ES2355860T3 - Dispositivo para el ensayo del envejecimiento artificial a la luz o a la intemperie que contiene una carcasa de muestras con filtro de radiación uv integrado. - Google Patents
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Abstract
Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie para el ensayo de envejecimiento artificial a la intemperie de una muestra, con - una cámara (50), que se puede cerrar herméticamente; - una fuente de radiación UV dispuesta en la cámara (50); y - una carcasa (10; 70) dispuesta en la cámara (50), que presenta una pared de carcasa con un filtro de radiación UV (2) y que rodea la muestra al menos parcialmente; en el que - en dos paredes laterales (3) opuestas de la carcasa (10; 70) están formados orificios (3A, 3B) para el paso de aire, caracterizado porque - la carcasa (10; 70) está dispuesta estacionaria en la cámara (50); - la carcasa (10; 70) presenta una pared de fondo rectangular (1) para el alojamiento de la muestra y una pared de carcasa rectangular plana, directamente opuesta a la pared de fondo (1) y que está constituida por el filtro de radiación UV (2), en la que la pared de fondo (1) y el filtro de radiación UV (2) están dimensionados con la misma dimensión superficial y están unidos entre sí por medio de las paredes laterales (3); - en los orificios (3A, 3B) están conectados conductos de conexión para la entrada y salida de aire durante un ensayo de envejecimiento a la intemperie; - el aparato de envejecimiento artificial a la intemperie contiene un ventilador dispuesto fuera de la cámara (50), con el que están conectados los conductos de conexión; y - los orificios (3A, 3B) presentan en cada caso una sección transversal rectangular y están dispuestos de tal forma que uno de sus cantos longitudinales se encuentra en el plano de la pared de fondo (1).
Description
[0001] La presente invención se refiere a un dispositivo para el ensayo del envejecimiento artificial a la luz o a la intemperie y a una carcasa para un dispositivo de este tipo. 5
[0002] En dispositivos para el envejecimiento artificial a la intemperie de muestras de materiales debe estimarse la duración de vida útil de materiales, que están expuestos en esta aplicación constantemente a las condiciones naturales de la intemperie y, por lo tanto, se empeoran bajo influencias climáticas como luz solar, calor solar, humedad y similares. Para obtener una buena simulación de las particularidades naturales de la intemperie, la distribución espectral de la energía de la luz generada en el dispositivo debe 10 corresponder en la mayor medida posible a la de la radiación solar natural. Por este motivo en tales aparatos se emplean como fuente de radiación radiadores de xenón. El ensayo de envejecimiento acelerado de los materiales se consigue esencialmente a través de una radiación constante e intensiva de las muestras frente a las condiciones naturales, a través de la cual se acelera el envejecimiento de las muestras. De esta manera, se puede obtener, después de un periodo de tiempo relativamente corto, una 15 declaración sobre el comportamiento de envejecimiento de larga duración de una muestra de material.
[0003] Una gran parte de las muestras de material investigadas en los aparatos de envejecimiento artificial está constituida por materiales polímeros. En estos materiales, el empeoramiento condicionado por la intemperie es provocado esencialmente por la porción UV de la radiación solar. Los procesos primarios fotoquímicos que se desarrollan en este caso, es decir, la absorción de fotones y la generación 20 de estados excitados o de radicales libres, son independientes de la temperatura. En cambio, las etapas de reacción siguientes con los polímeros o aditivos pueden depender de la temperatura, de manera que el envejecimiento observado de los materiales es igualmente dependiente de la temperatura.
[0004] Los dispositivos mencionados anteriores para el envejecimiento artificial a la intemperie de muestras presentan, además de la fuente de radiación, en general, otras instalaciones, con las que se 25 pueden generar otros estados de intemperie artificiales, como por ejemplo alta humedad del aire, lluvia o gases nocivos. Además de estos dispositivos de envejecimiento artificial a la intemperie existen, sin embargo, también dispositivos de ensayo a la luz, en los que solamente está contenida una fuente de radiación. Tales dispositivos de ensayo a la luz se pueden utilizar, por ejemplo, para la determinación del factor de protección solar (SPF) o del factor de protección a la luz (LSF) de filtros químicos o físicos de 30 protección a la luz, como filtros de protección a la luz UV. Para la determinación del factor de protección solar, está definida la distribución de energía espectral del sol desde 290 nm hasta 400 nm. Como sol estándar se define, por ejemplo, la distribución espectral establecida en la norma DIN 67501. La intensidad de la radiación espectral llega hasta 20-5/10-6/W/m2. En simuladores solares, que se emplean para ensayos de envejecimiento a la intemperie, no existen tales requerimientos. La distribución de la 35 energía espectral del sol especificada en la CIE 85 (Tabla 4) comienza a partir de 305 nm y se supone a 400 nm con 0. Las intensidades de la radiación espectral están en este caso en el orden de magnitud de 0,1 W/m2 o más.
[0005] En los dispositivos de envejecimiento a la intemperie conocidos hasta ahora se emplean habitualmente una o varias fuentes de radiación UV como fuentes de radiación de xenón. Con éstas se 40 puede simular muy bien, como se conoce, el espectro solar, pero la radiación calculada presenta porciones espectrales relativamente altas en la zona espectral infrarroja y ultravioleta, que deben filtrarse de forma adecuada. Con respecto a la porción UV, la radiación xenón se puede filtrar con un filtro WG320 con espesor correspondiente y, por lo tanto, cumple el requerimiento mencionado anteriormente del sol estándar para la determinación del factor de protección solar. 45
[0006] Sin embargo, en los aparatos convencionales de envejecimiento artificial a la intemperie se plantean los siguientes problemas. Las radiaciones de xenón habituales con un pistón de cuarzo dotado emiten radiación con longitudes de onda hasta 250 nm. Un filtro WG320 de venta en el comercio (Firma Schott) no se puede doblar, por lo que deben colocarse franjas de 10 mm de anchura y 300 mm de longitud adyacentes entre sí. La radiación puede pasar por puntos de unión, en los que los filtros están 50 colocados adyacentes entre sí o en lugares, en los que se colocan chapas adyacentes entre sí. Por lo demás, a través de modificaciones de la temperatura se puede desplazar el canto de los filtros. La posición de los cantos del filtro WG320 depende de la temperatura que rodea al filtro (desviación de la temperatura 0,06 nm/K). Las tolerancias del requerimiento de ensayo para la determinación del factor de protección solar según el método COLIPA son tan estrictas que en el caso de una modificación de la 55 temperatura ambiental de 40ºK, se puede salir fuera de la tolerancia. Por los demás, puesto que los filtros están dispuestos en la proximidad del radiador de xenón, la temperatura ambiente para el filtro está entre 70ºC y 110ºC de acuerdo con la potencia de las lámparas. Esto significa que los filtros WG30 tienen un espesor entre 0,7 y 1 mm. Con franjas de 10 mm de anchura y una longitud de aproximadamente 300 mm, toda la disposición es muy inestable. 60
[0007] Se conocen aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con ventanas de filtros UV en el recipiente de muestras y refrigeración de las muestras a partir de los documentos US 366 4 188 y FR 243 06 09.
[0008] La invención se caracteriza por las características de la reivindicación 1 de la patente. Los desarrollos y configuraciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes y en las 5 reivindicaciones subordinadas de la invención.
[0009] Una idea esencial de la presente invención consiste en prever el filtro de radiación UV como parte de una carcasa, que rodea la muestra al menos parcialmente.
[0010] El dispositivo de acuerdo con la invención para el ensayo de envejecimiento artificial a la luz y a la intemperie de una muestra presenta una cámara, una fuente de radiación UV dispuesta en la cámara y 10 una carcasa dispuesta en la cámara, que contiene una pared de carcasa de filtro de radiación UV y que rodea la muestra al menos parcialmente.
[0011] Una ventaja esencial del dispositivo de acuerdo con la invención consiste en que el filtro de radiación UV no está dispuesto ya en la proximidad inmediata del radiación de xenón. De esta manera, se suprimen en primer lugar todas las instalaciones necesarias en los dispositivos convencionales, con las 15 que se mantiene el filtro de radiación UV en la proximidad del radiador de xenón. En su lugar, el filtro de radiación UV se configura como parte de la carcasa o como una pared de la carcasa y, por lo tanto, es retenido como la carcasa. No tienen que colocarse ya varias franjas de filtros adyacentes entre sí, para rodear de esta manera el radiador de xenón. En su lugar la presencia de una carcasa da la posibilidad de cerrarlo de forma hermética a la luz hacia el interior, de manera que ninguna radiación de dispersión 20 puede llegar desde el radiador de xenón hasta la muestra. Por lo tanto, solamente la radiación UV emitida por el radiador de xenón puede llegar a la muestra por vía directa desde el radiador de xenón. Cuando el filtro de radiación UV está dispuesto como parte de la carcasa, de manera que se encuentra entre el radiador de xenón y la muestra, solamente radiación UV filtrada puede llegar a la muestra. De esta manera, se puede evitar con seguridad la incidencia de radiación dispersa sobre la muestra. 25
[0012] Otra ventaja de la presente invención consiste en que el filtro de radiación UV no está expuesto a ninguna carga de temperatura alta, puesto que no se encuentra ya en la proximidad inmediata del radiador de xenón. Puesto que a cierta distancia del radiador de xenón, debido a la regulación de la temperatura, no aparecen tales oscilaciones de la temperatura como en la proximidad del radiador de xenón, se puede mantener constante la característica de paso del filtro de radiación UV. En particular, en 30 caso de utilización de un filtro de cantos como un filtro WG320, se puede mantener constante la posición de los cantos debido a la estabilidad relativa de la temperatura. Esto posibilita, por ejemplo, mantener las tolerancias del requerimiento de ensayo para la determinación del factor de protección de la luz de acuerdo con las normas vigentes, por ejemplo la norma DIN 67501 o el método COLIPA. Otra ventaja del dispositivo de acuerdo con la invención consiste en que debido al hecho de que el filtro de radiación UV 35 no se encuentra en la proximidad inmediata del radiador de xenón, existe mayor libertad en la realización del filtro de radiación UV, especialmente del espesor del filtro de radiación UV.
[0013] Una forma de realización ventajosa del dispositivo de acuerdo con la invención prevé que la carcasa presente una pare de fondo para el alojamiento de la muestra, un filtro de radiación UV opuesto a la pared de fondo y una pluralidad de paredes laterales, que unen la pared de fondo y el filtro de radiación 40 UV entre sí. En particular, en este caso puede estar previsto que la pared de cubierta de la carcasa, que está colocada opuesta a la pared de fondo, esté formada totalmente por el filtro de radiación UV.
[0014] El filtro de radiación UV presenta con preferencia la forma de un disco rectangular, de manera que especialmente la carcasa presenta cuatro paredes laterales, que conectan en cada caso los cuatro cantos laterales del filtro de radiación UV con la pared de fondo. Esto crea la posibilidad de una configuración 45 hermética a la luz de la carcasa, de manera que no puede llegar ninguna luz dispersa o esencialmente ninguna luz dispersa del radiador de xenón a la muestra. La obturación hermética a la luz de la carcasa se puede realizar en este caso con juntas de obturación de venta en el comercio.
[0015] En aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie se distingue, en general, entre aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras estacionarias, como por ejemplo el aparato 50 SUNTEST de la solicitante, y aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras de lugar variable. En aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras estacionarias, en una pared interior de la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie, que es la mayoría de las veces la placa de fondo horizontal de la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie, se encuentran superficies de alojamiento para muestras, que son la mayoría de las veces placas de forma rectangular con tamaños 55 normalizados. Frente a la placa de fondo, es decir, en una pared interior horizontal superior, están colocadas las fuentes de radiación UV. En aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras de lugar variable, la fuente de radiación UV está dispuesta como fuente de radiación central en forma de barra y las muestras se montan sobre un bastidor, que se puede desplazar en un movimiento giratorio propio, de manera que las muestras igualmente la mayoría de las veces en forma de placa están 60 expuestas con la superficie a investigar durante el movimiento giratorio constantemente a la fuente de radiación.
[0016] En un aparato de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras estacionarias, la pared de fondo de la carcasa se forma por la superficie de alojamiento o, dicho en general, por una sección de una pared interior de la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie.
[0017] En aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras estacionarias, como el 5 aparato SUNTEST de la solicitante está previsto, en general, que dentro de la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie esté prevista una circulación de aire de tal forma que el aire se extiende de forma esencialmente circular por delante de las muestras y de esta manera se proporciona una temperatura ambiente constante en la proximidad inmediata de la muestra. En el dispositivo de acuerdo con la invención, esto se puede realizar de tal forma que en dos paredes laterales opuestas de la carcasa están 10 formados orificios para el paso de aire. Con preferencia, preferencia en este caso directamente en los orificios están conectados conductos de conexión como mangueras o similares, para que también los orificios estén obturados contra una penetración de luz dispersa en el espacio interior de la carcasa.
[0018] Además, puede estar previsto que sobre el lado de la pared de fondo de la carcasa, que está alejado del filtro de radiación UV o en la propia pared de fondo esté dispuesta una instalación de 15 refrigeración para la refrigeración de la muestra. La instalación de refrigeración puede estar constituida por una refrigeración de agua o también puede estar formada por un equipo de refrigeración.
[0019] En un aparato de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras estacionarias, como el aparato SUNTEST, están previstas habitualmente una pluralidad de superficies de alojamiento, las llamadas mesas de muestra, para una pluralidad correspondiente de muestras. En este caso, puede estar 20 previsto que esté dispuesto un número correspondiente de carcasas, que rodean las muestras respectivas.
[0020] De manera alternativa a ello, puede estar previsto que dentro de una carcasa estén dispuestas varias muestras. Esto significaría que sobre la pared de fondo de la carcasa se disponen una pluralidad de muestras y que están rodeadas por una única carcasa común. Ambas variantes representadas son 25 concebibles, tanto en aparatos de envejecimiento a la intemperie con muestras estacionarias como también en tales aparatos con muestras de lugar variable.
[0021] El filtro de radiación UV está formada, por ejemplo, por un filtro de cantos, de manera que el canto es proporcionado por medio de una transición, que se encuentra dentro de una gama de longitudes de onda determinada, entre un estado de absorción y un estado de transmisión del filtro de radiación UV. 30 Como ya se ha explicado al principio, en aplicaciones como la determinación del factor de protección solar o similar, tienen interés aquellos filtros de canto en los que la longitud de onda de 320 nm está contenida en la gama de longitudes de onda de la transición. En el caso de un filtro WG320 de venta en el comercio, la transmisión es 50 % con una longitud de onda de 320 nm. El filtro de radiación UV utilizado en la presente invención puede estar formado en su composición por un filtro WG320, de manera que el filtro 35 debería adaptarse en forma y tamaño, para poder ser insertado en una carcasa. Es concebible que también se puedan empelar otros filtros de canto o filtros de interferencia con cantos adecuados (transiciones entre un estado de absorción y un estado de transmisión) para la investigación de efectos de envejecimiento.
[0022] A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda de los 40 dibujos. En este caso:
La figura 1 muestra un ejemplo de realización para un aparato de acuerdo con la invención para un dispositivo para el ensayo de envejecimiento artificial a la luz y a la intemperie; y
La figura 2 muestra un ejemplo de realización de un dispositivo de acuerdo con la invención para el ensayo de envejecimiento artificial a la luz y a la intemperie. 45
[0023] En la figura 1 se representa en perspectiva una carcasa de acuerdo con la invención para un dispositivo para en ensayo de envejecimiento artificial a la luz y a la intemperie de muestras. La carcasa 10 presenta una pared de fondo 1, sobre la que se pueden disponer de manera adecuada unas muestras a investigar. Con esta finalidad, sobre la pared de fondo 1 pueden estar dispuestas unas superficies de alojamiento o mesas de muestras configuradas de forma adecuada, sobre las cuales se pueden fijar las 50 muestras. Las muestras pueden ser, por ejemplo, como es habitual en los ensayos de envejecimiento a la intemperie, discos rectangulares con tamaños normalizados, que están provistos con un recubrimiento a investigar.
[0024] Frente a la placa de fondo está dispuesto como placa de cubierta de la carcasa un filtro de radiación UV 2. Este filtro de radiación UV puede estar formado, por ejemplo, por un filtro WG320, como 55 se ha descrito más arriba. En el ejemplo de realización representado, el lado superior de la carcasa 10 está ocupado totalmente por el filtro de radiación UV. La carcasa 10 está prevista para que sea dispuesta dentro de un dispositivo de acuerdo con la invención, de tal forma que el filtro de radiación UV se encuentra entre la placa de fondo 1 y la fuente de radiación UV dispuesta en la cámara del dispositivo, de manera que la radiación emitida por la fuente de radiación UV solamente puede llegar por vía directa a las muestras dispuestas sobre la placa de fondo después de pasar a través del filtro de radiación UV 2.
[0025] La placa de fondo 1 y el filtro de radiación UV 2 presentan formas rectangulares, de acuerdo con el ejemplo de realización. La carcasa 10 contiene, por lo demás, cuatro paredes laterales 3, con las que el 5 filtro de radiación UV 2 está conectado con la placa de fondo 1. Las paredes laterales 3 propiamente dichas y los puntos de transición o bien de costura entre las paredes laterales 3 y la placa de fondo 1, por una parte, y el filtro de radiación UV 2, por otra parte, están cerradas con preferencia de forma hermética a la luz, lo que se puede realizar por medio de juntas de obturación de venta en el comercio. De esta manera, se puede conseguir que solamente aquella radiación de luz, que ha sido filtrada a través del filtro 10 de radiación UV, pueda llegar a la muestra. El radiador de xenón emite, como se ha indicado anteriormente, también luz con longitudes de onda por debajo de 300 nm, que puede ser filtrada a través del filtro de radiación UV 2. La realización hermética a la luz de la carcasa se ocupa de que no pueda llegar luz dispersa de ninguna clase desde el radiador de xenón hasta las muestras.
[0026] La carcasa 10 presenta, además, dos paredes laterales 3 opuestas, en las que están formados 15 orificios 3A y 3B para el paso de aire. Puesto que las muestras son calentadas a través de la radiación, es habitual en aparatos de envejecimiento a la intemperie, conducir una corriente de aire a través de las muestras, para refrigerarlas y para proporcionar una temperatura uniforme. El orificio 3A puede ser, por ejemplo, un orificio de entrada de aire y el orificio 3B puede ser un orificio de salida de aire. Es ventajoso que directamente en los orificios 3A y 3B estén montadas conexiones herméticas a la luz para conductos 20 de conexión como mangueras de aire o similares, para que no pueda llegar luz dispersa desde el radiador de xenón hasta los orificios 3A y 3B y pueda acceder al interior de la carcasa 10.
[0027] La carcasa 10 presenta, además, una instalación de refrigeración 4, que está dispuesta debajo de la pared de fondo 1. Esta pared presenta, por ejemplo, taladros 4A, que se extienden paralelos entre sí en la dirección longitudinal o en la dirección transversal de la carcasa 10 y a través de los cuales se puede 25 conducir, por ejemplo, agua de refrigeración.
[0028] En la figura 2 se representa en perspectiva una forma de realización para un dispositivo de acuerdo con la invención para el ensayo de envejecimiento artificial a la luz y a la intemperie de muestras. El dispositivo 100 está formado en este ejemplo de realización por un aparato de envejecimiento artificial a la intemperie con muestras estacionarias como el aparato SUNTEST de la solicitante. El dispositivo 100 30 presenta una cámara de envejecimiento artificial a la intemperie 50, que se puede cerrar herméticamente para los ciclos de ensayo de envejecimiento artificial a la intemperie. En la pared de cubierta superior de la cámara de envejecimiento 50 están colocados una pluralidad de radiadores de xenón. Sobre la placa de fondo 60 están dispuestas mesas de muestras para el alojamiento de muestras. Sobre la placa de fondo 60 está dispuesta una carcasa 70, en la que se pueden disponer dos muestras sobre mesas de 35 muestras o superficies de alojamiento previstas a tal fin. La placa de fondo de la carcasa 70 se forma, por lo tanto, por una sección de la placa de fondo 60 de la cámara de envejecimiento a la intemperie 50. Los orificios en superficies laterales opuestas de la carcasa 70 están conectados con mangueras de aire (no representadas), que están conectadas con un ventilador dispuesto en el dispositivo 100 fuera de la cámara de envejecimiento a la intemperie 50. 40
[0029] De manera alternativa a ello, también puede estar previsto que varias carcasas estén dispuestas sobre la placa de fondo 60, que tienen en cada caso aproximadamente el tamaño de una mesa de muestras, de manera que en cada carcasa solamente se puede alojar una muestra.
Claims (8)
- REIVINDICACIONES1. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie para el ensayo de envejecimiento artificial a la intemperie de una muestra, con
- - una cámara (50), que se puede cerrar herméticamente;
- - una fuente de radiación UV dispuesta en la cámara (50); y 5
- - una carcasa (10; 70) dispuesta en la cámara (50), que presenta una pared de carcasa con un filtro de radiación UV (2) y que rodea la muestra al menos parcialmente; en el que
- - en dos paredes laterales (3) opuestas de la carcasa (10; 70) están formados orificios (3A, 3B) para el paso de aire,
caracterizado porque 10- - la carcasa (10; 70) está dispuesta estacionaria en la cámara (50);
- - la carcasa (10; 70) presenta una pared de fondo rectangular (1) para el alojamiento de la muestra y una pared de carcasa rectangular plana, directamente opuesta a la pared de fondo (1) y que está constituida por el filtro de radiación UV (2), en la que la pared de fondo (1) y el filtro de radiación UV (2) están dimensionados con la misma dimensión superficial y están unidos entre sí 15 por medio de las paredes laterales (3);
- - en los orificios (3A, 3B) están conectados conductos de conexión para la entrada y salida de aire durante un ensayo de envejecimiento a la intemperie;
- - el aparato de envejecimiento artificial a la intemperie contiene un ventilador dispuesto fuera de la cámara (50), con el que están conectados los conductos de conexión; y 20
- - los orificios (3A, 3B) presentan en cada caso una sección transversal rectangular y están dispuestos de tal forma que uno de sus cantos longitudinales se encuentra en el plano de la pared de fondo (1).
- 2. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque 25
- - el filtro de radiación UV (2) es un filtro de cantos, en el que el canto está formado por una transición, dispuesta dentro de una gama de longitudes de onda, entre un estado de absorción y un estado de transmisión del filtro de radiación UV (2).
- 3. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque 30
- - en la gama de longitudes de onda está contenida la longitud de onda de 320 nm.
- 4. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
- - sobre el lado de la pared de fondo (1) alejado del filtro de radiación UV (2) o en la propia pared de fondo (1) está dispuesta una instalación de refrigeración para la refrigeración de la muestra. 35
- 5. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
- - dentro de la carcasa (10; 70) se pueden disponer varias muestras.
- 6. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque 40
- - dentro de una carcasa (10; 70) se puede disponer exactamente una muestra.
- 7. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque
- - en la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie (50) se pueden disponer varias carcasas. 45
- 8. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie se puede disponer exactamente una carcasa (70).
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