DE2816548A1

DE2816548A1 - Accelerated weather testing of samples in open air - involves use of artificial UV radiation at night and IR in cold weather

Info

Publication number: DE2816548A1
Application number: DE19782816548
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Chem Dr Baumgaertel; Martin Dipl Chem Boysen; Guenter Dipl Chem Thomas
Original assignee: Deutsche Solvay Werke GmbH
Current assignee: Cavity GmbH
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1978-04-17
Publication date: 1979-10-25

Abstract

Samples (5) placed on or fastened to a support (4) are exposed in daytime to natural radiation and weather conditions. At dusk, darkness or at night they are exposed to an artificial optical radiation from one or more radiation sources (1) emitting ultra-violet or super-actinic radiation. They are exposed during the whole test duration to the natural climatic conditions, as in 2423052. During dusk, darkness or night and/or when the sample temp. drops below 18 deg.C, pref. below 10 deg.C, the sample is heated by one or more radiation sources (2) emitting mainly infra-red radiation.

Description

"verfahren zur Prüfung der Wetterbeständigkeit"method for testing weather resistance

von Proben'i (Zusatz zu Patent ...(Patentanmeldung P 24 23 052.2) Die Erfindung nach dem Hauptpatent ...(Patentanmeldung P 24 23 052.2) betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben im Freien, wobei die auf einem Prüfgestell bzw. Probenträger, das bzw. von proben'i (addendum to patent ... (patent application P 24 23 052.2) the Invention according to the main patent ... (patent application P 24 23 052.2) relates to a method as well as a device for testing the weather resistance of samples outdoors, where the on a test frame or sample carrier, the or

der ggf. mit Halterungen bzw. Befestigungsvorrichtungen versehen ist, aufgebrachten bzw. befestigten Proben während des Tages der natürlichen Globalstrahlung und den Witterungseinflüssen ausgesetzt ist und ist dadurch gekennzeichnet, daß zur beschleunigten Prüfung die Proben während der Dämmerung, Dunkelheit bzw. der Nacht einer künstlichen optischen Bestrahlung einer oder mehrerer Strahlenquellen, die auch ultraviolette bzw. superaktinische Strahlung abgeben und während der gesamten Prüfdauer den üblichen Klimaeinflüssen eines Freiluftklimas ausgesetzt sind.which is possibly provided with brackets or fastening devices, applied or fixed samples during the day of natural global radiation and is exposed to the elements and is characterized in that for accelerated testing the samples during twilight, darkness or the Night of artificial optical irradiation of one or more radiation sources, which also emit ultraviolet or superactinic radiation and throughout Test duration are exposed to the usual climatic influences of an open-air climate.

Gemäß der Erfindung nach dem Hauptpatent werden die Bewitterungsprüfungen im Freien beschleunigt durchgeführt, um bereits nach einer bestimmten Zeit eine annähernd zutreffende Voraussage über das Langzeitverhalten der Probekörper zu erhalten. Insbesondere wird die Dunkelheitsperiode in der Nacht dazu benutzt, die Probekörper den Einwirkungen einer künstlichen optischen Strahlung einer oder mehrerer Strahlenquellen auszusetzen, um die Prüfzeit abzukürzen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch das Verfahren und durch die Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent bewirkte Beschleunigung der Alterung der Probekörp gegenüber der no-rmalen Freibewitterung, wo dieselben unter einem Winkel von 45 ° zur Horizontalen nach- Süden ausgerichtet sind, noch zu-langsam erfolgt. Die Ursachen sind vermutlich folgende: Die Lufttemperaturen sind am Tage höher alls in der Nacht. Außerdem enthält die direkte Sonnenstrahlung einen hohen-Anteil an Infrarotstrahlung. Die bisher verwendeten Strahlenquellen, die auch ultraviolette bzw. superaktinische Strahlun-g abgeben, bewirken mit ihrem Anteil an energiereichen UV-Quanten.eine Zerstörung der Probenoberfläche bzw. eine Spaltung der-Kunststoffmoleküle der Proben aus Kunststoffen.According to the invention according to the main patent, the weathering tests Performed outdoors accelerated to already after a certain time one to obtain approximately correct predictions about the long-term behavior of the test specimens. In particular, the period of darkness at night is used to hold the test specimens the effects of artificial optical radiation from one or more radiation sources suspend in order to shorten the test time. However, it has been shown that the the method and acceleration brought about by the device according to the main patent the aging of the test specimen compared to normal outdoor weathering, where they are oriented to the south at an angle of 45 ° to the horizontal are done too slowly. The causes are probably as follows: The air temperatures are higher during the day than at night. It also contains direct solar radiation a high proportion of infrared radiation. The radiation sources used so far, which also emit ultraviolet or superactinic radiation, cause with their Proportion of high-energy UV quanta, a destruction of the sample surface or a Cleavage of the plastic molecules of the plastic samples.

Die hierbei entstehenden Zerfallsprodukte bzw. Bruchstücke~ (Radikale) reagieren-jedoch während der Dunkelheit bzw. der Nacht, wo die Probekörper eine tiefere Temperatur aufweisen, anders (z.B. mit Luftsauerstoff oder mit Feuchtigkeit) als bei direkter Sonnenbestrahlung bzw. während der Tagesstùnden, wo die Probentemperatur höher liegt-.The resulting decay products or fragments ~ (radicals) react - however, during the dark or at night, where the test specimens have a have a lower temperature, differently (e.g. with atmospheric oxygen or with moisture) than in direct sunlight or during the daytime when the sample temperature higher lies-.

In den üblichen Bewitterungsgeräten -(z.B. Xenotest-Gerät oder Weather/O-Meter-Gerät) ist jedoch der Anteil der IR-Strahlung zu hoch, so daß die Probenkörper zu stark aufgeheizt werden. Es laufen dabei in diesen Geräten Alterungsvorgänge ab, die für das Klima in den gemäßigten Breiten in keiner Weise typisch sind.In the usual weathering devices - (e.g. Xenotest device or Weather / O-Meter device) however, the proportion of IR radiation is too high, so that the specimen is too strong be heated. There are aging processes that take place in these devices the climate in the temperate latitudes are in no way typical.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand daher darin, das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent <Patentanmeldung P 24 23 052.2) so zu verbessern, daß der bisher für die beschleunigte Freibewitterungsprüfung zur Erzielung zutreffender Voraussagen über das Langzeitverhalten der Probekörper erforderliche Zeitraum noch weiter herabgesetzt werden kann, ohne daß jedoch diese Voraussagen eine qualitative Verschlechterung erfahren.The object of the present invention was therefore to develop the process and the device according to the main patent <patent application P 24 23 052.2) so to improve that so far for the accelerated outdoor exposure test Achieving accurate predictions about the long-term behavior of the test specimens is necessary Period can be further reduced without, however, making these predictions experience a qualitative deterioration.

Gemäß der Erfindung besteht das Verfahren darin, daß während der Dämmerung, Dunkelheit bzw. der Nacht und/oder beim Absinken der Probentemperatur unter 18 OC, vorzugsweise unter 10 °C, Uie Proben zusätzlich beheizt oder einer oder mehreren Strahlenquellen, welche vorwiegend infrarote Strahlung abgeben, ausgesetzt werden.According to the invention, the method consists in that during twilight, Darkness or night and / or when the sample temperature drops below 18 OC, preferably below 10 ° C, Uie samples additionally heated or one or more Radiation sources that mainly emit infrared radiation are exposed.

Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform wird dabei die Stärke der Bestrahlung der Infrarotstrahler unter Verwendung eines oder mehrerer Temperaturfühler, die in der Ebene der Probekörper angebracht und mit einem elektrischen Regelgerät verbunden sind, auf ein bestimmtes Temperaturintervall eingestellt. Hierdurch wird eine zu starke Aufheizung der Proben, welche die Aussagekraft der Freibewitterungsprüfung verfälschen kann, vermieden. Vorteilhaft wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bestrahlungsstärke der Infrarotstrahler so geregelt, daß die Oberflächentemperatur der bestrahlten Probekörper während der künstlichen Bestrahlungsperiode auf mindestens 18 OC bis höchstens 28 OC gehalten wird.According to a preferred embodiment, the strength of the Irradiation of the infrared heater using one or more temperature sensors, which is attached in the plane of the test specimen and with an electrical control device are connected, set to a specific temperature interval. This will excessive heating of the samples, which would reduce the informative value of the outdoor exposure test can falsify, avoided. It is advantageous in the method according to the invention the irradiance of the infrared heater is regulated so that the surface temperature of the irradiated test specimen during the artificial Exposure period is maintained at a minimum of 18 OC to a maximum of 28 OC.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung der Wetterbeständigkeit von Proben, ist, ausgehend von der Vorrichtung nach dem Hauptpatent ...(Patentanmeldung P 24 23 052.2) dadurch gekennzeichnet, daß sie oberhalb, unterhalb oder seitlich von den Probekörpern zusätzlich eine oder mehrere Heizvorrichtungen, vorzugsweise Infrarotstrahler, aufweist. Hierbei können die Träger für die Heizvorrichtungen, vorzugsweise Infrarotstrahler, gleichzeitig als Träger für die Bestrahlungsvorrichtuna der künstlichen optischen Bestrahlung dienen. Nach einer anderen Ausführungsform sind die Heizvorrichtungen, vorzugsweise Infrarotstrahler, an einem oder mehreren, getrennten Trägern in einem bestimmten Abstand zu den Proben angebracht.The device according to the invention for testing weather resistance of samples, based on the device according to the main patent ... (patent application P 24 23 052.2) characterized in that it is above, below or to the side one or more heating devices of the test specimens, preferably Has infrared emitters. The supports for the heating devices, preferably infrared emitters, at the same time as a carrier for the irradiation device serve for artificial optical irradiation. According to another embodiment are the heating devices, preferably infrared heaters, on one or more, attached to separate carriers at a certain distance from the samples.

Zwecks Steuerung der auf die Proben auftreffenden Bestrahlungsstärke der Heizvorrichtungen sind eine oder mehrere Temperaturfühler in der Ebene oder in der Nähe der Ebene der Probekörper angeordnet und stehen mit einem elektrischen Regelgerät in Verbindung.For the purpose of controlling the irradiance impinging on the samples of the heating devices are one or more temperature sensors in the plane or placed near the plane of the specimen and stand with an electrical Control device in connection.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Infrarotstrahler bzw. die Heizvorrichtungen von einem reflektierenden Schirm teilweise derart umgeben, daß der nicht unmittelbar auf die Proben auftreffende Teil der Wärmestrahlen reflektiert und auf-die Proben zurückgeworfen wird.According to an advantageous embodiment, the infrared radiators or the heating devices are partially surrounded by a reflective screen in such a way that that the part of the heat rays not directly incident on the specimen is reflected and on-the Samples are thrown back.

In der beigefügten Zeichnung ist in Seitenansicht eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Weiterentwicklung der Vorrichtung gemaß Hauptpatent ...(Patentanmeldung P 24 23 052.2) gezeichnet. Hierin bedeuten die Ziffern (1): Strahlenquellen für ultraviolette bzw. superaktinische Strahlung (2): Wärmestrahler, vorzugsweise IR-Strahler (3): Reflektor (4): Probenträger bzw. Prüfgestell (5): Proben (6): Temperaturfühler (7): Regelgerät für (2)In the accompanying drawing is an advantageous side view Implementation of the further development of the device according to the invention according to the main patent ... (patent application P 24 23 052.2). The numbers (1) mean: Radiation sources for ultraviolet or superactinic radiation (2): heat emitters, preferably IR radiator (3): reflector (4): sample carrier or test frame (5): Samples (6): Temperature sensor (7): Control device for (2)

Claims

Claims: 3 methods for testing weather resistance of samples in the open air, whereby the which is optionally provided with brackets or fastening devices, applied or attached samples during the day of natural global radiation and the Exposed to the elements and during twilight, darkness or night artificial optical irradiation of one or more radiation sources that Emit ultraviolet or superactinic radiation, and during the entire test period are exposed to the usual climatic influences of an open-air climate, according to the patent (Patent application P 24 23 052.2), characterized in that during twilight, Darkness or night and / or when the sample temperature drops below 18 OC, preferably below 10 ° C, the samples are additionally heated, preferably the action one or more radiation sources that mainly emit infrared radiation, get abandoned.

2. The method according to claim 1, characterized in that the irradiance the radiation sources, preferably infrared emitters, using one or more Temperature sensors, which are attached in the plane of the test specimen, and with a associated electrical Control device to a specific temperature interval can be set.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the irradiance of the radiation sources, preferably infrared emitters, is regulated in this way is that the surface temperature of the irradiated specimen to a temperature from a minimum of 18 OC to a maximum of 28 OC during the artificial irradiation period is set.

LI. Device for testing the weather resistance of samples in Free5 consisting of a test frame or a sample carrier, which may be equipped with brackets is provided for fastening the samples, the test frame or the sample carrier and one or more carriers for the irradiation device with a guide and / or drive device or motor are provided and from this directly or are indirectly drivable that the carrier or carriers for the irradiation device are provided with radiation sources that are also ultraviolet or superactinic Emit rays and that the test frame or the sample carrier and / or the carrier for the irradiation device by means of this guide and / or drive device or motor in the direction of a desired irradiation position, especially at Onset of dusk towards each other and at dawn away from each other, are movably arranged according to Patent ... (patent application P 24 23 052.2), characterized in that above, below or to the side of the Samples one or more heating devices, preferably infrared radiators, attached are.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the or the carriers for the irradiation device at the same time carriers for one or more Heating devices, preferably one or more infrared radiators, is or are, or that in addition one or more carriers for the heating device or infrared radiator are attached, which the heating device or heating devices, preferably infrared radiators, keep a certain distance from the samples.

6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that one or more temperature sensors. in the plane or near the plane of the test specimen is arranged or are and is in communication with an electrical control device or stand.

7. Device according to claims 4 to 6, characterized in that the irradiation device and / or heating device from a reflective screen is or are partially surrounded by that part of the rays which does not affect the rehearse occurs immediately, reflects and reflects back on the samples.