 및 화학소재를 사용하는 대표 값으로서, a는 -1.5 이상에서 -0.7 까지의 범위를 갖고, b는 75 이상에서 120 이하의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 세계 지역별 기후인자를 현실적으로 모사하는 내후성 시험 방법.