JPH0412249A - 促進耐候性試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、促進耐候性試験方法及びその装置の改良に
関し、特に、金属材、無機材、有機材、等の基板の表面
に塗料を塗布してなる塗覆材の自然環境における劣化に
対して相関性の良い試験結果が短時間で得られるように
した促進耐候性試験方法及びその装置に関する。

（従来の技術） 一般に、金属材、無機材、有機材、等の基板の表面に塗
料を塗布してなる塗覆材の促進耐候性試験は、ＪＩＳ　
Ｂ　７７５１〜７７５４による耐候性試験機を使用して
行っている。また、塗覆材の耐久性試験としては、耐水
性及び対湿性試験としてＪＩＳ　Ｄ　０２０２８．５等
の規定による試験を行い、前記の耐候性試験を含めて総
合的な評価を行っている。

（発明が解決しようとする課題） このように、塗覆材の耐候性試験は、それぞれ別個の耐
候性試験と耐水性及び耐湿性試験機とを用いているため
、試験装置の準備にコストがかかるだけでなく、試料（
試験片）を装置から装置へ移し変えなければならない等
のため、試験に多大の時間を要している。しかも、自然
曝露と同様の劣化状態を人工的に促進させ再現するのは
非常に難しいのが現状である。さらに、現在では塗覆材
の品質が向上しているため、従来の試験方法及び試験機
では、十分な結果を得るまでに長時間を要し、これがた
め、新材料の研究、開発及び品質チエツクに遅れを来た
す原因となっている。

試験時間の大幅な短縮を図るため、これまでのＪＩＳに
規定された試験機にかわって、特開昭６（１１１７１２
８号公報に示されるように試料に極めて強い紫外線を照
射する促進耐候性試験方法及び試験機も提案されている
。これによると、前記従来の試験方法及び試験機に比較
して極めて短時間で劣化試験を行うことができる。

しかし、塗覆材については自然曝露と十分に相関性のあ
る結果が得られないという問題があった。

（問題を解決するための手段） 前記の問題を解決するために、本発明は、金属材、無機
材、有機材、等の基板の表５面に塗料を塗布してなる塗
覆材の表面に、主として２９５〜４５０ｎｍの波長の紫
外線を１００±２０ｍＷ／ｃｎ！の強度で照射すること
、周囲雰囲気の相対湿度を９０±１０％ＲＨに維持する
とともに塗覆材の表面温度が５０±５℃になるよう塗覆
材を冷却して塗覆材の表面に強制的に結露させること、
かつこれらの紫外線照射工程と結露工程とを、（ａｌ紫
外線照射工程時間／結露工程時間：２／３〜３／１ （ｂ）紫外線照射工程時間＋結露工程時間：１０〜６０
時間 （ｃ）結露工程時間：５時間以上 の３条件で行うことを特徴とするものである。

また、これに用いる装置の実施例は、前記条件（ａ）、
山）及び（ｃ１をスケジュールする制御手段を含む。

なお、前記紫外線照射工程と結露工程とは、いずれを先
に行っても差支えなく、また、これらを繰返し行っても
差支えない。

また、前記の設定時間の範囲に関し、紫外線照射工程時
間／結露工程時間の比率が２／３より小さいと、結露効
果が先行して、例えば塗膜の白化、ふくれ、き裂等の劣
化が促進され、色差も自然状態との相関が得られず、前
記比率が３／１より大きいと、紫外線効果が先行し、ふ
くれ、はがれ等の劣化が再現しない。また１サイクルあ
たりの紫外線照射工程と結露工程の合計時間が１０時間
より短いと、促進倍率が低下するため試験時間が長く必
要となり、反対に６０時間より長いと、１サイクルの時
間が長ずぎることによる、結果の有意差、検定が困難に
なる。さらに、結露工程時間が５時間より短いと、塗膜
上に結露した水分が塗膜中に十分浸透せず、結露による
劣化が促進されない。

本発明では、特定条件の紫外線照射工程時間と結露工程
時間を組み合わせたことに特徴があり、特に、塗膜中へ
の水分の浸透について、結露時間及び塗覆材の表面温度
を制御することにより、自然状態と十分相関性が得られ
るようになった。

（作用） 前記のように、金属材、無機材、有機材、等の基板の表
面に塗料を塗布してなる塗覆材の表面に、主として２９
５〜４５０ｎｍの波長の紫外線、すなわち、太陽から地
表に到達する紫外線だけを強く照射して塗覆材の色差変
化や光沢度変化を促進させ、その後、塗覆材を高温多湿
の雰囲気に曝すことにより、塗覆材表面のき裂、はがれ
、ふくれの状態を自然状態に近似させつつ早期に劣化さ
せることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例について説明する。第１図は本発明
に係る促進耐候性試験に用いる装置の一実施例を示す概
略図であり、図中、１は水冷式メタルハライドランプで
、２５０〜５００ｎｍの紫外線波長域に大きなエネルギ
ーを有し、水冷式フィルター２との組み合わせにより主
として２９５〜４５０ｎｍ紫外線、すなわち、太陽から
地表に到達する紫外線だけを照射する。前記ランプ１及
びフィルター２（よ平行光用反射板３及び補助反射板４
の内部に収納されている。５は紫外線を透過する石英ガ
ラス製のシールド板で、光源部６と試料室７を空間的に
遮断するものである。８は試料室７に配置された試料台
で、該試料台８には試料９が取付けられ、また、ホース
２３、ポンプ２４、冷却器２５等からなる水冷却装置あ
るいは電子冷却装置等の温度調整手段が設けられている
。１０は送風ノズルで試料台８に取付けられた試料９に
所定温度の空気を循環ブロアー１１で吹き付けて試料９
を所定温度に保持するものである。試料温度を制御する
ために、試料台８に取付げられた温度測定用基準板（ブ
ラックパネル：ＪＩＳに準する）に固定された温度セン
サー１２により温度を検出し、温度調整機器１３により
送風エアーの加熱器１４及び冷却器１５を自動的にコン
トロールする。

１６は試料室７を加湿するための加湿槽であり、加湿用
ヒーター１７が設けられている。湿度コントロールは、
湿度センサー１８により湿度を検知し、湿度調整器１９
により加湿用ヒーター１７を制御することにより行われ
る。試料台８は、結露中の水滴の流れを良くするため１
５°程度傾斜して配置されており、それに伴い光源部６
も傾斜して試料室７に取付けられている。設定手段２０
は、温度、湿度、時間設定するもので設定値に従い制御
装置２１は調整器１３と１９を制御している。

設定手段２０と制御装置２１はパソコンのようなコンピ
ュータ２２で構成され、本発明で特定される測定条件が
プログラム化されている。

このように構成された装置において、先ず、メタルハラ
イドランプｌを点灯して試料台８の上に載置された試料
９に特定波長の紫外線を一定時間（例えば２４時間）照
射する。この場合、試料の温度は、温度センサー１２、
温度調節器１３、加熱器１４、及び冷却器１５により一
定温度（例えばブラックパネル温度で６３±２℃）に維
持される。さらに、試料室７の相対湿度は、湿度センサ
ー１８、湿度調整器１９、及び加湿用ヒーター１７によ
り一定湿度（例えば、７０±５％ＲＨ）に維持される。

次いで、メタルハライドランプ１のＯＦＦ動作により試
料に対する紫外線の照射が止むと、制御プログラムに基
づき試料台８の温度が水冷または電子冷却等の手段によ
り露点以下の所定温度に下げられ、これにより試料台８
に保持されている試料９の表面には結露が生じる。

さらに、ブラックパネル温度及び試料室内湿度も紫外線
照射時とは別の設定値に保持される。本実施例では、ブ
ラックパネル温度５０±５℃、試料室内相対湿度９０±
１０％ＲＨに設定した。この高温多湿中での結露状態を
一定時間（例えば２４時間）継続させる。なお、必要に
応じて上記のような紫外線照射工程と結露工程とを複数
回繰り返してもよい。

このようにして促進耐候性試験を行うことにより、試料
表面の色差、光沢の変化、及びき裂、ふ（れ、はがれ等
の状態において、自然劣化と相関性の高い試験結果が極
めて短時間のうちに得られる。

次に本発明に係る促進耐候性試験方法の効果をＷＩ認す
るために、従来の促進耐候性試験方法と比較して行った
試験例の結果について説明する。

（］）本発明の試験条件 ■超促進耐候試験機（ＳＵＶ−Ｋｌ改良型；告時電気側
製〕 使用光源：メタルハライドランプ　４ｋＷ照射波長＝２
９５〜４５０ｎｍ 試料面紫外線強度＝１００±５　ｍ　Ｗ　／　ｃｒＡブ
ランクパネル温度：照射時・・・６３±３℃結露時・・
・５０±５℃ 試料室相対湿度：照射時・・・７０±１０％ＲＨ結露時
・・・９０±１０％ＲＨ 照射工程、結露工程サイクル： ■運転チャート：第２図及び第３図のとおり（２）従来
例１の試験条件 ■超促進耐候試験機（ＳＵＶ−Ｗｌ型；告時電気■製〕
使用光源−メタルハライドランプ　４ｋＷ照射波長；２
９５〜４５０ｎｍ 試料面紫外線強度：１００±５　ｍ　Ｗ　／　ｃｎ！ブ
ラックパネル温度：照射時・・・６３±３℃結露時・・
・２５〜３５℃ （コントロールなし） 試料室相対湿度：照射時・・・７０±１０％ＲＨ結露時
・・・７０〜１００％ＲＨ （コントロールなし） 照射工程、結露工程サイクル：照射・・・２時間結露・
・・２時間 ■運転チャート；第４図のとおり （３）従来例２の試験条件 ■蛍光紫外線−凝結試験機（ＡＳＴ、Ｍ−Ｇ５３適合）
使用光源：紫外蛍光ランプ　４０Ｗｘ８灯照射波長：２
７０〜７００ｎｍ （主波長２７０〜３５０ｎｍ） 試料面紫外線強度：　２．８〜４．２　ｍＷ／ｃ＋ａ試
料室温度：照射時・・・７０±３℃ 結露時・・・５０±３℃ 試料室温度：照射時・・・コントロールなし凝結時・・
・コントロールなし ■ブリスターボックス（恒温恒湿槽） 使用光源：なし 槽内温度：５０±２℃ 槽内湿度＝９８±２％ＲＨ ＊サイクルタイム：蛍光紫外線照射８時間、凝結４時間
の繰返し・・・・・・ ２００時間 ブリスターボックス・・・・・・ ７２時間 ■運転チャート；第５図のとおり （４）従来例３の試験条件 ■サンシャインウェザーメーター 使用光源：サンシャインカーボンアーク灯照射波長：２
５５〜１４００ｎｍ 試料面紫外線強度：　５　ｍＷ／ｃＩａブラックパネル
温度＝６３±３℃ 槽内湿度：５０±５％ＲＨ 水スプレー：２時間中１８分 ■ブリスターボックス 使用光源：なし 槽内温度＝５０±２℃ 槽内湿度：９８±２％ＲＨ ＊サイクルタイム： サンシャインウェザ−メーター・・・６００時間ブリス
ターボックス・・・・・・・・・・・・・・・・・・２
４０時間■運転チャート：第６図のとおり （５）屋外自然曝露試験 期間：１９７８年２月〜１９８２年１０月場所：沖縄県
宜野湾市 （６）試験に用いた試料 各試験には下記材料の表面に下記処理を施したものを使
用した。

基板：　Ｑ、　８＊ｖ鋼板 塗装：前処理・・・リン酸亜鉛処理　目付量；Ｉｇ／ｍ
（ザーフダイン（グラ ノヂン）ＳＤ２０００日本ペイントａｌ製〕 下塗り・・・カチオン系電着塗料　２０μｍ〔パワート
ップ 側調製 中塗り・・・ポリエステル系塗料　４０μＭ〔オルガＳ
−５２Ｅシーラー日本ペイ ント側製〕 上塗り・・・■アクリルベース　　４０μｍ〔スーパー
ラックＭ１２シルバー 日本ペイント■製〕 ■クリヤー（アクリル系）３０μｍ 〔スーパーラックＯー２０ー２クリヤ ー日本ペイント側製］ ・上塗りクリヤーの種類 ＊　１ ＊２ チヌビン９００〔チバガイギー側製〕 サノールＬＳ−２９２　Ｃ工具側製〕 ・上塗りアクリルベースの種類 東洋アルミニウム■製 東洋インキ製造■製 チバガイギー■製 へキスト合成■製 大日精化工業■製 東洋インキ製造調製 Ｅ、１．デュポン■製 三菱化成（手勢製 乾燥条件 ＊Ｉ ＊２ ＊３ ＊４ ＊５ ＊６ ＊７ ＊８ ・処理、 前処理 下塗り　焼付は乾燥条件　１６０”ＣＸ３０分中塗り　
　　　　　　　　　１４０℃Ｘ３０分■光沢・・・・・
・ＪＩＳ５４００−６．７規格に定められた６０°グロ
ス保持率を測定する。

機器：ＧＬＯ３Ｓ　　ＭＥＴＥＲ 型式：ＧＭ−２６Ｄ メーカー：村上色彩研究所 ■はがれ・・・・・・Ｊ　Ｔ　Ｓ　５４．００−６．１
５規格に定められた簡易ゴバン目密着試験による。

■き裂　・・・・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ６６１−４４規格
に定められた目視検査による。

■ふくれ・・・・・・ＡＳＴＭ　　Ｄ７１４−５６規格
に定められた目視評価による。

（８）測定結果 （７）評価方法及び測定器 ■色差、−ＣＩＥ１９７６ＬＪ　　ａ＊、ｂ＊空間表色
系による色差ΔＥ＊を測定する。

機器：８Ｍカラーコンピユークー 型式：５Ｍ−４ メーカー：スガ試験機 （９）測定結果の説明 以上の測定データから明らかなように、本発明によれば
極めて短時間のうちに、沖縄における自然曝露と相関性
のある種にの塗覆材劣化現象を再現できることがわかる
。

従来例１では４８０時間で色の劣化はよく再現されてい
るが、艶（６０°グロス）が一般に高すぎる。

き裂、はがれ、ふくれ等も再現しない。

従来例２．３では艶は比較的よく再現しているが、変色
の傾向が著しく異なり、しかも試験に要する時間が長く
かかりすぎる欠点がある。

（発明の効果） 以上の説明及び各試験データから明らかなように、本発
明に係る促進耐候性試験方法及び試験装置によれば、試
料たる塗覆材の表面は極めて短時間のうちに長時間の屋
外曝露時の劣化状態に近似する状態を示すことがわかり
、したがって、自然劣化に対して相関性の高い試験結果
が得られることが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いる促進耐候性試験装置の断
面図、第２図と８３図は本発明を実施する場合の装置の
運転チャート、第４図乃至第６図は従来の方法及び装置
により試験を行なう場合の運転チャートである。 〈主要部分の符号の説明〉 ｌ　・・・・　ランプ ８　・・・・　試料台 １４　・・・・　加熱器 １５　・・・・　冷却器 ２１　・・・・　制御装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属材、無機材、有機材、等の基板の表面に塗料を
   塗布してなる塗覆材の表面に、主として２９５〜４５０
   ｎｍの波長の紫外線を１００±２０ｍＷ／ｃｍ＾２の強
   度で照射する紫外線照射工程と、前記塗覆材の周囲雰囲
   気の相対湿度を９０±１０％ＲＨに維持するとともに、
   前記塗覆材の表面温度が５０±５℃になるように前記塗
   覆材を冷却して該塗覆材の表面に強制的に結露させる結
   露工程とからなり、かつ、前記紫外線照射工程と結露工
   程とを （ａ）紫外線照射工程時間／結露工程時間：２／３〜３
   ／１ （ｂ）紫外線照射工程時間＋結露工程時間：１０〜６０
   時間 （ｃ）結露工程時間：５時間以上 の３条件で行うことを特徴とする促進耐候性試験方法。 ２、金属材、無機材、有機材、等の基板の表面に塗料を
   塗布してなる塗覆材の表面に、主として２９５〜４５０
   ｎｍの波長の紫外線を１００±２０ｍＷ／ｃｍ＾２の強
   度で照射する紫外線照射手段と、前記塗覆材の周囲雰囲
   気の相対湿度を９０±１０％ＲＨに維持するとともに、
   前記塗覆材の表面温度が５０±５℃になるように前記塗
   覆材を冷却して該塗覆材の表面に強制的に結露させる結
   露手段及び制御手段とを含み、該制御手段は紫外線照射
   時間と結露時間とを、 （ａ）紫外線照射工程時間／結露工程時間：２／３〜３
   ／１ （ｂ）紫外線照射工程時間＋結露工程時間：１０〜６０
   時間 （ｃ）結露工程時間：５時間以上 の条件に適うスケジュールになるよう該紫外線照射手段
   と結露手段を制御するように構成されていることを特徴
   とする促進耐候性試験装置。 ３、金属材、無機材、有機材、等の基板の表面に塗料を
   塗布してなる塗覆材の表面に、主として２９５〜４５０
   ｎｍの波長の紫外線を１００±２０ｍＷ／ｃｍ＾２の強
   度で照射する紫外線照射工程を行なう装置部分と、前記
   塗覆材の周囲雰囲気の相対湿度を９０±１０％ＲＨに維
   持するとともに、前記塗覆材の表面が５０±５℃になる
   ように前記塗覆材を冷却して該塗覆材の表面に強制的に
   結露させる結露工程を行なう装置部分と、前記紫外線照
   射工程と結露工程とを （ａ）紫外線照射工程時間／結露工程時間：２／３〜３
   ／１ （ｂ）紫外線照射工程時間＋結露工程時間：１０〜６０
   時間 （ｃ）結露工程時間：５時間以上 の３条件で行う動作時間設定部分と、該設定された動作
   に従って該紫外線照射工程実行装置部分及び結露工程実
   行装置部分を自動的に制御する制御部分とを備えたこと
   を特徴とする促進耐候性試験装置。