DE4330759A1 - Vorrichtung zum Untersuchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum Be­ schleunigen der Verwitterung und zum Bestimmen der Witte­ rungsbeständigkeit und des optischen Qualitätsverlusts von Beschichtungsmaterialien und Kunststoffen und insbesondere eine Testvorrichtung durch die auf die Gegenstandsoberflächen aller Probenkörper Licht gleichmäßig eingestrahlt werden kann.

Herkömmliche Vorrichtungen zum Untersuchen der Witte­ rungs- und Lichtbeständigkeit, die nicht im einzelnen darge­ stellt sind, weil deren Aufbau bekannt ist, weisen eine in den Japanischen Industrienormen JIS B 7754 "Xenon Arc Lamp Type Light and Weather Fastness Test Apparatuses" beschrie­ bene Vorrichtung auf, die eine vertikal im Mittelabschnitt eines Testbehälters angeordnete Lichtquelle (z. B. eine ge­ rade, rohrförmige Xenonlampe) zum Untersuchen der Wit­ terungs- und der Lichtbeständigkeit, einen zylindrischen oder polygonförmigen Filter, der das Licht einer vorgegebe­ nen Wellenlänge bzw. in einem vorgegebenen Wellenlän­ genbereich durchläßt und um und in der Nähe der Lichtquelle angeordnet ist, und einen sich vertikal erstreckenden zylin­ drischen oder ringförmigen Probenrahmen aufweist, der in ei­ nem vorgegebenen Abstand (z. B. 480 mm) vom Mittelpunkt der Lichtquelle angeordnet und um diese drehbar ist, wobei das Licht einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. in einem vorgege­ benen Wellenlängenbereich auf die Gegenstandsoberflächen der senkrecht zum Probenrahmen befestigten Probenkörper einge­ strahlt wird, um Untersuchungen bezüglich verschiedenen Witterungsbedingungen durchzuführen, indem eine Einrichtung zur Zufuhr von Wärme und Feuchtigkeit in den Innenraum des Testbehälters sowie eine Sprühvorrichtung gesteuert werden, um die Probenkörper Regenwetterbedingungen auszusetzen.

In der JP-B-13541/1980 wird eine Vorrichtung zum Unter­ suchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit beschrieben. Fig. 6 zeigt eine Querschnittansicht entlang der Außenlinie des Aufbaus dieser Testvorrichtung.

Gemäß der Abbildung bestehen die Seitenwände 21 einer Probenkammer 3 aus im Querschnitt parabolförmigen Re­ flektoren, wobei eine gerade, röhrenförmige Xenonlampe 8 ho­ rizontal als Lichtquelle im Brennpunkt der Reflektoren ange­ ordnet ist, und wobei Probenkörper 19 auf einer horizontal am unteren Abschnitt des Innenraums der Probenkammer 3 angeordneten Probenbasisplatte 6 angeordnet sind. Zwischen den oberen Enden der Seitenwände 21 sind ein 1/3-zylindri­ scher Spiegel 22, der sich von der Xenonlampe 8 zu den Pro­ benkörpern hervorwölbt, und ein dachförmiger Hilfsspiegel 23 über der Xenonlampe 8 angeordnet, so daß ein Endabschnitt des Spiegels 23 einen Endabschnitt des Spiegels 22 berührt.

Die wesentlichen Punkte des Aufbaus dieser Vorrichtung sind, daß die Lichtstrahlen von der Lichtquelle parallel ausgerichtet sind und auf alle Probenkörper 19 gleichmäßig eingestrahlt werden, und daß die Seitenwände 21 daher einen parabolischen Querschnitt aufweisen, wobei die Lichtquelle in deren Brennpunkt angeordnet ist. Außerdem haben der Spie­ gel 22 und der Hilfsspiegel 27, die in einem weiteren Sinn des Wortes optische Filter bilden, die gleiche Aufgabe wie die primären Aufgabe der in der JP-B-1199/1979 beschriebenen Vorrichtung, d. h. ausschließlich den ultravioletten Lichtbe­ reich (UV-Bereich) selektiv auf die Probenkörper einzustrah­ len und den eine Wärmequelle bildenden infraroten Lichtbereich (IR-Bereich) zu reflektieren, um die Dissipa­ tion der Wärme auszuführen.

Bei einer herkömmlichen Vorrichtung zum Untersuchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit, die in der vorstehend erwähnten JIS B 7754 beschrieben ist, werden Probenkörper auf einem flachen Probenhalter angeordnet, wobei die Unter­ suchungen durchgeführt werden, indem die Proben quadratisch angeordnet gegenüberliegend der Lichtquelle positioniert werden, so daß der Abstand zwischen der Lichtquelle und ei­ nem Probenkörper in der Mittelposition und der Abstand zwi­ schen der Lichtquelle und den Proben an den oberen bzw. den unteren Positionen verschieden wird. Daher ist die Ein­ strahlung auf die oberen, die zwischenliegenden bzw. die un­ teren Abschnitte der bestrahlten Oberflächen der Probenkör­ per nicht gleichmäßig, d. h., die Bestrahlungsdichte an den oberen und den unteren Abschnitten der bestrahlten Oberflä­ chen ist geringer als die des Mittelabschnitts. Wenn die Leistung der Lampe erhöht wird, um die Intensität des abge­ strahlten Lichts zu erhöhen, nimmt die thermische Energie proportional zu. Um diese Zunahme der thermischen Energie zu vermeiden, ohne die Probenkörper zu beeinflussen, wird der Aufbau der Vorrichtung notwendigerweise kompliziert, wodurch die Kosten der Vorrichtung hoch werden. Dadurch wird eine Testvorrichtung mit niedriger Wirtschaftlichkeit erhalten.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurden verschiedene Testvorrichtungen vorgeschlagen, die eine Vorrichtung, bei der ein sich vertikal erstreckender zylindrischer Probenrah­ men vorgesehen ist, dessen oberer bzw. unterer Abschnitt um einen vorgegebenen Winkel zu einer Lichtquelle gebogen ist, um eine gleichmäßige Bestrahlung über die gesamte Oberfläche jedes Probenkörpers zu ermöglichen, wie beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 16034/1989 beschrieben, eine Vorrichtung, bei der ein Pro­ benhalter durch Unterteilen eines solchen Probenrahmens in vertikale Abschnitte (im Querschnitt modifizierter C-förmi­ ger Probenhalter) und eine in der JP-B-700/1957 beschriebene Vorrichtung umfassen, bei der bogenförmige Probenhalter mit daran befestigten Proben kombiniert werden, um die gleiche Wirkung wie beim vorstehend erwähnten Probenhalter und eine gleichmäßige Einstrahlung auf die Oberfläche jedes Proben­ körpers zu erhalten.

Wenn diese Probenrahmen bzw. -halter verwendet werden, ist jedoch die Größe der zu untersuchenden Proben begrenzt (im allgemeinen betragen die maximale Länge und Breite einer Probe ca. 150 mm bzw. 70 mm). Beispielsweise kann eine lang­ gestreckte Probe nicht als ganzes untersucht werden, so daß sie in kleinere Abschnitte aufgeteilt werden muß. Eine Probe mit einer großen Breite muß ebenfalls entsprechen der Krüm­ mung des Probenrahmens bzw. -halters gebogen werden. Daher muß ein Probenkörper, der nicht für den Probenrahmen bzw. -halter geeignet ist, immer in Abschnitte mit einer ge­ eigneten Größe unterteilt und untersucht werden, so daß die Herstellung dieser Probenkörper arbeitsaufwendig ist. Wenn ein Probenkörper nicht geteilt oder gebogen werden kann, muß ein Probenkörper mit einer bestimmten Größe zusätzlich her­ gestellt werden.

Bei der in der JP-B-13541/1980 beschriebenen Testvor­ richtung von Fig. 6 sind die Wände 21 der Probenkammer 3 parabolförmig ausgebildet, wobei die Lampe 8 in deren Brenn­ punkt angeordnet ist, wodurch das aus parallelen Licht­ strahlen bestehende Bestrahlungslicht auf die Oberflächen der Probenkörper 19 gleichmäßig eingestrahlt wird. Es ist jedoch aufgrund des Aufbaus dieser Vorrichtung mit parabol­ förmigen Seitenwänden 21 und der Lampe 8 in deren Brennpunkt nicht möglich, Licht mit verschiedenen Bestrahlungsdichten auf Gegenstandsoberflächen mit gleichen Flächen einzustrah­ len, um beispielsweise durch die Verwendung mehrerer Lampen 8 höhere Bestrahlungsdichten zu erhalten. Wenn versucht wird eine höhere Bestrahlungsdichte zu erhalten, indem die Proben 19 näher zur Lampe 8 angeordnet werden, verringert sich bei einem solchen Aufbau der tatsächlich durch das Licht be­ strahlte Flächenbereich der Oberfläche. Um die durch die Lampe 8 erzeugte Wärme abzuführen, muß die Lampe 8 au­ ßerdem im Brennpunkt der parabolförmigen Seitenwände ange­ ordnet werden. Daher ist eine Wärmestrahlungsanordnung ein­ geschränkt, wobei eine Hochleistungslampe 8 bei dieser An­ ordnung nicht verwendet werden kann.

Weil die Bestrahlungsdichte bei der in der JP-B- 13541/1980 beschriebenen Vorrichtung nicht leicht erhöht werden kann, kann keine hochgradig beschleunigte Verwitte­ rung erreicht werden, was die Aufgabe der Witterungs- und Lichtbeständigkeitsuntersuchung ist. Außerdem kann der Flä­ chenbereich der Oberfläche der durch das Licht bestrahlten Probe nicht leicht vergrößert werden.

Bei einer Testvorrichtung, bei der beispielsweise zwei gerade, rohrförmige Xenonlampen 8 in einer vorgegebenen Winkelbeziehung zueinander angeordnet sind und einen vorge­ gebenen Biegungswinkel aufweisen, wie in Fig. 7 dargestellt, sind die Elektrodenabschnitte 24 der Lampen notwendigerweise in einem Spitzenabschnitt des gewinkelten Aufbaus angeord­ net. Weil an den Elektrodenabschnitten 24 kein Licht emit­ tiert wird, verringert sich die Intensität der optischen En­ ergie im Mittelabschnitt einer mit Licht zu bestrahlenden Oberfläche, wie in Fig. 8 dargestellt, wodurch keine gleich­ mäßige Bestrahlungsdichte auf der gesamten Oberfläche eines Probenkörpers erhalten werden kann.

Daher liegen die Schwierigkeiten bei diesem technischen Bereich in der Entwicklung einer Testvorrichtung, durch die die verschiedenartigen Probleme der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Vorrichtungen gelöst werden können, wobei Wit­ terungs- und Lichtbeständigkeitsuntersuchungen bei einer Be­ strahlungsenergie mit hoher Intensität und einer gleichmäßi­ gen Bestrahlungsdichte auf die gesamte Gegenstandsoberfläche eines großstückigen Probenkörpers und mit sehr guter Wieder­ holbarkeit unter allen Testbedingungen durchgeführt werden können.

Um diese Probleme zu lösen, wurde eine verbesserte Vor­ richtung zum Untersuchen der Witterungs- und Lichtbeständig­ keit entwickelt, bei der der Innenraum eines Testbehälters horizontal durch einen Glasfilter, der für die optische En­ ergie einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs durchlässig ist, in einen unteren Ab­ schnitt, der eine Probenkammer bildet, und einen oberen Ab­ schnitt geteilt wird, der eine Lampenkammer bildet, wobei die Probenkammer im unteren Abschnitt des Testbehälters eine in einem vorgegebenen Abstand vom Glasfilter angeordnete Probengrundplatte mit einer horizontalen Oberfläche auf­ weist, wobei die Lampenkammer im oberen Abschnitt des Test­ behälters eine oder mehrere horizontal, parallel angeord­ nete, winkelförmig gebogene Lampen aufweist, die in einem vorgegebenen Abstand vom Glasfilter angeordnet werden, wobei der Spitzenabschnitt jeder Lampe auf der Oberseite liegt, wobei der Biegungswinkel jeder Lampe so eingestellt wird, daß eine gleichmäßige Bestrahlungsdichte über die gesamte Oberfläche der Probengrundplatte ermöglicht wird, eine mit der Lampenkammer verbundene Vorrichtung zum Einleiten von Außen- bzw. Kühlluft in die Lampenkammer, um deren Innenraum sowie die darin angeordnete Lampe zu kühlen.

Außerdem wurde eine Vorrichtung zum Untersuchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit entwickelt, bei der meh­ rere winkelförmig angeordnete Lampen vorgesehen sind, die sich einander an deren Spitzenpositionen kreuzen und sich wechselseitig beabstandet erstrecken, wobei die Spitzenposi­ tionen an der Oberseite angeordnet sind.

Weil eine winkelförmig gebogene Lampe mit einem Bie­ gungswinkel verwendet wird, der dem Abstand zwischen der Lampe und der Oberfläche der Probengrundplatte entspricht, kann eine gleichmäßige Bestrahlungsdichte über die gesamte Oberfläche der Probengrundplatte erreicht werden. Die gleichmäßige Bestrahlungsdichte verändert sich bei allen Testbedingungen nicht. Weil eine unabhängige Lampenkammer vorgesehen ist, können deren Innenraum und die Lampe ausrei­ chend gekühlt werden, wobei der Wirkungsgrad beim Kühlen des Glasfilters zunimmt, der als Trennwand zwischen der Lampen­ kammer und der Probenkammer verwendet wird und das Licht ei­ ner vorgegebenen Wellenlänge bereitstellt, so daß eine Ver­ änderung des Transmissionsfaktors aufgrund der Erwärmung selten auftritt. Durch die zueinander parallele Anordnung der mehreren Lampen kann eine hochintensive Bestrahlungs­ dichte erreicht werden, wobei der bestrahlte Oberflächenbe­ reich insbesondere einer langgestreckten Probe vergrößert werden kann.

Wenn mehrere solche Lampen in mehreren vertikalen Stu­ fen und in gekreuzter Weise angeordnet sind, kann über die gesamte Oberfläche der Probengrundplatte eine hochintensive und gleichmäßige Bestrahlungsdichte erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die bei­ gefügten Abbildungen beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht des Aufbaus eines Hauptabschnitts einer ersten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Vorrichtung zum Untersuchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit entlang der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 2 eine schematische Querschnittansicht des Aufbaus eines Hauptabschnitts der ersten Ausführungsform entlang der Linie B-B in Fig. 1;

Fig. 3 eine Zeichnung zur Darstellung eines Verfahrens zum Befestigen einer bei der ersten Ausführungsform verwen­ deten Xenonlampe und die Form der Lampe;

Fig. 4 die Draufsicht einer bei der ersten Ausführungs­ form verwendeten Probengrundplatte zur Darstellung der Punkte, bei denen die Bestrahlungsdichte gemessen wird;

Fig. 5 eine schematische Ansicht des Aufbaus von Xenon­ lampen bei einer dritten Ausführungsform;

Fig. 6 eine schematische Ansicht des Aufbaus zur Dar­ stellung eines Hauptabschnitts einer herkömmlichen Vorrich­ tung zum Untersuchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit;

Fig. 7 eine Zeichnung zweier gerader, rohrförmiger Xe­ nonlampen, die in einem dachförmigen Aufbau angeordnet sind; und

Fig. 8 eine Zeichnung einer Lichtverteilungskurve der Xenonlampen von Fig. 7.

Die Figuren zeigen einen Testbehälter 1, einen Glasfil­ ter 2, eine Probenkammer 3, eine Lampenkammer 4, eine Pro­ bengrundplatte 6, einen Temperatur- und Feuchtigkeitsregler 7, eine Xenonlampe 8, ein Gebläse 11, Isolier-Befesti­ gungselemente 14, Befestigungsstützen 15, Langlöcher 17, ein Steuerpult 18 und Probenkörper 19.

Fig. 1 und 2 zeigen schematische Ansichten des Aufbaus eines Hauptabschnitts einer ersten Ausführungsform der Er­ findung, wobei Fig. 1 eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2 und Fig. 2 eine Querschnittansicht ent­ lang der Linie B-B in Fig. 1 zeigt.

Gemäß diesen Abbildungen weist ein Testbehälter 1 einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei der Innenraum des Behäl­ ters durch einen Flachplatten-Glasfilter 2, der nur für Licht in einem Wellenlängenbereich von 300-700 nm durch­ lässig ist, in einen unteren Abschnitt, der eine Probenkam­ mer 3 bildet, und einen oberen Abschnitt geteilt wird, der eine Lampenkammer 4 bildet. Der Glasfilter 2 ist auf einem bilderrahmenähnlichen Filterhalter 5 angeordnet, der an den Abschnitten der Innenfläche der Umfangswände des Testbehäl­ ters 1 befestigt ist, die in der gleichen Ebene liegen.

Eine flache Probengrundplatte 6 ist am Bodenabschnitt der Probenkammer 3 horizontal befestigt, wobei der Abstand zwischen der Oberfläche der Probengrundplatte 6 und der Un­ terfläche des Glasfilters 2 auf ca. 30 cm eingestellt wird. Ein Temperatur- und Feuchtigkeitsregler 7 ist in Kontakt mit der Außenfläche einer Seitenwand der Probenkammer 3 angeord­ net, um die Temperatur und die Feuchtigkeit im Innenraum der Probenkammer 3 zu regeln. Der Temperatur- und Feuchtigkeits­ regler, der nicht im Detail dargestellt ist, besteht aus be­ kannten Einrichtungen, wie beispielsweise aus einer Heizein­ richtung, einer Befeuchtungsvorrichtung oder einem Gebläse. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine Kühlvorrichtung verwen­ det werden.

Eine Xenonlampe 8 (luftgekühlte 1.5 kW-Lampe), die durch winkliges Abbiegen einer geraden, rohrförmigen Lampe gebildet wird, ist stabil (wie später beschrieben wird) im Mittelabschnitt der Lampenkammer 4 angeordnet, wobei der Spitzenabschnitt der Lampe nach oben ausgerichtet ist. Die Lampenkammer 4 weist eine Außenluft-Einlaßöffnung 9 und eine Luft-Ausströmöffnung 10 auf, wobei ein Gebläse 11 zum Kühlen der Lampe 8 und des gesamten Innenraums der Lampenkammer 4 durch die Außenluft an der Außenluft-Einlaßöffnung 9 ange­ schlossen ist. Diese Kühlfunktion kann gegebenenfalls durch Kühlluft ausgeführt werden, die durch eine Kühlvorrichtung zugeführt wird.

Fig. 3 zeigt ein Verfahren zum Befestigen einer bei dieser Ausführungsform verwendeten Xenonlampe 8 und die Form dieser Lampe.

Gemäß der Abbildung sind Isolierelemente 13 mit Bleidrähten 12 an beiden Enden einer Xenonlampe 8 befestigt, wobei der Abstand a zwischen den lampenseitigen Enden der Isolierelemente, der Durchmesser b des elektrischen Ent­ ladungsabschnitts eines rohrförmigen Xenonlampenkörpers und der Winkel e der Biegung des gewinkelten Abschnitts der Lampe jeweils ca. 40 cm, ca. 20 mm bzw. ca. 120° betragen. Der Abstand zwischen der Xenonlampe 8 und dem Glasfilter 2 ist durch den Abstand c zwischen der Unterfläche des Glas­ filters 2 und einer horizontalen Linie festgelegt, die die lampenseitigen Enden der Isolierelemente 13 miteinander ver­ bindet, und beträgt ca. 10 cm.

Die Xenonlampe 8 wird durch Einsetzen der an deren bei­ den Seiten befestigten Isolierelemente 13 in Durchgangsöff­ nungen in den Isolier-Befestigungselementen 14 und durch Montieren der erhaltenen Befestigungselemente an Befesti­ gungsstützen 15 angebracht, die durch Bolzen 16 stabil auf der Filterhalterung 5 angeordnet sind. Jedes der Isolier- Befestigungselemente 14 und der Befestigungsstützen 15 weist daher Langlöcher 17 auf, so daß die vertikale Position, die horizontale Position und der Arretierwinkel der Befesti­ gungselemente 14 eingestellt werden können. Die Isolier-Be­ festigungselemente 14 und die Befestigungsstützen 15 werden aus Isoliermaterial geschäumt. Das Verfahren zum Befestigen der Xenonlampe 8 ist nicht auf dieses Verfahren festgelegt, so daß jedes Verfahren verwendet werden kann, bei dem die Vertikal- und die Horizontalrichtung sowie der Arretierwin­ kel der Lampe 8 leicht eingestellt werden können und bei dem die Lampe 8 stabil angeordnet werden kann.

Obwohl Fig. 2 keine detaillierte Ansicht zeigt, ist hierbei ein Steuerpult 18 mit einer aus einem Mikrocomputer bestehenden Steuervorrichtung vorgesehen, die die Zeitpunkte zum An- und Ausschalten der Lampe 8 steuert, den Mikrocompu­ ter mit einem Trocken- und Naßthermometer (nicht darge­ stellt) in der Probenkammer 3 verbindet und die Temperatur und die Feuchtigkeit in dieser Kammer einstellt und steuert, sowie die Testzeitdauer einstellt und steuert. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Tür, die verwendet wird, wenn die Proben 19 in die Probenkammer eingeführt bzw. dar­ aus entnommen werden.

Wenn die Probenkammer 3 auf die gleiche Temperatur ein­ gestellt werden soll wie diejenige in der Position der Pro­ benkörper 19 auf der Probengrundplatte 6, wird ein Thermome­ ter (beispielsweise ein allgemein bei Vorrichtungen zum Un­ tersuchen der Witterungs- und Lichtbeständigkeit verwendetes Schwarzplattenthermometer) direkt auf der Probengrundplatte 6 angeordnet, das dann mit dem vorstehend erwähnten Tempera­ tursteuerfunktionsabschnitt verbunden werden kann, obwohl dieser Aufbau bei dieser Ausführungsform nicht verwendet wird. Um die Bestrahlungsdichte auf den Oberflächen der Pro­ ben 19 kontinuierlich zu messen, wird in der gleichen Weise wie dieses Thermometer ein lichtaufnehmender Abschnitt eines Bestrahlungsdichtenmeßinstruments angeordnet, um durch das Steuerpult 18 die Messung bzw. Aufzeichnung der Bestrah­ lungsdichte zu ermöglichen, wobei diese Funktion auch leicht durch bekannte Verfahren durchgeführt werden kann. Außerdem kann der Strom bzw. die Spannung der Lampe 8 gesteuert wer­ den, so daß die Bestrahlungsdichte auf den Oberflächen der Probenkörper 19 permanent bei einem vorgegebenen Wert gehal­ ten wird.

Nachstehend werden die Details eines Experiments be­ schrieben, bei dem diese Ausführungsform der Vorrichtung verwendet wird. Tabelle 1 zeigt Bestrahlungsdichteverhält­ nisse an verschiedenen Positionen auf einer in Fig. 4 darge­ stellten Probengrundplatte. Die Probengrundplatte 6 bei der vorstehenden Ausführungsform hat eine quadratische Oberflä­ che mit 40 cm Seitenlänge.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der Probengrundplatte 6, auf deren Oberseite unter rechten Winkeln in regelmäßigen Abständen angeordnete gerade Linien dargestellt sind. Die Schnittpunkte dieser Linien werden, wie in der Abbildung dargestellt, durch XY0, X1, X2, X3, X4, Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, XY1, XY2, XY3, XY4, XY5, XY6, XY7, XY8 bezeichnet. Die Probengrundplatte 6 ist so angeordnet, daß der Punkt XY0 auf eine Linie ausgerichtet ist, die sich von der Spitzenposi­ tion der Xenonlampe 8 senkrecht zu einer geraden Linie er­ streckt, auf der die Schnittpunkte XY0, X1, X2, X3, X4 lie­ gen und die mit der Längsachse der Lampe 8 ausgerichtet ist. Die in Tabelle 1 dargestellten Werte sind Verhältniswerte, die durch Messen der Bestrahlungsdichte auf die vorstehend erwähnten Schnittpunkte erhalten wurden, wobei die Meßwerte in Relativwerte zum Wert 100 umgewandelt wurden, der die Be­ strahlungsdichte am Schnittpunkt XY0 darstellt.

Tabelle 1

Gemäß dieser Tabelle wird im durch die vier Punkte XY1, XY2, XY3, XY4 definierten Bereich (Bereich von 40 cm × 30 cm) eine Bestrahlungsdichte von nicht weniger als 92% von derjenigen des Mittelpunkts XY0 erreicht.

Die Xenonlampe 8 wurde eingeschaltet, wobei Schwarz­ plattenthermometer an den in Tabelle 1 dargestellten Punkten angeordnet wurden. Wenn die Temperatur in der Probenkammer 3 so eingestellt wurde, daß das Thermometer am Mittelpunkt XY0 63°C anzeigte, lag die Temperatur an den anderen Punkten im Bereich von 63° ± 3°C, was der Temperatur bei einer Untersu­ chung gleich ist, die in der vorstehend bezeichneten JIS B 7754 beschriebenen wird.

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform einer Vor­ richtung (nicht dargestellt) beschrieben, deren Aufbau im wesentlichen demjenigen der ersten Ausführungsform gleich ist. Bei der zweiten Ausführungsform sind zwei gleiche Xe­ nonlampen wie vorstehend beschrieben zueinander parallel an­ geordnet, wobei deren Längsachsen 20 cm beabstandet sind, um einen großflächigerer Bereich mit Licht einer höheren Ener­ gie zu bestrahlen, wobei die Lampen auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform befestigt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Lampen an Positionen angeordnet, die senkrecht über zwei parallelen Linien (die die Punkte Y2 bzw. Y3 durchlau­ fen) angeordnet sind, die von der die Punkte X1 und X4 in Fig. 4 verbindenden geraden Linie 10 cm beabstandet sind, so daß die Längsachsen der Lampen zu diesen beiden parallelen Linien ausgerichtet sind. Die Anzahl und die Leistung der Gebläsevorrichtungen zum Kühlen der Lampen und des Innen­ raums der Lampenkammer und diejenige der Regler zum Steuern der Temperatur und der Feuchtigkeit in der Probenkammer wer­ den dabei erhöht. Der Abstand zwischen der Unterfläche des Glasfilters und der Oberfläche der Probengrundplatte und derjenige zwischen der gleichen Unterfläche und den Xenon­ lampen werden auf die gleichen Werte eingestellt wie bei der ersten Ausführungsform.

Die Bestrahlungsdichtenverhältnisse in den gleichen Flächenbereichen (eine durch die vier Punkte XY1, XY2, XY3, XY4 definierte Fläche von 40 cm × 30 cm) wie bei der ersten Ausführungsform auf der in Fig. 4 dargestellten Probengrund­ platte 6 betrug nicht weniger als 95% des die Bestrahlungs­ dichte auf den Punkt XY0 darstellenden Referenzverhältnisses von 100, wobei die Bestrahlungsdichtenverhältnisse auf dem gesamten Flächenbereich (eine durch die vier Punkte XY5, XY6, XY7, XY8 definierte Fläche von 40 cm × 40 cm) der Ober­ fläche der Probengrundplatte nicht weniger als 90% betrug. Die Strahlungsenergie war etwa 1.8 mal so hoch wie bei der ersten Ausführungsform der Vorrichtung. Die Temperaturen der Schwarzplatten in diesem Flächenbereich lagen im Bereich von 63°C ± 3°C und waren somit dem Temperaturbereich bei der er­ sten Ausführungsform gleich.

Bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung sind zwei Xenonlampen 8, die mit denen bei der er­ sten Ausführungsform verwendeten Lampen identisch sind, so angeordnet, daß sich deren Spitzenpositionen kreuzen, so daß die Spitzenpositionen der beiden Lampen im wesentlichen in der gleichen senkrechten Linie angeordnet sind, wie in Fig. 5 dargestellt. Die beiden Xenonlampen 8 sind bei­ spielsweise so angeordnet, daß die Längsachse einer Lampe sich in die Richtung von X1, X4 in Fig. 4 erstreckt, wobei die Längsachse der anderen Lampe sich in die Richtung von Y5, Y6 erstreckt, wobei die Xenonlampen vertikal ca. 10 mm zwischen den Spitzenpositionen beabstandet sind. Der Abstand zwischen der Unterfläche des Glasfilters und der Oberfläche der Probengrundplatte und der Abstand zwischen der gleichen Unterfläche und der Xenonlampe, die sich in Richtung von X1, X4 erstreckt, wurden gleich eingestellt wie bei der ersten Ausführungsform.

Jede Xenonlampe 8 wird auf die gleiche Weise befestigt wie bei der ersten Ausführungsform und wie in Fig. 3 darge­ stellt, obwohl das Verfahren in Fig. 5 nicht dargestellt ist. Eine Xenonlampe (die sich in die Richtung von Y5, Y6 erstreckt) wird ca. 10 mm über der anderen Lampe angeordnet, wozu die Langlöcher 17 (siehe Fig. 3) in den Befestigungs­ elementen 15 verwendet werden.

Diese Ausführungsform wird in ähnlicher Weise wie bei der zweiten Ausführungsform dadurch gebildet, daß die Anzahl bzw. die Leistung der Gebläsevorrichtungen 11 und der Temperatur- und Feuchtigkeitsregler 7, die in Fig. 1 darge­ stellt sind, erhöht werden, obwohl diese Einrichtungen in Fig. 5 nicht dargestellt sind.

In Tabelle 2 sind Verhältniswerte dargestellt, die durch Messen der Bestrahlungsdichte an jedem in Fig. 4 dar­ gestellten Punkt auf die gleiche Weise erhalten wurden wie bei der ersten Ausführungsform, wobei die Meßergebnisse in Verhältniswerte bezüglich eines Referenzverhältnisses von 100 umgewandelt wurden, das die Bestrahlungsdichte am Punkt XY0 darstellt.

Tabelle 2

Gemäß dieser Tabelle betragen die Bestrahlungsdichten­ verhältnisse im Flächenbereich von 40 cm × 40 cm der durch die vier Punkte XY5, XY6, XY7, XY8 definierten Fläche bei dieser Ausführungsform nicht weniger als 98% bezüglich der Bestrahlungsdichte im Mittelpunkt XY0, obwohl die entspre­ chenden Bestrahlungsdichtenverhältnisse bei der zweiten Ausführungsform nicht weniger als 90% betragen. Die Bestrah­ lungsdichten und die Temperaturen der Schwarzplatten im gleichen Flächenbereich waren denen bei der zweiten Ausfüh­ rungsform im wesentlichen gleich; die Bestrahlungsdichten waren ca. 1.8mal so hoch wie bei der Vorrichtung der ersten Ausführungsform und betrugen jeweils 63° ± 3°C.

Um bei diesen drei Ausführungsformen höhere optische Energien zu erreichen, können Xenonlampen mit höheren Lei­ stungen verwendet werden, wobei solche Lampen leicht befe­ stigt werden können, weil, wie vorstehend beschrieben, ein Verfahren verwendet werden kann, bei dem die Vertikal- und die Horizontalausrichtung sowie der Arretierwinkel einge­ stellt werden können.

Bei der vorliegenden Erfindung wird eine winkelförmig gebogene Lampe mit einem Biegungswinkel verwendet, der dem Abstand zwischen der Lampe und der Oberfläche der Proben­ grundplatte entspricht, so daß eine gleichmäßige Bestrah­ lungsdichte über die gesamte Oberfläche der Probengrund­ platte erhalten werden kann. Weil die Lampenkammer unabhän­ gig angeordnet ist, können deren Innenraum und die Lampe ausreichend gekühlt werden, wobei der Wirkungsgrad zum Küh­ len des als Trennwand zwischen der Lampenkammer und der Pro­ benkammer verwendeten Glasfilters, der für Licht einer vor­ gegebenen Wellenlänge durchlässig ist, erhöht wird, so daß keine Veränderung des Transmissionsfaktors aufgrund der Er­ wärmung auftreten kann. Außerdem können ohne besondere Mo­ difikation der Vorrichtung mehrere Lampen verwendet werden, wobei eine optische Energie mit höherer Intensität auf die Probenkörper eingestrahlt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann darüber hinaus zum Untersuchen großstücki­ ger Probenkörper verwendet werden, indem die Oberflächen vergrößert werden, auf denen eine gleichmäßige Be­ strahlungsdichte erreicht wird.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Untersuchen der Witterungs- und Licht­ beständigkeit mit:
einer in einem oberen Abschnitt des Innenraums ei­ nes Testbehälters angeordneten Lichtquelle, die während der Witterungs- und Lichtbeständigkeitsuntersuchung verwendet wird, und einer in einem unteren Abschnitt des Innenraums des Testbehälters angeordneten Proben­ grundplatte;
dadurch gekennzeichnet, daß
der Innenraum des Testbehälters durch einen für die optische Energie einer vorgegebene Wellenlänge bzw. eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs durchlässigen Glasfilter horizontal in einen unteren Abschnitt, der eine Probenkammer bildet, und einen oberen Abschnitt geteilt wird, der eine Lampenkammer bildet, wobei die Probenkammer im unteren Abschnitt des Testbehälters die in einem vorgegebenen Abstand vom Glasfilter angeord­ nete Probengrundplatte mit einer horizontalen Oberseite aufweist, wobei die Lampenkammer im oberen Abschnitt des Testbehälters eine oder mehrere horizontal, par­ allel angeordnete, winkelförmig gebogene Lampen, die in einem vorgegebenen Abstand vom Glasfilter angeordnet sind, wobei die Spitzenposition jeder Lampe auf der oberen Seite liegt und der Biegungswinkel jeder Lampe so eingestellt wird, daß eine gleichmäßige Be­ strahlungsdichte über die gesamte Oberseite der Pro­ bengrundplatte ermöglicht wird, und eine mit der Lam­ penkammer verbundene Vorrichtung zum Einleiten von Au­ ßenluft oder Zwangskühlluft in die Lampenkammer auf­ weist, um deren Innenraum und die darin angeordnete Lampe zu kühlen, wobei die hochintensive optische Ener­ gie einer vorgegebenen Wellenlänge bzw. eines vorgege­ benen Wellenlängenbereichs unter den Temperaturbedin­ gungen bei einer normalen Witterungs- und Lichtbeständigkeitsuntersuchung gleichmäßig auf die auf der Oberseite der Probengrundplatte angeordneten Pro­ benkörper eingestrahlt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere winkelförmig gebogene Lampen angeordnet sind, die sich einander an deren Spitzenpositionen überkreuzen und sich in gegen­ seitig beabstandeter Weise erstrecken, wobei die Spit­ zenpositionen der Lampen auf der Oberseite angeordnet sind.