(57)【要約】      （修正有）【課題】窓ガラスを透過した太陽光に曝される内装材のような高分子材料の紫外線劣化を、短期間でしかも精度良く再現して、信頼性の高い耐光性評価を可能とする。【解決手段】耐光性試験機における人工光源１とサンプル設置部２との間に、窓ガラスを想定した各種ガラス面材３を設けて、そのガラス面材３を透過した人工光源１からの光を、サンプル設置部２に設置したサンプル４，４…に照射させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐光性試験機を使用して、窓ガラスを透過した太陽光に曝される高分子材料の耐光性を評価するための耐光性試験方法であって、耐光性試験機における人工光源とサンプル設置部との間に、窓ガラスを想定した各種ガラス面材を設けて、そのガラス面材を透過した前記人工光源からの光を、前記サンプル設置部に設置したサンプルに照射させることを特徴とする耐光性試験方法。
【請求項２】
複数枚のガラス板を隙間無く張り合わせてなる複層構造のガラス面材を使用した請求項１記載の耐光性試験方法。
【請求項３】
複数枚のガラス板のうちのいくつかを、コーティング膜を被覆した遮熱ガラス板とした請求項２記載の耐光性試験方法。
【請求項４】
前記ガラス面材の熱割れを防止するために、前記ガラス面材を複数の小型面材に分割した請求項１乃至３のいずれかに記載の耐光性試験方法。
【請求項５】
前記ガラス面材を、前記耐光性試験機に標準装備される石英ガラス板と前記人工光源との間に配置した請求項１乃至４のいずれかに記載の耐光性試験方法。
【請求項６】
前記ガラス面材を、前記石英ガラス板に重ね合わせて設置した請求項５記載の耐光性試験方法。
【請求項７】
試験対象となる高分子材料は、建築用の内装材である請求項１乃至６のいずれかに記載の耐光性試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窓ガラスを透過した太陽光に曝される高分子材料の耐光性を評価するための耐光性試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高分子材料は、太陽光の紫外線により劣化して、変退色や亀裂、チョーキング等の様々な現象を引き起こす。その程度は、紫外線の波長により大きく異なり、一般に短波長の紫外線にさらされるほど劣化が著しい。
【０００３】
このような高分子材料の耐光性を評価する試験には、太陽光を利用した屋外暴露試験や、特許文献１や特許文献２にも開示されているように、各種の耐光性試験機を使用した促進試験がある。
【０００４】
屋外暴露試験としては、屋外にさらされる部材を対象とした直接屋外暴露試験、屋内にさらされる部材を対象としたアンダーグラス屋外暴露試験(ＪＩＳ  Ｋ７２１９)等がある。しかし、このような屋外暴露試験は、部材の紫外線劣化を再現して耐光性を評価するまでに長期間を要し、また天候や気温等の環境条件の違いにより、試験結果にばらつきが生じるといった欠点がある。
【０００５】
一方、耐光性試験機を使用した促進試験では、人工光源から紫外線を加速して照射することで、部材の紫外線劣化を再現するまでの期間を短縮することができるとともに、環境条件も同じにすることができる。
【０００６】
このような促進試験に使用する耐光性試験機としては、カーボンアークを光源とするサンシャインウェザーメーター、キセノンランプを光源とするキセノンランプ式試験機、メタルハライドランプを光源とするメタルハライドランプ式試験機(ＪＩＳ  Ｋ７３５０−１，２，３，４ほか)等がある。これらは直接屋外暴露での紫外線劣化を短期間に再現することを目的としている。この他にも、直接光を想定したＩ形又はII形ランプ、ガラス透過光を想定したブラックライトランプ等の各種の紫外線蛍光ランプを光源とする試験機もある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５９８０９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０５５１２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、屋外で太陽光に直接あたると激しく劣化する高分子材料でも、屋内で窓ガラス越しに太陽光があたる場合には、あまり劣化しないといった現象が多くみられる。これは、窓ガラスによって特に短波長の紫外線がカットされるためである。
【０００９】
例えば合成樹脂製部材の紫外線劣化には、波長域３００ｎｍ〜４００ｎｍの短波長の紫外線の影響が大きい。すなわち、樹脂の原子間結合エネルギーと比べて、この波長域の紫外線の持つエネルギーが非常に大きく、樹脂の結合部分を破壊してしまうためである。
【００１０】
このため、屋外において太陽光に曝される高分子材料(例えば、建築用の外装材として用いられる合成樹脂製部材)においては、紫外線吸収剤等が処方されていることが多いが、短波長の紫外線がカットされたガラス透過光に曝される高分子材料(例えば、建築用の内装材として用いられる合成樹脂製部材)においては、紫外線吸収剤等が処方されていないのが一般的である。
【００１１】
従来の耐光性試験機による促進試験は、主として屋外において太陽光に曝される外装材を対象としており、ガラス透過光に曝される内装材の耐光性の評価に際しては、照射強度や照射時間、温度、散水の廃止等の各種条件を変更することで対応してきた。
【００１２】
しかしながら、このような促進試験によって内装材の紫外線劣化を再現する場合、上記のように各種条件を変更しても、通常であれば窓ガラスによってカットされるはずの短波長の紫外線までもが、紫外線吸収剤等が処方されていない内装材に対して照射されることになるので、紫外線劣化の再現性が低く、実際の内装材では起こりえない現象が発生する可能性が高い。
【００１３】
なお、耐候性試験機のなかには、ガラス透過光を想定したブラックライトランプを光源とするものもあるが、ガラス透過光が短波長側から徐々にカットされるのに対し、ブラックライトランプは３６５ｎｍを中心とする光源であるため、太陽光の波長分布との差が大きく、相関性に乏しい。
【００１４】
この発明は、上記の不具合を解消して、窓ガラスを透過した太陽光に曝される高分子材料(例えば、建築用の内装材として用いられる合成樹脂製部材)の紫外線劣化を、短期間でしかも精度良く再現して、信頼性の高い耐光性評価を可能とする耐光性試験方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するため、この発明は、耐光性試験機を使用して、窓ガラスを透過した太陽光に曝される例えば建築用の内装材等の耐光性を評価するための耐光性試験方法であって、耐光性試験機における人工光源とサンプル設置部との間に、窓ガラスを想定した各種ガラス面材を設けて、そのガラス面材を透過した前記人工光源からの光を、前記サンプル設置部に設置したサンプルに照射させることを特徴とする。
【００１６】
ガラス面材の一例として、複数枚のガラス板を隙間無く張り合わせてなる複層構造のものが挙げられる。この場合、複数枚のガラス板のうちのいくつかを、コーティング膜を被覆した遮熱ガラス板とすることで、遮熱ペアガラスを想定したガラス面材とすることができる。
【００１７】
具体的には、ガラス面材の熱割れを防止するために、ガラス面材を複数の小型面材に分割している。また、ガラス面材を、耐光性試験機に標準装備される石英ガラス板と人工光源との間に配置している。さらに、ガラス面材を、石英ガラス板に重ね合わせて設置している。
【発明の効果】
【００１８】
この発明では、耐光性試験機において、人工光源からの光を窓ガラスを想定したガラス面材を透過させてサンプルに照射させることで、実際に太陽光が窓ガラスを透過したときのような波長域分布に近い紫外線照射環境を作り出すことができる。このため、窓ガラスを透過した太陽光に曝される内装材等の紫外線劣化を、短期間でしかも精度良く再現して、信頼性の高い耐光性評価を実現することができる。
【００１９】
しかも、耐光性試験機においてガラス面材を取り付けるだけで済むため、耐光性試験機の構造や試験条件等を殆ど変更する必要がなく、耐光性試験に際しての費用を安価に抑えることができる。
【００２０】
また、ガラス面材を複数の小型面材に分割した状態で設けることで、人工光源の熱によるガラス面材の熱割れを防止することができる。
【００２１】
さらに、耐光性試験機に標準装備される石英ガラス板と人工光源との間にガラス面材を配置して、ガラス面材が湿気にさらされることがないようにしているので、例えばガラス面材に用いる遮熱ガラス板のコーティング膜の変質を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明の一実施形態に係る耐光性試験には、メタルハライドランプ式試験機、サンシャインウェザーメーター、キセノンランプ式試験機等が使用される。
【００２３】
メタルハライドランプ式試験機では、図１に示すように、メタルハライドランプからなる人工光源(１)と、サンプル載置台(２)との間に、窓ガラスを想定した各種のガラス面材(３)が設けられている。
【００２４】
サンプル載置台(２)には、試験対象となる合成樹脂製部材、具体的には建築用の内装材のサンプル(４)(４)…が設置される。
【００２５】
ガラス面材(３)としては、普通ガラス板、金属コーティング膜を被覆した遮熱ガラス板、網入りの強化ガラス板、合わせガラス、その他各種のガラス板を適宜選択して、これらを単層若しくは張り合わて複層としたものを使用している。
【００２６】
この実施形態においては、図２に示すように、例えば遮熱ペアガラス等の複層構造の窓ガラスを想定して、普通ガラス板(10)と金属コーティング膜(11)を被覆した遮熱ガラス板(12)を張り合わせてなる複層構造のガラス面材(３)を使用した例を示している。
【００２７】
通常、遮熱ペアガラス等の複層構造の窓ガラスでは、ガラス板間に乾燥空気層が密封された状態となっているが、耐光性試験において使用するガラス面材(３)は、高熱を発する人工光源(１)の近くに配置されて表面温度が高温になるので、ガラス板間に空気層を密封したものそのまま使用すると、熱割れを起こす危険性がある。そこで、この耐光性試験において使用するガラス面材(３)においては、図２及び図３に示すように、普通ガラス板(10)と遮熱ガラス板(12)を隙間無く張り合わせることで、ガラス面材(３)の熱割れを防止している。
【００２８】
さらに、ガラス面材(３)の表面積が大きいと、特に人工光源(１)の照射開始や終了の際に、その面方向の温度のばらつきが大きくなって、熱割れを起こす危険性がある。そこで、図２に示すように、ガラス面材(３)を複数の小型面材(15)(15)…に分割して、それら小型面材(15)(15)…の端面同士を突き合わせながら並べるようにしている。このように、ガラス面材(３)を分割して、表面積の小さな小型面材(15)(15)…の組み合わせとすることで、各小型面材(15)(15)…における面方向の温度のばらつきを抑えて、それぞれの小型面材(15)(15)…の温度をほぼ均一に保つことができ、これによってガラス面材(３)の熱割れを防止することができる。
【００２９】
さらにまた、ガラス面材(３)として、金属コーティング膜(11)を被覆した遮熱ガラス板(12)を使用した場合、湿気にされられると金属コーティング膜(11)が変質する可能性がある。このため、ガラス面材(３)を、湿気のない乾燥空間に配置する必要がある。
【００３０】
一般に、人工光源(１)を支持する支持ケース(５)の光照射用の開口部(６)には、標準装備の石英ガラス板(７)が取り付けられていて、その石英ガラス板(７)と人工光源(１)との間の空間は、乾燥空間(８)となっている。従って、この乾燥空間(８)内に、石英ガラス板(７)の内面すなわちランプ側の面に隙間無く重ね合わせるようにして、ガラス面材(３)を配置している。なお、支持ケース(５)に形成してある開閉蓋(９)を開放することで、ガラス面材(３)を乾燥空間(８)内に挿入することができるようになっている。
【００３１】
このようなメタルハライドランプ式試験機においては、人工光源(１)からの光を、窓ガラスを想定したガラス面材(３)を透過させて、サンプル設置部としてのサンプル載置台(２)に載置したサンプル(４)(４)…に照射する。これによって、太陽光が実際に窓ガラスを透過した場合の波長域分布に近い紫外線照射環境を作り出すことができる。
【００３２】
なお、図４は、人工光源(１)からの直接光と、２枚の普通ガラスを張り合わせたガラス面材を透過したガラス透過光のエネルギー量を比較した実験結果を示しており、この結果からも判るように、直接光に比べてガラス透過光の３４０ｎｍ以下のエネルギー量が少なく、ガラス面材を透過させることで、窓ガラスを透過した場合のように短波長の紫外線をカットすることができる。
【００３３】
一方、サンシャインウェザーメーターやキセノンランプ式試験機では、図５に示すように、カーボンアークやキセノンランプからなる人工光源(30)とサンプル設置部である取り付け枠(31)との間に、窓ガラスを想定した各種のガラス面材(３)が設けられている。
【００３４】
取り付け枠(31)は、人工光源(30)を中心として回転可能に配されており、ホルダー(32)(32)…を介してサンプル(４)(４)…を装着するようになっている。なお、(33)(33)…は、サンプル(４)(４)…への反射光の入射を遮断する遮蔽板である。
【００３５】
そして、人工光源(30)と取り付け枠(31)との間において、人工光源(30)を囲むようにして標準装備の石英ガラス板(34)(34)…が枠材(35)を介して配置されており、これら石英ガラス板(34)(34)…と人工光源(30)との間の乾燥空間(36)内に、石英ガラス板(34)(34)…の内面すなわちランプ側の面に隙間無く重ね合わせるようにして、ガラス面材(３)を配置している。なお、ガラス面材(３)の構成は、メタルハライドランプ式試験機の場合と同様である。
【００３６】
このようなサンシャインウェザーメーターやキセノンランプ式試験機においても、メタルハライドランプ式試験機の場合と同様に、人工光源(30)からの光を、窓ガラスを想定したガラス面材(３)を透過させて、サンプル設置部としての取り付け枠(31)に装着したサンプル(４)(４)…に照射する。これによって、太陽光が実際に窓ガラスを透過した場合の波長域分布に近い紫外線照射環境を作り出すことができる。
【００３７】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えばこの発明の耐光性試験において使用する耐光性試験機としては、メタルハライドランプ式試験機、サンシャインウェザーメーター、キセノンランプ式試験機だけに限らず、紫外線蛍光ランプ、その他紫外線を発生する人工光源を備えた試験機を使用するようにしても良い。また、建築用の内装材のような合成樹脂製部材だけに限らず、木製や紙製の部材、さらに塗装品等のようなその他の高分子材料を試験対象としても良い。
【実施例】
【００３８】
建築用の内装材(具体的には、サッシ室内側のサッシ枠)をサンプルとして使用し、人工光源とサンプル設置部との間に、ガラス面材を設けていない場合と、２枚の普通ガラスを張り合わせたガラス面材を設けた場合と、普通ガラスと遮熱ガラスを張り合わせたガラス面材を設けた場合の３つの場合に分けて、メタルハライドランプ式試験機を用いた耐光性試験を約３０時間行った。
【００３９】
そして、それら試験結果と、窓ガラスに遮熱ペアガラスを使用している住宅環境と同じと考えられる遮熱ペアガラスを用いたアンダーグラス屋外暴露試験による試験結果(６ヶ月)とを比較した。アンダーグラス屋外暴露試験によるサンプルの変色状況に非常に近似していたのは、普通ガラスと遮熱ガラスを張り合わせたガラス面材を設けた場合であり、その他はサンプルが極端に黒変していた。このように、窓ガラスを想定したガラス面材を、耐光性試験機における人工光源とサンプル設置部の間に設けて耐光性試験を実施することにより、窓ガラスを透過した太陽光にさらされる環境と同様の環境を作り出して、内装材の劣化を精度良く再現できることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施形態に係る耐光性試験に用いるメタルハライドランプ式試験機の概略図である。
【図２】ガラス面材の斜視図である。
【図３】ガラス面材の縦断面図である。
【図４】人工光源からの直接光と、２枚の普通ガラスを張り合わせたガラス面材を透過したガラス透過光のエネルギー量を比較した実験結果を示す図である。
【図５】サンシャインウェザーメーターやキセノンランプ式試験機の概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
(１)(30)  人工光源
(２)(31)  サンプル設置部
(３)  ガラス面材
(４)  サンプル
(７)(34)  石英ガラス板
(10)  普通ガラス板
(11)  コーティング膜
(12)  遮熱ガラス板
(15)  小型面材
【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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