(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の暴露装置は複数の帯状の紫外線フィルタをキセノン放射器のより近くに配置する必要があるため、組み立てられた製品は、全体として非常に不安定なものとなってしまう。【解決手段】本装置は、紫外線源及び容器１０が配設されるチャンバを備える。容器は、試験片を取り付けるための底壁１と、底壁１に対向する紫外線フィルタ２と、底壁１及び紫外線フィルタ２を互いに連結する複数の側壁３とを備える。【選択図】図１
2008197092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験片を試験するための露光又は暴露装置であって、
チャンバ（５０）と、
前記チャンバ（５０）内に配置される紫外線源と、
前記チャンバ（５０）内に配設される容器（１０，７０）であって、紫外線フィルタ（２）を備えた容器壁を有し、前記試験片を少なくとも部分的に覆う容器と
を備える装置。
【請求項２】
前記容器が、
前記試験片を取り付けるための底壁（１）と、
前記底壁（１）に対向する紫外線フィルタ（２）と、
前記底壁（１）と前記紫外線フィルタ（２）とを互いに連結する複数の側壁と
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記紫外線フィルタ（２）が、矩形状ディスクの形を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
四つの側壁（３）が設けられ、
前記側壁が、各々、前記紫外線フィルタ（２）の四つの側辺を前記底壁（１）に連結することを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記紫外線フィルタ（２）が、エッジフィルタであり、
前記エッジフィルタのエッジが、前記紫外線フィルタ（２）の吸収状態と透過状態との間の波長域内に位置する遷移部（transition）により形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記波長域が、波長３２０ｎｍを含むことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
二つの対向する側壁（３）に、気体状の媒体を吸排気するための開口（３Ａ，３Ｂ）が形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記装置（１００）内に、送風機が配設されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記底壁（１）の、前記紫外線フィルタ（２）と対向していない側、又は、前記底壁（１）自体に、前記試験片を冷却するための手段が設けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
一の容器（１０，７０）内に、複数の試験片が載置可能であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
一の容器（１０，７０）内に、試験片が一つだけ載置可能であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記暴露チャンバ（５０）内に、複数の容器が配設可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記暴露チャンバ内に、容器（７０）が一つだけ載置可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記底壁（１）が、前記暴露チャンバ（５０）の内壁の一部により形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記容器が、前記暴露チャンバ内で移動可能であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記容器を、前記紫外線源回りに周回させることが可能であることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記容器を、前記暴露チャンバ内にて回転可能なフレームに固定することが可能であることを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
試験片の露光又は暴露試験用装置のための容器であって、
暴露対象の試験片を取り付けるための底壁（１）と、
前記底壁（１）に対向する紫外線フィルタと、
前記底壁（１）と前記紫外線フィルタ（２）とを互いに連結する複数の側壁（３）と
を備える容器。
【請求項１９】
前記紫外線フィルタ（２）が、矩形状ディスクの形を有することを特徴とする、請求項１８に記載の容器。
【請求項２０】
四つの側壁（３）が設けられ、
前記側壁が、各々、前記紫外線フィルタ（２）の四つの側辺を前記底壁（１）に連結することを特徴とする、請求項１９に記載の容器。
【請求項２１】
前記紫外線フィルタ（２）が、エッジフィルタであり、
前記エッジフィルタのエッジが、前記紫外線フィルタ（２）の吸収状態と透過状態との間の波長域内に位置する遷移部（transition）により形成されることを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれかに記載の容器。
【請求項２２】
前記波長域が、波長３２０ｎｍを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の容器。
【請求項２３】
二つの対向する側壁（３）に、気体状の媒体を吸排気するための開口が形成されることを特徴とする、請求項１８〜２２のいずれかに記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光又は暴露試験装置と、そのような装置のための容器とに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料試験片の人工暴露用装置の目的は、使用中に自然暴露状態に継続的に曝されるために気候影響因子（climatic influencing factors）――例えば太陽の光・熱や湿気等――により劣化する材料の実用寿命を評価することにある。自然暴露状態を正確にシミュレーションするために、上記装置が生成する光のスペクトルエネルギー分布は、できる限り自然太陽光のそれと一致させる必要がある。このような装置においてキセノン放射器が放射線源として用いられるのは、そのためである。材料の加速エージング試験は、試験片のエージングを促進するために、高い強度で絶えず試験片を放射線照射することにより達成される。
【０００３】
人工暴露装置において試験される材料試験片の多くはプラスチック製であり、このようなプラスチック品においては、太陽光の紫外成分が、天候暴露による劣化の主因となる。劣化に関係する最初のプロセスである光化学プロセス――すなわち、光子の吸収、及び、励起（energized）状態ないしフリーラジカルの生成――は、温度に依存することなく進行するが、当該反応における後続のステップは、関係しているポリマーや添加剤に応じて、温度に依存する場合がある。したがって、観測される材料のエージングも、同様に、温度に依存する。
【０００４】
上述した試験片人工暴露用装置は、放射線源のほかに、他の人工暴露条件――例えば、高湿度、降雨や有毒放出物等――を作り出すことのできる更に別の手段を備えるのが一般的である。このような人工暴露装置のほかに、放射線源だけを備える露光試験装置も実用されている。このような露光試験装置は、例えば、紫外線保護要素等の化学的ないし物理的な光保護要素における太陽光線保護指数や光保護指数を求めるのに利用することができる。太陽光線保護指数を求める目的では、太陽光のスペクトルエネルギー分布は２９０〜４００ｎｍと定義される。標準太陽光の定義としては、例えば、ＤＩＮ６７５０１に規定されるスペクトル分布があるが、これによれば、スペクトル放射強度は１０−５ないし１０−６／Ｗ／ｍ２という小さな値にまで及ぶ。このような要件は、暴露試験に用いられるような太陽光シミュレータには存在しない。ＣＩＥ８５（表４）に規定される太陽光のスペクトルエネルギー分布は、３０５ｎｍからスタートし、３００ｎｍではゼロであると想定されており、これによれば、スペクトル放射強度は０．１Ｗ／ｍ２のオーダー以上である。
【０００５】
これまでに知られている暴露装置においては、一以上の紫外線源――例えばキセノン放射器――が通常用いられる。これらは、太陽光スペクトルを正確にシミュレーションするものと理解されている。しかし、放出される放射線は、赤外及び紫外のスペクトル領域において比較的高いスペクトル特性を有し、このようなスペクトル特性は適宜フィルタリングする必要がある。紫外成分に関しては、太陽光線保護指数を求めるための標準太陽光の上記要件を満たすべく、対応する厚みのＷＧ３２０フィルタを用いてキセノン放射器をフィルタリングすることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の暴露装置には以下のような欠点がある。ドープ石英封体部（doped quartz crystal envelope）を有する通常のキセノン放射器は、２５０ｎｍまでの波長の放射線を放出する。市販のＷＧ３２０フィルタ（ショット社製）は曲げることができないため、幅１０ｍｍ、長さ３００ｍｍの複数の帯状片を互いに連結する必要がある。放射線は、フィルタの連結点や金属素材（metal blanks）が互いに接触する点において通過してしまう可能性がある。更に、温度変化によりフィルタエッジのズレが生じる可能性がある。ＷＧ３２０フィルタのエッジの位置は、フィルタの周囲温度に依存する（温度によるズレは０．０６ｎｍ／Ｋである）。ＣＯＬＩＰＡ法により光保護指数を求めるための試験条件の許容誤差は非常に厳しく、周囲温度が４０°Ｋ変化しただけで、試験は許容誤差から外れてしまう可能性がある。上記フィルタがキセノン放射器のより近傍に配設されるため、フィルタの周囲温度は、ランプの出力によっては、７０〜１１０℃となる。これは、ＷＧ３２０フィルタの厚みを０．７〜１ｍｍとしなければならないことを意味し、その結果、幅１０ｍｍで長さ約３００ｍｍの複数の帯状片を用いなければならないため、組み立てられた製品は、全体として非常に不安定なものとなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
したがって、本発明は、紫外線源の紫外線を確実にフィルタリングすることのできる、試験片の露光又は暴露試験のための装置を画定するという目的に基づいてなされたものである。
【０００８】
上記目的は、請求項１の特徴により達成される。更なる有利な実施形態や態様は、各従属項及び更に別の独立項に記載されている。
【０００９】
本発明の要旨は、試験片を少なくとも部分的に覆う容器の一部として紫外線フィルタを設けることにある。
【００１０】
本発明による試験片の露光又は暴露試験のための装置は、チャンバと、チャンバ内に配置される紫外線源と、チャンバ内に配設される容器であって、紫外線フィルタを備えた容器壁を有し、試験片を少なくとも部分的に覆う容器とを備える。
【００１１】
本発明による装置の一の重要な利点は、紫外線フィルタが、もはや、キセノン放射器の直近に配置されていないという点である。このような構成により、キセノン放射器の近傍に紫外線フィルタを取り付けるために従来の装置において必要とされていた一切の手段がもはや不要となる。代わりに、本願によれば、紫外線フィルタは、容器ないし容器壁の一部として構成され、よって、容器が装着されるのと同じように装着される。したがって、もはや、キセノン放射器を取り囲むように複数のフィルタ帯状片を連結する必要がない。代わりに、本願によれば、容器を設けるだけで、キセノン放射器からの迷放射が試験片に一切届かないように、内部を遮光するよう容器を閉止することが可能となる。換言すると、本願によれば、キセノン放射器が放出した紫外線だけが、当該キセノン放射器から試験片へ直接到達する。紫外線フィルタが容器の一部として配設されてキセノン放射器と試験片との間に配置されると、フィルタされた紫外線だけが試験片へ到達することができ、これにより、試験片に迷放射が当たってしまうことを確実に回避することができる。
【００１２】
本発明の更なる利点としては、紫外線フィルタが、もはやキセノン放射器の直近に置かれていないため、高い熱ストレスに曝されることはないという点が挙げられる。フィルタがキセノン放射器からある程度離されており、温度制御がなされるため、キセノン放射器の近傍に置かれた場合のような温度の変動は起こらない。よって、本願によれば、紫外線フィルタの透過特性を一定に保つことが可能となる。このことは、ＷＧ３２０フィルタのようなエッジフィルタを用いる場合に、温度が比較的安定しているためエッジ長を一定に保つことができる点において、特に有利である。これにより、例えば、ＤＩＮ６７５０１やＣＯＬＩＰＡ法等の関連する基準により光保護指数を求めるために規定された許容誤差を満たすことが可能となる。本発明による装置の更なる利点としては、もはや紫外線フィルタがキセノン放射器の直近にないため、紫外線フィルタ――特に紫外線フィルタの厚み――の設計をより自由に行える点が挙げられる。
【００１３】
本発明による上記装置の一の好ましい実施形態によれば、上記容器は、上記試験片を取り付けるための底壁と、上記底壁に対向配置される紫外線フィルタと、上記底壁と上記紫外線フィルタとを互いに連結する複数の側壁とを備える構成とされる。このような構成においては、特に、容器の底壁に対向する上壁全体を紫外線フィルタにより形成することも可能である。しかし、紫外線フィルタは、上壁内の窓部により形成することも等しく可能である。
【００１４】
紫外線フィルタは、好ましくは、矩形状ディスクの形を有し、容器は、四つの側壁を備え、これら側壁は、各々、紫外線フィルタの四つの側辺を底壁に連結する。これにより、キセノン放射器からの迷光が一切又はほとんど試験片に到達しないように、容器を遮光性に構成することができる。このような構成においては、容器の遮光性封止は、市販の封止材により実現可能である。
【００１５】
暴露装置においては、本願出願人のサンテスト（ＳＵＮＴＥＳＴ）装置のような固定された試験片を備える暴露装置と、可動な試験片を備える暴露装置とで概ね区別される。固定された試験片を備える暴露装置においては、試験片を取り付けるために、暴露チャンバの内壁――通常、暴露チャンバの水平な底板――に面が設けられ、試験片は、ほとんどの場合、標準サイズの矩形な板状物である。底板に対向して、すなわち、水平な上部内壁に、紫外線源が取り付けられる。一方、可動な試験片を備える暴露装置においては、紫外線源は、中央に配置された棒状の放射線源として配設され、試験片は、回転可能なフレームに取り付けられる。この場合においても、上記と同様に、試験対象の面を有する通常板状の試験片は、回転中、継続的に放射線源に曝される。
【００１６】
本発明による装置は、上記両タイプの暴露装置において使用することができる。試験片が固定される暴露装置においては、容器の底壁は、暴露チャンバの内壁の一部によって通常形成される取り付け面により形成される。一方、試験片が可動な暴露装置においては、暴露チャンバ内において移動可能な――特に、紫外線源回りを周回する――容器が設けられる。このような構成においては、容器は、暴露チャンバ内において回転可能なフレームに固定可能であり、紫外線フィルタを備えた容器の上壁は、常に紫外線源の方を向くように配置される。
【００１７】
本願出願人のサンテスト装置のような固定された試験片を備える暴露装置においては、試験片上を空気が概ね層流状に流れるように、暴露チャンバ内に空気を循環する構成が一般的である。これにより、試験片の直近において周囲温度が確実に一定に保たれる。本発明による装置において、このような構成は、容器の二つの対向する側壁に、気体状の媒体を通過させるための開口を形成することで実現可能である。このような場合、好ましくは、例えば可撓なコンジット等の給気ラインを上記開口に直結する。これにより、上記開口も封止されて、迷光が容器内部に侵入することが防止される。
【００１８】
最も簡単な例では、上記気体状の媒体は、空気であってもよい。しかし、他のどのような気体状の媒体を使用してもよく、これにより、冷却効果に代えて、又はこれに加えて、例えば掃気機能を実現することも可能である。例えば、気体状の媒体として窒素を用いることができる。例えば、容器内を純粋な窒素で掃気した場合、例えば暴露済みポリマー等の試験片の酸化を軽減したり抑制したりすることができる。その結果、試験片に対して化学的又は物理的に結合した酸素のみが有効に作用することとなり、これにより、影響因子たる空気中の大気酸素の分離及び／又は阻害が可能となる。上記のような掃気目的と、必要に応じて阻害目的のために、酸素ガス――特に純粋な酸素ガス――を用いることもできる。他の気体状の媒体を用いることもでき、それらの酸化及び還元作用を試験することもできる。
【００１９】
また、容器底壁の、紫外線フィルタと対向していない側、又は、底壁自体に、試験片を冷却するための冷却手段を配置することも可能である。冷却手段は、水冷や冷却アセンブリが関係していてもよい。
【００２０】
サンテスト装置のように試験片が固定された暴露装置においては、通常、対応する複数の試験片を取り付けるための、ステージと呼ばれる複数の取り付け面が設けられる。このような場合、試験片が一つ封入された各々の容器であって、対応する数の容器を設けることも可能である。
【００２１】
代わりに、一つの容器内に複数の試験片を配設することも可能である。これは、複数の試験片が、当該容器の底壁に配置され、単一の共通の容器により封入されることを意味する。上述した変形例の両方が、試験片が固定された暴露装置と、試験片が移動可能な暴露装置の両方において実施可能である。
【００２２】
例えば、紫外線フィルタは、エッジフィルタであり、エッジフィルタのエッジは、紫外線フィルタの吸収状態と透過状態との間の特定の波長域内に位置する遷移部（transition）により形成される。初めに既に説明したように、例えば太陽光線保護指数等を求める用途においては、遷移部の波長域に波長３２０ｎｍが含まれるようなエッジフィルタが注目される。市販のＷＧ３２０フィルタの波長３２０ｎｍにおける透過率は５０％である。よって、本発明において使用する紫外線フィルタは、ＷＧ３２０フィルタとして構成されてもよいが、容器に収まるようにフィルタの形状及びサイズを適合させる必要がある。しかし、エージング作用を試験するために、適切なエッジ（吸収状態と透過状態との間の遷移部）を有する他のエッジフィルタや干渉フィルタを用いることも等しく可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、例示的な態様を用いて本発明を詳細に説明する。
【００２４】
図１を参照すると、試験片の露光又は暴露試験のための装置に用いる、本発明による容器の斜視図が示されている。容器１０は、試験対象の試験片を適宜配設することのできる底壁１を備える。この目的を達成するために、当該試験片を固定することのできる適宜成形されたステージが底壁１に配設されてもよい。暴露試験において通常そうであるように、試験片は、試験対象のコーティングが施された標準サイズの矩形ディスクであってもよい。
【００２５】
上記底板に対向して、容器の天板を構成する紫外線フィルタ２が配置されている。上述したように、この紫外線フィルタは、ＷＧ３２０フィルタであってもよい。図示の例示的な態様においては、紫外線フィルタが容器１０の上部全体を占めている。しかし、紫外線フィルタは、単に窓部として、当該窓部分以外では光を通さない天板に設けることも可能である。容器１０は、本発明による装置の中に配置されることが意図されている。これにより、紫外線源から放出された放射線が、紫外線フィルタ２を通過しなければ底板上に設置された試験片に直接到達することができないように、紫外線フィルタは、底板と、当該装置のチャンバ内に配設された紫外線源との間に配置される。
【００２６】
例示的な態様から明らかなように、底板及び紫外線フィルタ２は矩形である。容器１０は、更に、四つの側壁３を備える。これら側壁により、紫外線フィルタ２は底板１に連結される。好ましくは、側壁３自体と、側壁３及び底板１の間の接続部ないし継ぎ目の領域と、側壁３及び紫外線フィルタ２の間の継ぎ目の領域とは、市販の封止材により実現可能なように、光を通さないように閉止される。これにより、紫外線フィルタによって選別された光だけが試験片に到達することが可能となる。上述したように、上記キセノン放射器は、波長が３００ｎｍ未満の光も放出するが、このような光は紫外線フィルタ２により取除くことができる。容器が光を通さないように構成されているので、キセノン放射器からの迷光が一切試験片に届かないことが保証される。
【００２７】
容器１０は、更に、二つの対向する側壁３を備え、各々に、吸排気のための開口３Ａ及び３Ｂが形成されている。放射線照射により試験片は加熱されるため、暴露装置においては、試験片の温度を確実に均一に保つべく、それらに空気を流し当てて冷却するのが一般的である。例えば、開口３Ａが吸気口で、開口３Ｂが排気口であってもよい。このような構成は、可撓な送気管等の給気コンジット（feeder conduit）を接続するための遮光性コネクタを開口３Ａ及び３Ｂに直接嵌め込むときに有利であり、これにより、迷光がキセノン放射器から開口３Ａ及び３Ｂに届くことはなく、容器１０の内部へ侵入することもない。
【００２８】
更に、容器１０は、底壁の下に配置された冷却手段４を備える。冷却手段は、例えば、穿孔されたコンジット４Ａを備える。これらコンジットは、長手方向に横断するように、容器１０中に互いに平行に延在し、例えば、その中に冷却水を送通することができる。
【００２９】
次に、図２を参照すると、本発明による露光又は暴露試験装置の一実施形態の斜視図が示されており、複数の試験片が図示されている。この例示的な態様における装置１００は、本願出願人のサンテスト装置のような、固定された試験片を備えた暴露装置に関連する。装置１００は、暴露試験のために気密封止可能な暴露チャンバ５０を備える。暴露チャンバ５０の上壁には、複数のキセノン放射器が嵌め込まれる。底板６０には、試験片が取り付けられるステージが配置される。底板６０には、試験片を二つ載置可能な容器７０が配設される。したがって、容器７０の底板は、暴露チャンバ５０の底板６０の一部によって形成されていることになる。容器７０の対向する側面に設けられた開口は、暴露チャンバ５０外に設けられた装置１００の送風機に接続された可撓な送気管（不図示）に接続可能である。
【００３０】
代わりに、各容器内に試験片が一つだけ収容可能となるように、試験片用ステージと概ね同じ大きさに各々形成された複数の容器を底板６０に配設することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】露光又は暴露試験装置用の本発明による容器の例示的な態様を示す。
【図２】本発明による露光又は暴露試験装置の例示的な態様を示す。
【図１】
2008197092.tif 000003
【図２】
2008197092.tif 000004
【外国語明細書】
2008197092.tif 000005
2008197092.tif 000006
2008197092.tif 000007
2008197092.tif 000008
2008197092.tif 000009
2008197092.tif 000010
2008197092.tif 000011
2008197092.tif 000012
2008197092.tif 000013
2008197092.tif 000014
2008197092.tif 000015
2008197092.tif 000016
2008197092.tif 000017
2008197092.tif 000018
2008197092.tif 000019
2008197092.tif 000020
2008197092.tif 000021
2008197092.tif 000022