(57)【要約】【課題】過酸化水素水を用いる耐候光試験装置及び方法に関するものであって、（イ）試料を取り出さずに全工程の試験ができて作業が簡便で、（ロ）排水を無害な水にすること、及び（ハ）過酸化水素水に触媒を作用させることにより酸素を発生させ、その酸素を利用することで酸素ボンベ等の装置やコストを不要とし、資源の再利用ができる耐候光試験装置及び方法を提供すること。【解決手段】活性炭を投入して過酸化水素水から酸素を発生させる過酸化水素水一時貯蔵タンク及び過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段によって、活性炭を触媒として用いて使用済みの過酸化水素水を分解して取り出した酸素を用いた酸素雰囲気の飽和水蒸気中で劣化させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過酸化水素水を用いる耐候光試験装置において、活性炭を投入して過酸化水素水から酸素を発生させる過酸化水素水一時貯蔵タンク及び過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段によって、活性炭を触媒として用いて使用済みの過酸化水素水を分解して取り出した酸素を用いた酸素雰囲気の飽和水蒸気中で劣化させることを特徴とする耐候光試験装置。
【請求項２】
（ｉ）過酸化水素水タンク、（ｉｉ）純水タンク、（ｉｉｉ）上部に紫外線ランプ、ガラスフィルタ及び反射板が配設された紫外線ランプボックスを取り外し可能に取り付けられ、排気口を設け、ヒータ、２本の水位センサ、温度センサ、排水口、酸素取入口、試料及び試料載置台を配設した試験槽、（ｉｖ）試験槽と過酸化水素水タンク及び純水タンクを繋ぐ配管及び前記配管に取り付けたポンプＡ、（ｖ）ポンプＡと過酸化水素水タンクの間にある電磁弁Ａ、（ｖｉ）ポンプＡと純水タンクの間にある電磁弁Ｂ、（ｖｉｉ）ポンプＡと試験槽の間にある電磁弁Ｃ、（ｖｉｉｉ）活性炭を投入可能な過酸化水素水一時貯蔵タンク、（ｉｘ）試験槽と過酸化水素水一時貯蔵タンクを繋ぐ配管及び前記配管に取り付けたポンプＢ、（ｘ）ポンプＢと試験槽の間にある電磁弁Ｄ、（ｘｉ）試験槽の排水のための電磁弁Ｆ、（ｘｉｉ）過酸化水素水一時貯蔵タンクの排水のための電磁弁Ｅ、（ｘｉｉｉ）過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段、並びに（ｘｉｖ）温度制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の耐候光試験装置。
【請求項３】
過酸化水素水を用いる耐候光試験方法において、活性炭を投入して過酸化水素水から酸素を発生させる過酸化水素水一時貯蔵タンク及び過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段によって、活性炭を触媒として用いて使用済みの過酸化水素水を分解して取り出した酸素を用いた酸素雰囲気の飽和水蒸気中で劣化させるステップを有することを特徴とする耐候光試験方法。
【請求項４】
過酸化水素水一時貯蔵タンク内で、活性炭を用いて過酸化水素水を分解して酸素を発生させ、試験槽に純水を試料が浸漬されない程度に満たし、純水温度を４０℃以上８０℃以下に制御し、過酸化水素水一時貯蔵タンクで発生した酸素を試験槽内に供給し、酸素雰囲気で飽和蒸気の状態で試料を晒し、紫外線ランプの光を試料に照射するという工程を含んだ試験過程を１回以上繰り返すことを特徴とする請求項３記載の耐候光試験方法。
【請求項５】
試験槽内の試料載置台に試料を置き、紫外線ランプボックスを試験槽上部に取り付け、過酸化水素水タンクに過酸化水素水を満たし、純水タンクに純水を満たしたうえで、（第１工程）試験槽に過酸化水素水を試料が浸漬される程度に満たし、過酸化水素水温度を２０℃以上６０℃以下に制御し、紫外線ランプの光を試料に照射し、（第２工程）過酸化水素水一時貯蔵タンクに過酸化水素水の排水を入れ、活性炭を用いて過酸化水素水を分解して酸素を発生させ、（第３工程）試験槽に純水を試料が浸漬されない程度に満たし、純水温度を４０℃以上８０℃以下に制御し、（第４工程）過酸化水素水一時貯蔵タンクで発生した酸素を試験槽内に供給し、酸素雰囲気で飽和蒸気の状態で試料を晒し、紫外線ランプの光を試料に照射する、（第５工程）試験槽内の水を排水し、（第６工程）過酸化水素水一時貯蔵タンク内の水を排水するという工程を１回以上繰り返すことを特徴とする請求項３記載の耐候光試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐候光試験装置及び方法に関する。更に詳しくは、紫外線ランプによって、過酸化水素水を用いて耐候光試験をする耐候光試験装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の耐候光試験装置としては、被試験体に酸化剤の水溶液と光を実質的に同時に作用させる工程及び被試験体に水、酸素及び光の１又は複数を作用させ、これらの複数を作用させる工程とをサイクリックに行うものがある。（例えば、特許文献１参照。）。また、本出願人は、本発明の出願時に未公開であるが、関連する出願として、特願２００１−３９６９６２号を出願している。さらに、本出願人は、超高速耐候光試験装置の開発をしている。（例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２１５４３号公報（第２頁第２欄第２０−３０行）
【非特許文献１】
スガ試験機株式会社、超高速耐候光試験装置、「スガテクニカルニュース」、スガ試験機株式会社、平成１４年３月１５日、１７９号、ｐ．２−４
【非特許文献２】
渡辺洋二、超高速耐候光試験装置、「スガテクニカルニュース」、スガ試験機株式会社、平成１４年６月２８日、１８１号、ｐ．９
【非特許文献３】
スガ試験機株式会社、「超高速耐候光試験装置ＳＸ−Ｈ２Ｏ２」、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１４年６月５日、スガ試験機株式会社、［平成１４年８月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｓｕｇａｔｅｓｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／０１／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｎ１７９−２．ｈｔｍ＞
【非特許文献４】
スガ試験機株式会社、「超高速耐候光試験装置ＴｏＳｕ−１」、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１４年６月５日、スガ試験機株式会社、［平成１４年８月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｓｕｇａｔｅｓｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／０１／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｎ１７９−３．ｈｔｍ＞
【非特許文献５】
スガ試験機株式会社、「超高速耐候光試験装置」、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１４年７月１５日、スガ試験機株式会社、［平成１４年８月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ＷＷＷ．ｓｕｇａｔｅｓｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／０１／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｎ１８１−９．ｈｔｍ＞
【０００４】
しかし、上記特許文献１記載の従来の耐候光試験装置においては、（イ）試料を純水に浸漬させた後、試料を取り出して過酸化水素水溶液等中に浸漬し直し、更に試料を取り出して空気等中に置き直さなければならず、作業が煩雑であること、（ロ）排水に有害な酸化剤が含まれてしまうこと、及び（ハ）酸素を供給するための装置やコストが必要であることという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題を鑑みてなされたものであり、したがって、本発明の目的は、（イ）試料を取り出さずに全工程の試験ができて作業が簡便で、（ロ）排水を無害な水にすること、及び（ハ）過酸化水素水に触媒を作用させることにより酸素を発生させ、その酸素を利用することで酸素ボンベ等の装置やコストを不要とし、資源の再利用ができる耐候光試験装置及び方法を提供することにある。本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、試行錯誤の上、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の耐候光試験装置は、過酸化水素水を用いる耐候光試験装置において、活性炭を投入して過酸化水素水から酸素を発生させる過酸化水素水一時貯蔵タンク及び過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段によって、活性炭を触媒として用いて使用済みの過酸化水素水を分解して取り出した酸素を用いた酸素雰囲気の飽和水蒸気中で劣化させることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の耐候光試験装置は、好ましくは、（ｉ）過酸化水素水タンク、（ｉｉ）純水タンク、（ｉｉｉ）上部に紫外線ランプ、ガラスフィルタ及び反射板が配設された紫外線ランプボックスを取り外し可能に取り付けられ、排気口を設け、ヒータ、２本の水位センサ、温度センサ、排水口、酸素取入口、試料及び試料載置台を配設した試験槽、（ｉｖ）試験槽と過酸化水素水タンク及び純水タンクを繋ぐ配管及び前記配管に取り付けたポンプＡ、（ｖ）ポンプＡと過酸化水素水タンクの間にある電磁弁Ａ、（ｖｉ）ポンプＡと純水タンクの間にある電磁弁Ｂ、（ｖｉｉ）ポンプＡと試験槽の間にある電磁弁Ｃ、（ｖｉｉｉ）活性炭を投入可能な過酸化水素水一時貯蔵タンク、（ｉｘ）試験槽と過酸化水素水一時貯蔵タンクを繋ぐ配管及び前記配管に取り付けたポンプＢ、（ｘ）ポンプＢと試験槽の間にある電磁弁Ｄ、（ｘｉ）試験槽の排水のための電磁弁Ｆ、（ｘｉｉ）過酸化水素水一時貯蔵タンクの排水のための電磁弁Ｅ、（ｘｉｉｉ）過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段、並びに（ｘｉｖ）温度制御手段を有する。
【０００８】
なお、本発明に用いる紫外線ランプは３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の放射エネルギーを有することが好ましい。
【０００９】
本発明の耐候光試験方法は、過酸化水素水を用いる耐候光試験方法において、活性炭を投入して過酸化水素水から酸素を発生させる過酸化水素水一時貯蔵タンク及び過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段によって、活性炭を触媒として用いて使用済みの過酸化水素水を分解して取り出した酸素を用いた酸素雰囲気の飽和水蒸気中で劣化させるステップを有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の耐候光試験方法は、好ましくは、過酸化水素水一時貯蔵タンク内で、活性炭を用いて過酸化水素水を分解して酸素を発生させ、試験槽に純水を試料が浸漬されない程度に満たし、純水温度を４０℃以上８０℃以下に制御し、過酸化水素水一時貯蔵タンクで発生した酸素を試験槽内に供給し、酸素雰囲気で飽和蒸気の状態で試料を晒し、紫外線ランプの光を試料に照射するという工程を含んだ試験過程を１回以上繰り返す。
【００１１】
本発明の耐候光試験方法は、更に好ましくは、試験槽内の試料載置台に試料を置き、紫外線ランプボックスを試験槽上部に取り付け、過酸化水素水タンクに過酸化水素水を満たし、純水タンクに純水を満たしたうえで、（第１工程）試験槽に過酸化水素水を試料が浸漬される程度に満たし、過酸化水素水温度を２０℃以上６０℃以下に制御し、紫外線ランプの光を試料に照射し、（第２工程）過酸化水素水一時貯蔵タンクに過酸化水素水の排水を入れ、活性炭を用いて過酸化水素水を分解して酸素を発生させ、（第３工程）試験槽に純水を試料が浸漬されない程度に満たし、純水温度を４０℃以上８０℃以下に制御し、（第４工程）過酸化水素水一時貯蔵タンクで発生した酸素を試験槽内に供給し、酸素雰囲気で飽和蒸気の状態で試料を晒し、紫外線ランプの光を試料に照射する、（第５工程）試験槽内の水を排水し、（第６工程）過酸化水素水一時貯蔵タンク内の水を排水するという工程を１回以上繰り返す。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の耐候光試験装置の実施例１の断面図である。図１に示した本発明の実施例１の耐候光試験装置（２８）は、過酸化水素水タンク（１）、純水タンク（２）、試験槽（２７）、試験槽と過酸化水素水タンク及び純水タンクを繋ぐ配管（１５）及び前記配管に取り付けたポンプＡ（１６）、ポンプＡと過酸化水素水タンクの間にある電磁弁Ａ（１８）、電磁弁Ａと純水タンクの間にある電磁弁Ｂ（１９）、ポンプＡと試験槽の間にある電磁弁Ｃ（２０）、活性炭を投入可能な過酸化水素水一時貯蔵タンク（２４）、試験槽と過酸化水素水一時貯蔵タンクを繋ぐ配管及び前記配管に取り付けたポンプＢ（１７）、ポンプＢと試験槽の間にある電磁弁Ｄ（２１）、試験槽の排水のための電磁弁Ｆ（２３）、過酸化水素水一時貯蔵タンクの排水のための電磁弁Ｅ（２２）、過酸化水素水一時貯蔵タンクから試験槽への酸素供給手段（２５）、並びに温度制御手段（２６）を有する構成となっている。前記試験槽（２７）は上部に紫外線ランプ（３）、ガラスフィルタ（４）及び反射板（５）が配設された紫外線ランプボックス（６）を取り外し可能に取り付けられ、排水口（１１）を設け、ヒータ（８）、水位センサ（９ａ、９ｂ）、温度センサ（１０）、排水口（１１）、酸素取入口（１２）、試料（１３）、試料載置台（１４）を配設してある。
【００１４】
本発明の耐候光試験装置の実施例１において、過酸化水素水の濃度は１．５％である。過酸化水素水一時貯蔵タンク（２４）に送られた使用済みの過酸化水素水からは、活性炭の触媒作用により、過酸化水素水１リットル当り１〜１．５リットルの酸素が発生する。発生した酸素により試験槽空間部分は、ほぼ１００％の酸素濃度の雰囲気となる。
【００１５】
活性炭として、本発明の耐候光試験装置の実施例１においては、小豆大の粉落ちしにくい粒状の活性炭を用いたが、スポンジ状の活性炭や、棒状等の活性炭も用いることができる。
【００１６】
酸素供給手段（２５）は、具体的には過酸化水素水一時貯蔵タンク（２４）と試験槽の酸素取入口（１２）を繋ぐ配管である。また、温度制御手段（２６）は、具体的には、ヒータ（８）と温度センサ（１０）に接続されたプログラムコントローラである。かかるプログラムコントローラでは、ポンプ作動制御及び電磁弁作動制御も行う。
【００１７】
なお、本発明の耐候光試験装置の実施例１において、紫外線ランプ（３）は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長に放射エネルギーを持った紫外線ランプを用いた。
【００１８】
図２は、本発明の耐候光試験方法の実施例１のフロー図である。本発明の耐候光試験方法の実施例１においては、図１に示した本発明の耐候光試験装置の実施例１を用いる。
【００１９】
まず、試験槽内の試料載置台に試料を置き、紫外線ランプボックスを試験槽上部に取り付け、過酸化水素水タンクに過酸化水素水を満たし、純水タンクに純水を満たしておく。
【００２０】
第１工程として、電磁弁Ａ及び電磁弁Ｃを「ＯＮ」にし、ポンプＡを「ＯＮ」にして、試験槽に過酸化水素水を試料が浸漬される程度に満たし、過酸化水素水温度を４０℃に制御し、紫外線ランプの光を試料に照射する。水位センサ（９ａ）によって、水位を調整する。試料を一定時間過酸化水素水に浸漬させて照射試験を行う。かかる第１工程が第１の試験過程である。その後、次の試験過程へ移る。
【００２１】
第２工程として、電磁弁Ａ及び電磁弁Ｃを「ＯＦＦ」にし、ポンプＡを「ＯＦＦ」にして、電磁弁Ｄを「ＯＮ」にし、ポンプＢを「ＯＮ」にし、過酸化水素水一時貯蔵タンクに過酸化水素水の排水を入れ、活性炭を用いて過酸化水素水を分解して酸素を発生させる。次に、第３工程として電磁弁Ｄを「ＯＦＦ」にし、ポンプＢを「ＯＦＦ」にし、電磁弁Ｂ及び電磁弁Ｃを「ＯＮ」にし、ポンプＡを「ＯＮ」にして、試験槽に純水を試料が浸漬されない程度に満たし、純水温度を４０℃に制御する。水位センサ（９ｂ）によって、水位を調整する。さらに、第４工程として、過酸化水素水一時貯蔵タンクで発生した酸素を試験槽内に供給し、酸素雰囲気で飽和蒸気の状態で試料を晒し、紫外線ランプの光を試料に照射する。試料を一定時間酸素雰囲気の飽和水蒸気下で照射試験を行う。かかる第２工程から第４工程が第２の試験過程である。
【００２２】
前記第２工程では、過酸化水素水一時貯蔵タンク内で、化１で表される反応式が起こる。
【００２３】
【化１】
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【００２４】
そして、第５工程として、電磁弁Ｂ及び電磁弁Ｃを「ＯＦＦ」にし、ポンプＡを「ＯＦＦ」にして、電磁弁Ｆを「ＯＮ」にし、試験槽内の水を排水する。そして、第６工程として電磁弁Ｅを「ＯＮ」にし、過酸化水素水一時貯蔵タンク内の排水する。かかる排水は化１で示されるとおり、無害な水となっている。
【００２５】
本発明の耐候光試験方法の実施例１においては、第１工程から第６工程を１サイクルとして繰り返して行うことにより劣化試験を行う。実施例１においては、第１の試験過程で試料を浸漬・光照射させる温度は４０℃、時間は３時間とし、第２の試験過程で試料を浸漬・光照射させる温度は４０℃、時間は２時間とした。また、実施例２においては、第１の試験過程で試料を浸漬・光照射させる温度は２５℃、時間は３時間とし、第２の試験過程で試料を浸漬・光照射させる温度は４０℃、時間は２時間とした。
【００２６】
本発明の耐候光試験方法の実施例３においては、第１の試験過程を省略して第２工程から第６工程を１サイクルとして繰り返して行うことにより劣化試験を行う。
【００２７】
図３は、本発明に用いる紫外線ランプの分光分布図である。３００ｎｍ〜７００ｎｍの波長域の放射照度が７８．０Ｗ／ｍ２であり、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の放射照度が７６．６Ｗ／ｍ２である。
【００２８】
図４は、本発明の耐候光試験方法の実施例１によって６サイクル劣化試験を行った試料３種の色差の特性図である。図４において、６サイクルする間に試料の色差がどのように変化するかをサイクルごとに測定し、プロットしてある。
【００２９】
試料１〜試料３は、二酸化チタンを顔料とした塗料が塗ってあり、二酸化チタン量は、試料１が最も少なく、試料３が最も多い。図４に示したように、二酸化チタン量の多い試料は特に変退色しやすく劣化が著しいことがわかった。二酸化チタンの光触媒作用は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の紫外線照射により引き起こされる。かかる光触媒作用による反応が、過酸化水素水分解時に生じた活性酸素により加速されて、試料表面の樹脂部分が劣化したものと考えられる。一方、酸素雰囲気で飽和水蒸気中で劣化させる段階では、前記反応部分の加水分解が起こるために、反射率が変化し、色差の変化として現れる。
【００３０】
図５は、本発明の耐候光試験方法の実施例２によって６サイクル劣化試験を行った試料３種の色差の特性図である。低温の試験においても、二酸化チタン量が多い試料ほど変退色しやすく劣化しやすいことがわかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の耐候光試験装置及び方法は、上述したとおりであるので、（イ）試料を取り出さずに全工程の試験ができて作業が簡便で、（ロ）排水を無害な水にすること、及び（ハ）過酸化水素水に触媒を作用させることにより酸素を発生させ、その酸素を利用することで酸素ボンベ等の装置やコストを不要とし、資源の再利用ができる。また、使用により徐々に砕けて粉状になり水中に浮遊して排水に混入してしまう恐れのある二酸化マンガンと異なり、活性炭は、排水に混入して環境を汚染する恐れがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐候光試験装置の実施例１の断面図である。
【図２】本発明の耐候光試験方法の実施例１のフロー図である。
【図３】本発明に用いる紫外線ランプの分光分布図である。
【図４】本発明の耐候光試験方法の実施例１によって６サイクル劣化試験を行った試料３種の色差の特性図である。
【図５】本発明の耐候光試験方法の実施例２によって６サイクル劣化試験を行った試料３種の色差の特性図である。
【符号の説明】
１　過酸化水素水タンク
２　純水タンク
３　紫外線ランプ
４　ガラスフィルタ
５　反射板
６　紫外線ランプボックス
７　排気口
８　ヒータ
９　水位センサ
１０　温度センサ
１１　排水口
１２　酸素取入口
１３　試料
１４　試料載置台
１５　配管
１６　ポンプＡ
１７　ポンプＢ
１８　電磁弁Ａ
１９　電磁弁Ｂ
２０　電磁弁Ｃ
２１　電磁弁Ｄ
２２　電磁弁Ｅ
２３　電磁弁Ｆ
２４　過酸化水素水一時貯蔵タンク
２５　酸素供給手段
２６　温度制御手段
２７　試験槽
２８　耐候光試験装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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