DISPOSITIVO PARA EL ENSAYO DEL ENVEJECIMIENTO ARTIFICIAL A LA LUZ O A LA INTEMPERIE QUE CONTIENE UNA CARCASA DE MUESTRAS CON FILTRO DE RADIACIÓN UV INTEGRADO.

Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie para el ensayo de envejecimiento artificial a la intemperie de una muestra,

con - una cámara (50), que se puede cerrar herméticamente; - una fuente de radiación UV dispuesta en la cámara (50); y - una carcasa (10; 70) dispuesta en la cámara (50), que presenta una pared de carcasa con un filtro de radiación UV (2) y que rodea la muestra al menos parcialmente; en el que - en dos paredes laterales (3) opuestas de la carcasa (10; 70) están formados orificios (3A, 3B) para el paso de aire, caracterizado porque - la carcasa (10; 70) está dispuesta estacionaria en la cámara (50); - la carcasa (10; 70) presenta una pared de fondo rectangular (1) para el alojamiento de la muestra y una pared de carcasa rectangular plana, directamente opuesta a la pared de fondo (1) y que está constituida por el filtro de radiación UV (2), en la que la pared de fondo (1) y el filtro de radiación UV (2) están dimensionados con la misma dimensión superficial y están unidos entre sí por medio de las paredes laterales (3); - en los orificios (3A, 3B) están conectados conductos de conexión para la entrada y salida de aire durante un ensayo de envejecimiento a la intemperie; - el aparato de envejecimiento artificial a la intemperie contiene un ventilador dispuesto fuera de la cámara (50), con el que están conectados los conductos de conexión; y - los orificios (3A, 3B) presentan en cada caso una sección transversal rectangular y están dispuestos de tal forma que uno de sus cantos longitudinales se encuentra en el plano de la pared de fondo (1)

[0001] La presente invención se refiere a un dispositivo para el ensayo del envejecimiento artificial a la luz o a la intemperie y a una carcasa para un dispositivo de este tipo. 5

En dispositivos para el envejecimiento artificial a la intemperie de muestras de materiales debe estimarse la duración de vida útil de materiales, que están expuestos en esta aplicación constantemente a las condiciones naturales de la intemperie y, por lo tanto, se empeoran bajo influencias climáticas como luz solar, calor solar, humedad y similares. Para obtener una buena simulación de las particularidades naturales de la intemperie, la distribución espectral de la energía de la luz generada en el dispositivo debe 10 corresponder en la mayor medida posible a la de la radiación solar natural. Por este motivo en tales aparatos se emplean como fuente de radiación radiadores de xenón. El ensayo de envejecimiento acelerado de los materiales se consigue esencialmente a través de una radiación constante e intensiva de las muestras frente a las condiciones naturales, a través de la cual se acelera el envejecimiento de las muestras. De esta manera, se puede obtener, después de un periodo de tiempo relativamente corto, una 15 declaración sobre el comportamiento de envejecimiento de larga duración de una muestra de material.

Una gran parte de las muestras de material investigadas en los aparatos de envejecimiento artificial está constituida por materiales polímeros. En estos materiales, el empeoramiento condicionado por la intemperie es provocado esencialmente por la porción UV de la radiación solar. Los procesos primarios fotoquímicos que se desarrollan en este caso, es decir, la absorción de fotones y la generación 20 de estados excitados o de radicales libres, son independientes de la temperatura. En cambio, las etapas de reacción siguientes con los polímeros o aditivos pueden depender de la temperatura, de manera que el envejecimiento observado de los materiales es igualmente dependiente de la temperatura.

Los dispositivos mencionados anteriores para el envejecimiento artificial a la intemperie de muestras presentan, además de la fuente de radiación, en general, otras instalaciones, con las que se 25 pueden generar otros estados de intemperie artificiales, como por ejemplo alta humedad del aire, lluvia o gases nocivos. Además de estos dispositivos de envejecimiento artificial a la intemperie existen, sin embargo, también dispositivos de ensayo a la luz, en los que solamente está contenida una fuente de radiación. Tales dispositivos de ensayo a la luz se pueden utilizar, por ejemplo, para la determinación del factor de protección solar (SPF) o del factor de protección a la luz (LSF) de filtros químicos o físicos de 30 protección a la luz, como filtros de protección a la luz UV. Para la determinación del factor de protección solar, está definida la distribución de energía espectral del sol desde 290 nm hasta 400 nm. Como sol estándar se define, por ejemplo, la distribución espectral establecida en la norma DIN 67501. La intensidad de la radiación espectral llega hasta 20-5/10-6/W/m2. En simuladores solares, que se emplean para ensayos de envejecimiento a la intemperie, no existen tales requerimientos. La distribución de la 35 energía espectral del sol especificada en la CIE 85 (Tabla 4) comienza a partir de 305 nm y se supone a 400 nm con 0. Las intensidades de la radiación espectral están en este caso en el orden de magnitud de 0,1 W/m2 o más.

En los dispositivos de envejecimiento a la intemperie conocidos hasta ahora se emplean habitualmente una o varias fuentes de radiación UV como fuentes de radiación de xenón. Con éstas se 40 puede simular muy bien, como se conoce, el espectro solar, pero la radiación calculada presenta porciones espectrales relativamente altas en la zona espectral infrarroja y ultravioleta, que deben filtrarse de forma adecuada. Con respecto a la porción UV, la radiación xenón se puede filtrar con un filtro WG320 con espesor correspondiente y, por lo tanto, cumple el requerimiento mencionado anteriormente del sol estándar para la determinación del factor de protección solar. 45

Sin embargo, en los aparatos convencionales de envejecimiento artificial a la intemperie se plantean los siguientes problemas. Las radiaciones de xenón habituales con un pistón de cuarzo dotado emiten radiación con longitudes de onda hasta 250 nm. Un filtro WG320 de venta en el comercio (Firma Schott) no se puede doblar, por lo que deben colocarse franjas de 10 mm de anchura y 300 mm de longitud adyacentes entre sí. La radiación puede pasar por puntos de unión, en los que los filtros están 50 colocados adyacentes entre sí o en lugares, en los que se colocan chapas adyacentes entre sí. Por lo demás, a través de modificaciones de la temperatura se puede desplazar el canto de los filtros. La posición de los cantos del filtro WG320 depende de la temperatura que rodea al filtro (desviación de la temperatura 0,06 nm/K). Las tolerancias del requerimiento de ensayo para la determinación del factor de protección solar según el método COLIPA son tan estrictas que en el caso de una modificación de la 55 temperatura ambiental de 40ºK, se puede salir fuera de la tolerancia. Por los demás, puesto que los filtros están dispuestos en la proximidad del radiador de xenón, la temperatura ambiente para el filtro está entre 70ºC y 110ºC de acuerdo con la potencia de las lámparas. Esto significa que los filtros WG30 tienen un espesor entre 0,7 y 1 mm. Con franjas de 10 mm de anchura y una longitud de aproximadamente 300 mm, toda la disposición es muy inestable. 60

Se conocen aparatos de envejecimiento artificial a la intemperie con ventanas de filtros UV en el recipiente de muestras y refrigeración de las muestras a partir de los documentos US 366 4 188 y FR 243 06 09.

La invención se caracteriza por las características de la reivindicación 1 de la patente. Los desarrollos y configuraciones ventajosas se indican en las reivindicaciones dependientes y en las 5 reivindicaciones subordinadas de la invención.

Una idea esencial de la presente invención consiste en prever el filtro de radiación UV como parte de una carcasa, que rodea la muestra al menos parcialmente.

El dispositivo de acuerdo con la invención para el ensayo de envejecimiento artificial a la luz y a la intemperie de una muestra presenta una cámara, una fuente de radiación UV dispuesta en la cámara y 10 una carcasa dispuesta en la cámara, que contiene una pared de carcasa de filtro de radiación UV y que rodea la muestra al menos parcialmente.

Una ventaja esencial del dispositivo de acuerdo con la invención consiste en que el filtro de radiación UV no está dispuesto ya en la proximidad inmediata del radiación de xenón. De esta manera, se suprimen en primer lugar todas las instalaciones necesarias en los dispositivos convencionales, con las 15 que se mantiene el filtro de radiación UV en la proximidad del radiador de xenón. En su lugar, el filtro de radiación UV se configura como parte de la carcasa o como una pared de la carcasa y, por lo tanto, es retenido como la carcasa. No tienen que colocarse ya varias franjas de filtros adyacentes entre sí, para rodear de esta manera el radiador de xenón. En su lugar la presencia de una carcasa da la posibilidad de cerrarlo de forma hermética a la luz hacia el interior, de manera que ninguna radiación de dispersión 20 puede llegar desde el radiador de xenón hasta la muestra. Por lo tanto, solamente la radiación UV emitida por el radiador de xenón puede llegar a la muestra por vía directa desde el radiador de xenón. Cuando el filtro de radiación UV está dispuesto como parte de la carcasa, de manera que se encuentra entre el radiador de xenón y la muestra, solamente radiación UV filtrada puede llegar a la muestra. De esta manera, se puede evitar con seguridad la incidencia de radiación dispersa sobre la muestra. 25

Otra ventaja de la presente invención consiste en que el filtro de radiación UV no está expuesto a ninguna carga de temperatura alta, puesto que no se encuentra ya en la proximidad inmediata del radiador de xenón. Puesto que a cierta distancia del radiador de xenón, debido a la regulación de la temperatura, no aparecen tales oscilaciones de la temperatura como en la proximidad del radiador de xenón, se puede mantener constante la característica de paso del filtro de radiación UV. En particular, en 30 caso de utilización de un filtro de cantos como un filtro WG320, se puede mantener constante la posición de los cantos debido a la estabilidad relativa de la temperatura. Esto posibilita,...

1. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie para el ensayo de envejecimiento artificial a la intemperie de una muestra, con

- una cámara (50), que se puede cerrar herméticamente;

- una fuente de radiación UV dispuesta en la cámara (50); y 5

- una carcasa (10; 70) dispuesta en la cámara (50), que presenta una pared de carcasa con un filtro de radiación UV (2) y que rodea la muestra al menos parcialmente; en el que

- en dos paredes laterales (3) opuestas de la carcasa (10; 70) están formados orificios (3A, 3B) para el paso de aire,

caracterizado porque 10

- la carcasa (10; 70) está dispuesta estacionaria en la cámara (50);

- la carcasa (10; 70) presenta una pared de fondo rectangular (1) para el alojamiento de la muestra y una pared de carcasa rectangular plana, directamente opuesta a la pared de fondo (1) y que está constituida por el filtro de radiación UV (2), en la que la pared de fondo (1) y el filtro de radiación UV (2) están dimensionados con la misma dimensión superficial y están unidos entre sí 15 por medio de las paredes laterales (3);

- en los orificios (3A, 3B) están conectados conductos de conexión para la entrada y salida de aire durante un ensayo de envejecimiento a la intemperie;

- el aparato de envejecimiento artificial a la intemperie contiene un ventilador dispuesto fuera de la cámara (50), con el que están conectados los conductos de conexión; y 20

- los orificios (3A, 3B) presentan en cada caso una sección transversal rectangular y están dispuestos de tal forma que uno de sus cantos longitudinales se encuentra en el plano de la pared de fondo (1).

2. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque 25

- el filtro de radiación UV (2) es un filtro de cantos, en el que el canto está formado por una transición, dispuesta dentro de una gama de longitudes de onda, entre un estado de absorción y un estado de transmisión del filtro de radiación UV (2).

3. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque 30

- en la gama de longitudes de onda está contenida la longitud de onda de 320 nm.

4. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque

- sobre el lado de la pared de fondo (1) alejado del filtro de radiación UV (2) o en la propia pared de fondo (1) está dispuesta una instalación de refrigeración para la refrigeración de la muestra. 35

5. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque

- dentro de la carcasa (10; 70) se pueden disponer varias muestras.

6. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque 40

- dentro de una carcasa (10; 70) se puede disponer exactamente una muestra.

7. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque

- en la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie (50) se pueden disponer varias carcasas. 45

8. Aparato de envejecimiento artificial a la intemperie de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en la cámara de envejecimiento artificial a la intemperie se puede disponer exactamente una carcasa (70).