(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準試料となる黒板における光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、前記光源のスペクトルを乗じ、前記光源の光が照射された前記黒板が吸収するエネルギーである第１エネルギーを求める第１工程と、
高分子から構成された試験対象の試料における前記光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、前記光源のスペクトルを乗じ、前記光源の光が照射された前記試料が吸収するエネルギーである第２エネルギーを求める第２工程と、
前記第２エネルギーを前記第１エネルギーで除した値より、前記光源の光が照射された前記黒板の発熱に対する前記光源の光が照射された前記試料の発熱の度合いを推定する第３工程と
を備えることを特徴とする試料温度推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の試料温度推定方法において、
前記第１工程では、前記黒板における前記光源の波長の範囲の反射スペクトルを測定し、測定した反射スペクトルより前記黒板の吸収スペクトルを算出し、
前記第２工程では、前記試料における前記光源の波長の範囲の透過スペクトルと反射スペクトルの両方、もしくは反射スペクトルを測定し、測定した透過スペクトルと反射スペクトルの両方、もしくは反射スペクトルより前記試料の吸収スペクトルを算出する
ことを特徴とする試料温度推定方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の試料温度推定方法により、前記光源を太陽とし、太陽光が照射された前記黒板の発熱に対する太陽光が照射された前記試料の発熱の度合いである第１推定値を推定し、前記第１推定値より、設定した太陽光の強度，設定した気温，設定した黒板の温度の条件における前記試料の温度である試験温度を求める第１試験条件決定工程と、
請求項１または２記載の試料温度推定方法により、前記光源を耐候性試験で用いられる光源とし、前記光源の光が照射された前記黒板の発熱に対する前記光源の光が照射された前記試料の発熱の度合である試験推定値を推定する第２試験条件決定工程と、
前記試料の温度が前記試験温度となる状態に、前記試験推定値を用いて前記耐候性試験における温度条件、黒板温度条件を制御して前記試料の耐候性試験を実施する試験工程と
を備えることを特徴とする促進耐候性試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料の耐候性を評価する耐候性試験などで用いる高分子材料からなる試料が光源光を照射されたときの発熱の度合いを推定する試料温度推定方法および推定した試料温度により耐候性試験を行う促進耐候性試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外で使用される高分子材料の耐候性の評価には、「JIS K5600-7-7」、「JIS K 7350-2」などで規定されているキセノンアークランプ式促進耐候性試験機（以下ＸＷＯＭ）が最も一般的に用いられている。しかし、この装置による試験は、真夏の太陽光に近似した分光放射強度の光を照射し続けるものであり、劣化促進率はあまり高くない。このため、上記装置を用いた長期信頼性評価には、数千時間を要することがあり、評価時間の短縮が求められている。
【０００３】
評価時間短縮のために、より強い光強度の紫外線を照射する装置も存在している（例えば非特許文献１、２）。しかしながら、より強い紫外線を照射する装置を用いると、劣化の状態が、実際の屋外暴露と異なってしまうことがある。また、分光放射分布が太陽光とは異なる装置を用いて耐候性（紫外線耐性）を評価すると、ある装置で材料Ａ＞材料Ｂという結果が得られても、実際の屋外では材料Ａ＜材料Ｂということが起きうるため注意を要することが報告がされている（非特許文献３，４参照）。
【０００４】
促進劣化試験を実施するに際して重要なことは、まず、用いる促進劣化試験装置が、屋外暴露やその他の促進劣化試験装置と比較し、両者の劣化促進率の差異を予備実験により明らかにしておくことにある。また、この予備実験の結果から、必要とされる耐候性を担保するためには、試験時間を何時間にするのが適切なのかを検討することも重要となる。
【０００５】
評価時間短縮のために、より強い紫外線を照射する装置も存在しているが、分光放射強度が太陽光とは異なるために、屋外暴露と比較した場合の劣化促進率が不適切に算出されてしまう事例が多い。特に問題となるのは、次の点にある。光の吸収により試料の温度が上昇し、試料の色によって試料の表面温度が異なる状態となる。黒に近い色ほど高温になる。この、色の違いによる表面温度の異なり具合が、試験装置によって異なることが問題となる。
【０００６】
例えば、ＸＷＯＭにおいては、波長が３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線強度が６０Ｗ／ｍ2となるようにキセノンアークランプを制御し、かつ、ブラックパネルと呼ばれる黒色の板の温度が６３℃となり、装置の試験槽内の温度が３８℃になるように制御して試験を行うのが最も一般的な条件である。ここで、３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線強度が６０Ｗ／ｍ2となる条件は、概ね真夏の南中時における太陽光の紫外線と同程度の紫外線強度である。なお、促進耐候性試験では、一般的に、ブラックパネルもしくはブラックスタンダードと呼ばれる黒色の板（黒板）を用いている。ブラックスタンダードは、厳密にはブラックパネルとやや異なる構造であるが、基本的に同じ機能を有するものであり、以下では、これらを黒板として総称する。
【０００７】
３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線が６０Ｗ／ｍ2の条件でキセノンアークランプの光を照射し、試験槽内が３８℃で無風であると、太陽光に近似しているキセノンアークランプからの照射光には、可視・赤外光も多く含まれるため、光の吸収により黒板は発熱して温度は６３℃以上になる。このため、装置内の風速を制御し、黒板の温度が６３℃になるように調整している。
【０００８】
試料表面の温度は、黒に近い色の試料であれば、光をよく吸収して発熱するので、黒板の表面温度（黒板温度）の６３℃に近い温度になる。一方、白や透明に近い試料であれば、光の吸収による発熱が少ないので、槽内温度の３８℃に近い温度になる。ＸＷＯＭは、太陽光と非常に良く近似した分光放射分布の光を照射するので、真夏の太陽光と同程度になるような光の強度（標準的な設定）を試料に照射すれば、上述した色による試料の温度変化（温度差）も、屋外暴露≒ＸＷＯＭと見なせる。
【０００９】
このため、例えば気温３８℃、３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線が６０Ｗ／ｍ2の環境で、黒板が６３℃になるような風が吹いている屋外環境と、ＸＷＯＭで３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線が６０Ｗ／ｍ2の条件で、試験槽内温度３８℃、黒板温度６３℃と設定した場合では、色による試料温度変化はほぼ同じになる。このことから、暴露での１年間≒ＸＷＯＭでのｘ時間と算出する評価には、問題はない。
【００１０】
しかし、太陽光と分光放射分布が大きく異なる光源を用いた試験装置の場合は、問題が生じる。例えば、紫外線蛍光ランプ式の促進耐候性試験機の場合、太陽光やＸＷＯＭとは異なり、光源は可視・赤外領域の光をほとんど照射しない。このため、黒板温度を同じ６３℃に設定した場合、紫外線蛍光ランプの光照射では黒板の発熱が少ないので、試験槽内の温度を６３℃に近づけることで、黒板温度を６３℃に制御している。この状態では、黒や白といった色による試料の温度変化は、太陽光やＸＷＯＭと比較して非常に小さいものになる。
【００１１】
上述した差異により発生する問題について説明する。「屋外暴露１年≒ＸＷＯＭでのｘ時間≒紫外線蛍光ランプのｙ時間」といった関係を、予備実験を行って算出する場合を考える。この際、黒板温度を揃えて実験を行うと、黒以外の試料の場合、紫外線蛍光ランプ式の装置では、屋外暴露やＸＷＯＭと比較して試料表面の温度が高くなってしまうところに問題がある。
【００１２】
具体的な例を挙げて説明する。例えば、上述した関係式の作成では、短期間で予備実験を行うために、実際に評価する予定の物品の材料から、意図的に顔料や紫外線吸収剤や光安定剤を抜いた紫外線に弱い試料を作製して用いている。この試料を、屋外暴露および各種促進耐候性試験機で劣化させた後、強度やのび、色差、光沢といったパラメータを測定し、「屋外暴露１年≒ＸＷＯＭでのｘ時間≒紫外線蛍光ランプのｙ時間」といった関係式を導く。次に、実際に評価の対象となる材料（顔料・添加剤入り）が屋外で１０年使用に耐えて欲しい物品である場合、予備実験で得た関係式から試験時間を検討し、ＸＷＯＭであれば１０×ｘ時間、紫外線蛍光ランプであれば１０×ｙ時間の試験を行った後に問題がないかどうかを評価するという流れになる。
【００１３】
上述した評価において、意図的に顔料や紫外線吸収剤や光安定剤を抜いた紫外線に弱い試料というのは、透明ないし半透明であることが多い。このため、この試料は、可視・赤外光をあまり吸収せず、発熱が少ない。ここで、仮に真夏の南中時における太陽光、および周辺の風によって黒板パネル温度が６３℃になる環境を模擬して試験をする場合を仮定する。この場合、透明ないし半透明の試料の表面温度は、実際の屋外やＸＷＯＭでは４０℃台となる。これに対し、紫外線蛍光ランプ式装置の場合では、可視・赤外光を照射しない装置であり、試験槽内の温度を上げて黒板を６３℃に制御するので、透明や半透明の試料でも温度は６０℃弱となる。このように、紫外線蛍光ランプ式装置の評価試験では、屋外やＸＷＯＭでの４０℃台とは非常に大きな温度差が生じてしまう。
【００１４】
一方、黒板温度が６３℃であり、実際に評価したい製品の材料（顔料・添加剤入り）が黒色であった場合、試料の表面温度は実際の屋外，ＸＷＯＭ，紫外線蛍光ランプ式装置のいずれにおいても６３℃付近の温度になる。また、実際に評価したい製品の材料が黄色であった場合には、黒板温度が６３℃なら試料の表面温度は、実際の屋外およびＸＷＯＭでは５０℃前後であり、紫外線蛍光ランプ式装置でも黄色の試料は、６０℃弱付近の温度になる。
【００１５】
以上に説明したように、紫外線蛍光ランプ式装置においては、試料の色による温度変化が少ないので、色による温度変化が大きい太陽光やＸＷＯＭとは異なる挙動となってしまう。温度が高いほど高分子の酸化劣化といった化学反応は、速く進行するのが一般的である。このため、透明ないし半透明な試料で作成した「屋外暴露１年≒紫外線蛍光ランプのｙ時間」といった関係式は、着色された実際の製品ではあまり正確ではないという問題がある。
【００１６】
このような問題については、太陽光と分光放射分布が大きく異なる装置であれば、紫外線蛍光ランプ式の促進耐候性試験機以外にも、サンシャインカーボンアークランプ式促進耐候性試験機、紫外線カーボンアークランプ式促進耐候性試験機、メタルハライドランプ式促進耐候性試験機などの他の装置についても同様なことが言える。
【００１７】
また、キセノンアークランプ式促進耐候性試験機においても、一般的にスーパーキセノンウェザーメータと呼ばれる装置は、太陽光と分光放射分布は似ているが、放射強度は、真夏の太陽光の３倍程度となる著しく高い光を照射する。この装置では、黒板温度を６３℃に設定すると、試料の発熱は、通常のキセノンアークランプ式促進耐候性試験機の３倍になる。このため、装置内で送風装置の風速を上げても温度試験槽内を３８℃には保てず、装置メーカと機種にもよるが、温度制御により試験槽内を２０℃から３０℃台前半としている。黒い試料は、黒板温度の６３℃に近いので太陽光やＸＷＯＭの結果と比較するのに問題は少ないが、透明ないし半透明、白色の試料などは試験槽内の温度に近い温度になる。このため、紫外線蛍光ランプの場合とは逆で、実際の屋外暴露やＸＷＯＭと比較してずっと低温になってしまう。
【００１８】
このように、分光放射分布が太陽とよく似たキセノンアークランプを用いた装置であっても、試料に照射される分光放射「強度」が太陽光と異なる場合は、光の吸収による温度変化が太陽光やＸＷＯＭの標準的な試験とは異なる挙動を示してしまう。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】飯田眞司、高柳弘道、高柳弘道、「促進耐候性試験法」、塗料の研究、Ｎｏ．１４５、２２〜３７頁、２００６年。
【非特許文献２】飯田眞司、高柳弘道、「促進耐候性試験（その２）」、塗料の研究、Ｎｏ．１４６、２６〜３９、２００６年。
【非特許文献３】三輪貴志、松本守彦、赤毛勇一、渡辺正満、高谷雅昭、「低密度ポリエチレンの各種耐候性試験機による紫外線劣化挙動の比較」、電子情報通信学会ソサイエティ大会２０１２  講演要旨集ＣＤ−ＲＯＭ、２０１２年。
【非特許文献４】三輪貴志、赤毛勇一、渡辺正満、高谷雅昭、「低密度ポリエチレンの各種耐候性試験機による分子量変化挙動の比較」、電子情報通信学会総合大会２０１３  講演要旨集ＣＤ−ＲＯＭ、２０１３年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したように、より強い光強度の紫外線を照射するなどにより評価時間を短縮しようとすると、光源が太陽光とは大きく異なる分光放射強度となり、例えば着色された高分子材料などでは、耐候性を正確に評価できないなどの問題があった。
【００２１】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高分子材料の耐候性がより正確に評価できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に係る試料温度推定方法は、標準試料となる黒板における光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、光源のスペクトルを乗じ、光源の光が照射された黒板が吸収するエネルギーである第１エネルギーを求める第１工程と、高分子から構成された試験対象の試料における光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、光源のスペクトルを乗じ、光源の光が照射された試料が吸収するエネルギーである第２エネルギーを求める第２工程と、第２エネルギーを第１エネルギーで除した値より、光源の光が照射された黒板の発熱に対する光源の光が照射された試料の発熱の度合いを推定する第３工程とを備える。
【００２３】
上記試料温度推定方法において、第１工程では、黒板における光源の波長の範囲の反射スペクトルを測定し、測定した反射スペクトルより黒板の吸収スペクトルを算出し、第２工程では、試料における光源の波長の範囲の透過スペクトルと反射スペクトルの両方、もしくは反射スペクトルを測定し、測定した透過スペクトルと反射スペクトルの両方、もしくは反射スペクトルより試料の吸収スペクトルを算出するようにしてもよい。
【００２４】
また、本発明に係る促進耐候性試験方法は、上述した試料温度推定方法により、光源を太陽とし、太陽光が照射された黒板の発熱に対する太陽光が照射された試料の発熱の度合いである第１推定値を推定し、第１推定値より、設定した太陽光の強度，設定した気温，設定した黒板の温度の条件における試料の温度である試験温度を求める第１試験条件決定工程と、請求項１または２記載の試料温度推定方法により、光源を耐候性試験で用いられる光源とし、光源の光が照射された黒板の発熱に対する光源の光が照射された試料の発熱の度合いである試験推定値を推定する第２試験条件決定工程と、試料の温度が試験温度となる状態に、試験推定値を用いて耐候性試験における温度条件、黒板温度条件を制御して試料の耐候性試験を実施する試験工程とを備える。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したことにより、本発明によれば、光が照射されている高分子材料による試料の温度がより正確に把握できるようになるので、高分子材料の耐候性がより正確に評価できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における試料温度推定方法を説明するフローチャートである。
【図２】図２は、光源の放射スペクトルの状態を説明する説明図である。
【図３】図３は、試料の吸収スペクトルの状態を説明する説明図である。
【図４】図４は、光源の放射スペクトルおよび試料の吸収スペクトルを乗じたことによる吸収エネルギーの変化の総和を説明するための説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における促進耐候性試験方法を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態における促進耐候性試験を実施するための促進耐候性試験装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における試料温度推定方法を説明するフローチャートである。この方法は、まず、第１工程Ｓ１０１で、標準試料となる黒板における光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、光源のスペクトルを乗じ、光源の光が照射された黒板が吸収するエネルギーである第１エネルギーを求める。
【００２８】
より詳細に説明すると、まず、光源の波長範囲（紫外〜赤外領域）で黒板の反射スペクトルを測定することで、黒板の上記波長範囲の吸収スペクトルを算出する。測定において反射しなかった光は、吸収されたものとして吸収スペクトルを算出する。次に、算出した黒板の吸収スペクトルに、光源の放射スペクトルを乗じることで、光源の光が照射された黒板が吸収する第１エネルギーを求める。
【００２９】
次に、第２工程Ｓ１０２で、高分子から構成された試験対象の試料における上記光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、光源のスペクトルを乗じ、光源の光が照射された試料が吸収するエネルギーである第２エネルギーを求める。
【００３０】
より詳細に説明すると、上記光源の波長範囲（紫外〜赤外領域）で、試験対象の試料の透過スペクトルと反射スペクトルの両方、もしくは反射スペクトルを測定することで、試料の上記波長範囲の吸収スペクトルを測定する。次に、算出した試料の吸収スペクトルに、光源の放射スペクトルを乗じることで、光源の光が照射された試料が吸収する第２エネルギーを求める。例えば、光源の放射スペクトルが図２に示す状態であり、試料の吸収スペクトルが図３に示す状態であれば、これらを乗じたことによる図４に示す吸収エネルギーの変化の総和（グレー部分）が、第２エネルギーとなる。
【００３１】
以上のようにすることで、第１エネルギーおよび第２エネルギーを求めたら、第３工程Ｓ１０３で、第２エネルギーを第１エネルギーで除した値より、光源の光が照射された黒板の発熱に対する光源の光が照射された試料の発熱の度合いを推定する。光が照射されたことによる試料の発熱（温度上昇）が、黒板の場合と比較してどの程度であるかを推定する。
【００３２】
例えば、上記光源光が照射されている黒板の温度（最大到達温度）が測定されれば、この測定結果より、上記光源が照射されている試料の温度（最大到達温度）が、上述した度合いより得られる（決定できる）ようになる。
【００３３】
例えば、前述したように、促進耐候性試験を行う場合、太陽光と分光放射分布が大きく異なる光源を用いた試験装置を用いると、正確な試験結果が得られない場合が発生する。この問題を解決するためには、黒板温度を揃えるのではなく、試料の表面温度を揃えることが考えられる。
【００３４】
例えば、太陽光やＸＷＯＭで３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線が６０Ｗ／ｍ2、黒板温度６３℃、気温・試験槽内温度が３８℃となるような環境・装置設定において、ある半透明な試料の表面温度が４３℃なのであれば、他の装置で同じ試料を試験する際には黒板温度ではなく、試料表面温度が４３℃になるように制御して試験を行えば良い。
【００３５】
ここで、上述したように、黒板温度より同様に光源光が照射されている試料の温度（表面温度）が得られれば、各試験における試料の表面温度を揃えることが容易に実現できるようになる。
【００３６】
このように、試料の温度を同一の条件として試験を行えば、太陽光や各装置間での色による温度の違いは生じなくなるため、「屋外暴露１年≒ＸＷＯＭでのｘ時間≒○○式促進耐候性試験機のｙ時間」といった関係式の精度を、向上させることができるようになる。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態における試料温度推定方法で推定した試料温度により耐候性試験を行う促進耐候性試験方法について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態における促進耐候性試験方法を説明するフローチャートである。
【００３８】
まず、第１工程Ｓ５０１で、黒板における太陽光の波長の範囲の吸収スペクトルに、太陽光のスペクトルを乗じ、太陽光が照射された黒板が吸収するエネルギーである第１エネルギーを求める。吸収エネルギーの求め方は、前述同様である。
【００３９】
次に、第２工程Ｓ５０２で、高分子から構成された試験対象の試料における太陽光の波長の範囲の吸収スペクトルに、太陽光のスペクトルを乗じ、太陽光の光が照射された試料が吸収するエネルギーである第２エネルギーを求める。ここで、太陽光の代わりに、３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線が６０Ｗ／ｍ2になるような強度の太陽放射スペクトルとなっている、太陽光を近似している光源を用いてもよい。この条件の光源であれば、真夏の南中時における太陽光の照射状態を良く模擬しており、好適である。
【００４０】
次に、第３工程Ｓ５０３で、まず、第２エネルギーを第１エネルギーで除した値より、太陽光が照射された黒板の発熱に対する太陽光が照射された試料の発熱の度合いである第１推定値を推定する。次いで、第１推定値より、設定した太陽光の強度，設定した気温，設定した黒板の温度の条件における試料の温度である試験温度を求める。上述した第１工程〜第３工程は、光源を太陽光として試料温度推定方法を実施することに相当する。
【００４１】
例えば、ある試料では、第２エネルギーを第１エネルギーで除した値として０．７が得られたものと仮定する。黒板の温度は、気温と風速に依存するが、黒板温度６３℃、気温３８℃であったとし、吸収エネルギーと光の吸収による温度上昇は比例関係にあると仮定すると、上記環境における上記試料の温度（試験温度）は、（６３−３８）×０．７＋３８＝５５．５℃と推定できる。
【００４２】
ここで、上述では、最も一般的に用いられているＸＷＯＭの、最も標準的な設定が、真夏の南中時における太陽光の照射状態を模擬した、３００〜４００ｎｍの範囲の紫外線が６０Ｗ／ｍ2、黒板温度６３℃、気温３８℃であるので、これを標準的な屋外環境として想定している。なお、より寒くて紫外線の弱い地域を想定する場合などは、これらの値を任意に変更しても良い。
【００４３】
なお、測定において、太陽放射スペクトルは、分光放射計で測定した値を用いても良いが、文献値などを用いても良い。例えば、米国エネルギー省の再利用可能エネルギー研究所（National Renewable Energy Laboratory）などが、太陽放射スペクトルの値を公表している。
【００４４】
次に、第４工程Ｓ５０４で、黒板における耐候性試験で用いられる光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、光源のスペクトルを乗じ、光源の光が照射された黒板が吸収するエネルギーである第３エネルギーを求める。
【００４５】
上述した第４工程Ｓ５０４および以下の耐候性試験（第７工程Ｓ５０７）は、太陽光とは大きく異なる分光放射強度の光を照射する促進耐候性試験装置を用いて実施すればよい。また、太陽光の放射スペクトル，促進耐候性試験装置の光源の放射スペクトルは、予め装置の記憶部などに記憶させている値を用いるようにしてもよい。想定する太陽光の強度や促進耐候性試験装置における紫外線強度を変更する場合は、記憶している放射スペクトルの波形をこのまま用い、強度だけを変更すればよい。例えば、紫外線強度を１．２倍にする際は、全ての波長において分光放射強度が１．２倍になるように、放射スペクトルを再計算して用いればよい。
【００４６】
次に、第５工程Ｓ５０５で、試料における光源の波長の範囲の吸収スペクトルに、光源のスペクトルを乗じ、光源の光が照射された試料が吸収するエネルギーである第４エネルギーを求める。次に、第６工程Ｓ５０６で、第４エネルギーを第３エネルギーで除した値より、光源の光が照射された黒板の発熱に対する光源の光が照射された試料の発熱の度合いである第２推定値を推定する。
【００４７】
以上のように試験温度および第２推定値を得たら、第７工程Ｓ５０７で、試料の温度が試験温度となる状態に、第２推定値を用いて耐候性試験における温度条件、黒板温度条件を制御して試料の耐候性試験を実施する。第２推定値は、光源の光が照射された黒板の発熱に対する光源の光が照射された試料の発熱の度合いであり、光源の光が照射された黒板の発熱と、同じ光源の光が照射された試料の発熱との関係を示すものとなる。従って、この第２推定値による両者の関係より、耐候性試験で用いる光源の光が照射された試料の温度が試験温度となる、同じ光源の光が照射された黒板の温度が得られる。このようにして得られる黒板温度となるように、耐候性試験の各条件を設定して耐候性試験を行えばよい。
【００４８】
例えば、対象とする試料では、第４エネルギーを第３エネルギーで除した値としてｘが得られた場合を仮定する。この場合、試料の温度Ｔは、「試料推定温度ＴS＝（ＢＰ温度ＴBP−試験槽内温度ＴAir）×ｘ＋試験槽内温度ＴAir」で推定できる。従って、試料温度ＴSを、太陽放射スペクトルを用いて推定した試験温度５５．５℃になるように、槽内の空調（風速と試験槽内温度ＴAir）制御する。試料温度ＴSは、試料が黒板よりも光の吸収効率が良くない限り、黒板温度ＴBPと試験槽内温度ＴAirの間となる値である。従って、まず空調により装置の標準的な風速制御のもとで試験槽温度ＴAirを調整し、試験槽温度ＴAirを目標とする５５．５℃の下、黒板温度が５５．５℃以上になるように制御する。
【００４９】
ここで、ｘ＝０．８で、試験槽内温度５０℃、黒板温度６０℃であるとすると、試料の温度は推定５８℃である。このような場合は、空調で試験槽内温度を下げればよい。これにより、黒板温度も同時に下がる。もしくは、風速を上げることにより黒板温度を下げるようにしてもよい。この場合、風速が上がるだけであり、試験槽内温度は変化しない。また、上述した２つの制御を併用し、試料推定温度が５５．５℃となる黒板温度と試験槽内温度に制御してもよい。
【００５０】
また、ｘ＝０．２で、試験槽内温度５０℃、黒板温度６０℃であるとすると、試料温度は推定５２℃となる。この場合は、空調で試験槽内温度を上げればよい。これにより、黒板温度も同時に上昇する。また、風速を下げることにより黒板温度を上昇させてもよい。この制御では、風速が下がるだけであり、試験槽内温度は変化しない。また、上述した２つの制御を併用し、試料推定温度が５５．５℃となる黒板温度と試験槽内温度に制御してもよい。
【００５１】
上述したように、試料の実際の温度を測定しなくても、高精度で試料の温度を実際の太陽光暴露環境を模した温度で実験を行うことが可能になる。このように、試験温度を設定して実施した促進耐候性試験によれば、より迅速な試験を実施するために、太陽光と分光放射分布が大きく異なる光源を用いた試験装置を用いても、前述したことから分かるように、高分子材料の耐候性がより正確に評価できるようになる。
【００５２】
次に、上述した促進耐候性試験を実施するための促進耐候性試験装置について図６を用いて説明する。この装置は、温度測定部６０１，光源６０２，恒温槽６０３，温度制御部６０４，送風制御部６０５，黒板温度測定部６０６，紫外線放射計６０７，および試験制御部６０８を備える。
【００５３】
温度測定部６０１は、恒温槽６０３内部の温度を測定する。光源６０２は、試料６２１を構成する材料を劣化させる紫外線の強度が高い紫外線蛍光ランプから構成されている。また、恒温槽６０３は、温度測定部６０１，光源６０２，試料６２１，温度制御部６０４，送風制御部６０５，黒板温度測定部６０６，紫外線放射計６０７などを収容する。
【００５４】
温度制御部６０４は、温度測定部６０１に測定される温度を基に、恒温槽６０３の内部温度を制御する。黒板温度測定部６０６は、黒板６２２の温度を測定する。送風制御部６０５は、恒温槽６０３の内部の風を制御する。送風制御部６０５の送風制御により、試料６２１および黒板６２２における、温度の上がりすぎなどを制御する。送風制御部６０５も、試料６２１および黒板６２２に対しては、温度制御手段と言える。紫外線放射計６０７は、光源６０２より放射される紫外線の強度などを測定する。
【００５５】
試験制御部６０８は、記憶部６８１，演算処理部６８２，槽内制御部６８３を備える。記憶部６８１は、太陽光の放射スペクトル，光源６０２の放射スペクトルなどのデータを記憶している。演算処理部６８２は、記憶部６８１に記憶されているデータおよび与えられたデータを基に、前述した各エネルギー、各推定値、試験温度などを算出する。槽内制御部６８３は、演算処理部６８２が算出した試験温度や第２推定値、また、温度測定部６０１，黒板温度測定部６０６による測定結果などを基に、光源６０２，温度制御部６０４，送風制御部６０５などを制御する。
【００５６】
以上に説明したように、本発明によれば、例えば、試料表面の温度を太陽光、また、太陽光によく近似した分光放射強度をもつＸＷＯＭの光を照射された際と同じ温度に制御できるようになる。このため、太陽光とは大きく異なる分光放射強度の光を照射する促進耐候性試験装置を用い、実際に使用する製品材料と異なる色の試料の促進耐候性試験を、適切な劣化促進率を算出して実施することができるようになる。
【００５７】
従来の黒板温度制御のみによる方法では、太陽光と分光放射強度の違う装置を用いた場合、透明や白に近い色の試料を用いて試験する際の温度が実際の屋外と比較して高くなりすぎたり、低くなりすぎたりするという問題があった。これに対し、本願発明によれば、上述したように、試料表面温度を実際の屋外（の真夏の南中時）やＸＷＯＭとほぼ同じ温度として試験でき。このため、「屋外暴露１年≒ＸＷＯＭでのｘ時間≒その他の装置のｙ時間」といった関係式が、色の違う試料でも比較的正確になりたつ。
【００５８】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、試料に照射される分光放射強度が太陽光と異なる促進耐候試験装置であればランプの種類を問わず利用可能である。
【００５９】
例えば、太陽光と非常によく似た分光放射分布をもつが３倍程度強い光をもつスーパーキセノンウェザメータに対しても、本発明は利用できる。スーパーキセノンウェザメータは、黒板や試料の光による発熱が大きいので、黒板温度制御の場合には試験槽内をかなり低温に冷やして黒板温度を６３℃に保っており、白や透明に近い、あまり発熱しない試料は表面温度が下がりすぎるという問題があった。これに対し、試料温度が太陽を模した環境での試料表面温度と同じ温度になるように制御して促進耐候性試験を実施すれば、スーパーキセノンウェザメータの上述した問題が解消できるようになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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