高分子耐久性

サンシャインウェザーメータ (JIS B 7754、JIS D 0205、JIS K 7350-4)

概要

サンシャインカーボンアーク灯式耐候性試験(オープンフレームカーボンアークランプ)は、屋外環境を疑似的に再現する装置です。この装置により、屋外環境で樹脂が起こす劣化や退色を短時間で促進できるようになり、樹脂の耐候性試験を行えます。数ある耐候性試験の中でもサンシャインカーボンアークは古くからある耐候性試験であり、世界で70年以上使用されてきました。比較的早い時期にプラスチック関係分野での規格化が進んだこともあり、工業用塗料や汎用塗料をはじめとするあらゆる分野での飛躍的発展を背景に膨大な量のデータの蓄積がなされています?このような事情からか新しい耐候性試験機が数多く開発された現在でも、これまでの蓄積データとの対比の関係上?この試験でのデータの取得は半ば避けられないところがあり、根強く使用され続けています?

仕様

ブラックパネル温度計は常にモニターしコントロールが可能で、湿度も独立コントロール可能です。
温度、湿度、降雨を自動制御しながらの連続照射運転と、照射/暗黒(結露)のデューサイクル試験が可能です。照射(昼)時には、紫外部に高いエネルギーをもつ光が照射され、暗黒(夜)時には、高湿度条件で結露する環境を再現できます。

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表1 サンシャインウェザーメータについて
使用機器 スガ試験機㈱製 S80DHBBR型
光源 サンシャインカーボンアーク灯 (ウルトラロングライフカーボン4対)
放射照度 300~700 nm:255 W/m2
300~400 nm:78.5 W/m2 (フィルタA、変動範囲各10 %以内)
温度範囲 BPT:63~95 ℃
湿度範囲 点灯中:30~70 % (温度による) 暗黒中:100 %まで
フィルタ種類
(JIS B 7753)
    フィルタ      / 分光透過率 (%)
紫外拡張 フィルタA     / 1 %以下 (255 nm), 71~86 % (302 nm), 91 %以上 (360 nm)
屋外 フィルタB       / 2 %以下 (275 nm), 65~80 % (320 nm), 90 %以上 (400~700 nm)
屋内窓ガラス フィルタC / 1%以下 (295 nm), 40 %以上 (320 nm), 90 %以上 (400~700 nm)
※過去からの蓄積でフィルタAが最も実施されています。
推奨試料形状 140×70 mm以下 (製品形状などは別途ご相談)
ばく露面積 140×55 mm 最大74枚
規格 JIS B 7753 JIS D 0205 JIS K 7350-4
試験項目 照射/照射+表面スプレ (降雨)、デューサイクル;照射/暗黒結露 (裏面スプレ)
評価項目例 外観?表面:目視、顕微鏡観察、グレースケール、色差、光沢度、黄変度、接触角
化学変化:酸化劣化 (FT-IR)、分子量 (GPC)、酸化誘導時間(DTA、DSC)
機械物性:引張強さ、伸び、衝撃強さ
塗膜物性:密着性、耐屈曲性
特徴 ?装置に歴史があり、今まで積み重ねてきた試験と比較がしやすい
?300~350 nmまでは太陽光の波長に近似しているが、365 nm付近に大きなピークを持つ

 

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計算式

放射照度とは、一定の面積上に入射する放射束のことで、通常はW/m2にて表されます。
放射露光量とは、一定の時間中に特定の面積に入射する放射エネルギーのことで、通常はJにて表されます。

J/m2= W/m2×s

J/m2放射露光量
W/m2放射照度
S:

参考資料

表2 日本の太陽光の年間放射露光量
波長 (nm) 構成比 (%) 放射露光量 (MJ/m2)
300~400 6.8 306
400~700 44.6 2007
700~3000 48.6 2187
100.0 4500

※日本の太陽光の平均1年間放射露光量を4500 MJ/m2 とする。
 (JIS D 0205 自動車部品の耐候性試験方法 参考2 試験時間より)
またCIE Publication No.85 1st Edition(TC2-17) Table.4 AM1.0より、300~400 nm時の構成比を6.8 %とする。

表3 各促進試験のエネルギー強度比較
種類 (300~400 nm時) 時間 加速倍率
屋外曝露 8760 1
紫外線蛍光ランプ 
[49 W/m2]
1735 5
サンシャインウェザーメータ 
[78.5 W/m2]
1083 8
キセノンウェザーメータ
[60 W/m2
1417 6
キセノンウェザーメータ
[180 W/m2
472 19
メタルハライドランプ
[1000 W/m2
85 103

キセノンはJIS K 7350-2の赤道地帯の太陽光を基準とし、CIE No.85 Tabe.4の全放射照度約1090 W/m2の紫外線構成比率約6 %である60 W/m2が規定される。

表4 各種プラスチックの吸収波長の例
プラスチックの種類 最大吸収波長 (nm)
PP 300
PE 300
PS 318.5
PVC 320
PVA 280
PC 280.5~305
330~360
AS 290
325
ポリエステル 325

参考文献) R.C.Hirt, N.Z.Searle:J.Appl.Polymer Sci.,Symposia No.4,61(1967)

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  注)出典元;スガ試験機株式会社
        スガ試験機新宿本社(南面35度)と、フィルタA(紫外拡張)の比較

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