耐候性試験（キセノンウェザーメーター）｜各種材料の耐候性評価
目的
耐候性とは、主に太陽光・温度・湿度・雨などの「自然環境における劣化因子」に対する「材料の耐久性」を指します。
耐候性試験（促進耐候性試験）は、これらの自然環境の変化を試験槽内で人工的に再現し、各種材料に曝露することで劣化を促進させる事を目的としています。
実際の使用環境において、製品（材料）が「どの程度劣化するのか？」を予め把握しておくことは、製品開発・品質管理・品質保証の観点から重要な要素となります。
特に、太陽光（紫外線）による劣化は製品の品質に大きく影響しますので、促進試験により確認することが重要です。
＜対象アイテム例＞
 |  |  |  |  |
| 自動車 | 建築資材 | 塗料（塗膜） | プラスチック | ゴム |
試験概要
促進耐候性試験に用いられる光源には、サンシャインカーボンアーク灯、紫外線蛍光灯、メタルハライドランプなどがありますが、ボーケンでは、キセノンアークランプ（キセノンウェザーメーター）を用いた耐候性試験の受託サービスを提供しています。
キセノンウェザーメーターは、光源が太陽光の分光放射照度分布に近似しており、実環境の再現に適していることから、様々な産業分野で活用されています。
槽内にて人工光源の照射、及び温湿度の制御、断続した水の噴霧を行います。
試験動画
主な評価項目として、曝露前後における材料の変退色や色差、光沢度、光線透過率、外観変化（チョーキング、クレージングなど）、強度低下率などがあります。
試験方法
◆装置仕様
- 太陽光の分光放射照度分布（紫外部・可視部）に極めて近似したキセノン光源。
- 紫外部放射照度が（300-400nmの範囲で）太陽光の約3倍（180W/㎡）の高照度試験にも対応。
- ランプを覆うガラスフィルタの組み合わせにより、様々な状況の太陽光を再現。
制御波長、試料回転枠速度の選択が可能。
試験規格に応じて、制御する紫外線波長範囲を変更できます。
一般的な回転速度1rpm，2rpmに加え、完成車メーカーの試験規格などで要求される「12rpm」も選択できます。
| 型式 | SX75（スガ試験機製） |
| 光源 | 7.5kW 水冷式キセノンランプ |
| 保有事業所 / 台数 | 岡山試験センター / 2台 |
| 制御波長範囲 | 300-400nm、340nm、420nm（選択可能） |
| 放射照度 | 60～180W/㎡（@300-400nm）、 0.51～1.65W/㎡（@340mn）、1.08～3.24W/㎡（@420nm） （試料回転枠径やフィルタ組合せなどにより、範囲は変動） |
| 照射試験 | ・ブラックパネル温度（BPT）50～95±1℃ *BPTと槽内温度の同時制御可能（放射照度等の条件による） |
| 暗黒試験 | 槽内温度 38 ± 1 ℃、湿度 95 ± 5 ％ RH |
| 試料回転枠径 | 約Φ580mm、約Φ648mm（選択可能） |
| 試料回転枠速度 | 1rpm、2rpm、12rpm（選択可能） |
| インナーフィルタ | 石英 |
| アウターフィルタ | #275、#295、#320（選択可能） |
| 試料表面フィルタ | #320（必要に応じて使用可能） |
| 試料ホルダー数 | [試料回転枠径Φ580mm選択時] 16枚 [試料回転枠径Φ648mm選択時] 19枚 |
| 試験片寸法 / 枚数 | [標準] 約 70×150mm / ～48枚 [内装樹脂・内装繊維用] 約 65×70mm / ～96枚 （試料回転枠径Φ580mm選択時） |
◆試験事例
自動車外装材（塗膜）の一例（JASO M351 明暗サイクル）
- 放射照度180W/㎡（@300-400nm）、3時間サイクル（照射40分→照射＋降雨20分→照射60分→暗黒60分）にて、お客様ご指定の放射露光量に達するまで曝露します。
- 曝露後、色差や光沢度の測定、及びチョーキングやクレージング（微細なひび割れ）などの外観変化を確認します。
繊維材料の一例（JIS L 0891 A法）
- 放射照度60W/㎡（@300-400nm）、1時間サイクル（照射48分→照射＋降雨12分）にて、お客様ご指定の時間曝露します。
- 曝露後、色差や引張強さなどを測定します。
建築物用ビニル系床材の一例（JIS A1454 16.耐光性 グレースケール法）
- 放射照度1.10W/㎡（@420nm）にて、150時間照射します。
- 照射後、グレースケールを用いて変退色の等級を判定します。
※この他、カスタマイズ試験にも対応しています。
CASE1：サイズの大きいプレート状の試験体（約200mm角）の場合
標準通りの設置が困難である為、試験体をホルダー間に配置し、両サイドからクリップを用いて固定することで、試験体表面～光源までの距離を確保。
※光源との距離が近づくと、試験体表面に曝露される照度が強くなってしまうことから。
CASE2：曝露後に引張強さ試験を行う場合（フレキシブルコンテナ用織布）
曝露後に行う強度測定の試験片サイズを考慮すると、ホルダーに標準通り設置することができない場合、ホルダー表面に試験片を沿わせ、ワイヤーを用いて固定。
代表的な試験規格
| 分野 | 規格番号 | 規格の名称 | 代表的な 放射照度 W/㎡（300-400nm） |
| プラスチック | JIS K 7350-2 ISO 4892-2 | プラスチック－実験室光源による暴露試験方法 第2部：キセノンアーク光源 | 60 or 180 0.51(@340nm) |
| 塗料 | JIS K 5600-7-7 | 塗料一般試験方法－第７部：塗膜の長期耐久性－第７節：促進耐候性及び促進耐光性（キセノンランプ法） | 方法1： 60 方法2： 50 |
| 顔料 | JIS K 5101-9 | 顔料試験方法－第9部：耐光性 | 50 |
| ゴム | JIS K 6266 ISO 4665 | 加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの耐候性試験方法 | 60 or 180 0.55(@340nm) |
| 建築 | JIS A 1415 | 高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験方法 | WX-A法： 60 WX-B法： 50 |
| 自動車 | JIS D 0205 | 自動車部品の耐候性試験方法 | 48 |
| JASO M346 | 自動車用内装部品のキセノンアークランプによる促進耐光性試験方法 | 162 | |
| JASO M351 | 自動車部品－外装部品のキセノンアークランプによる促進耐候性試験方法 | 60-180 | |
| SAE J2412 | Accelerated Exposure of Automotive Interior Trim Components Using a Controlled Irradiance Xenon-Arc Apparatus | 0.55(@340nm) | |
| SAE J2527 | Performance Based Standard for Accelerated Exposure of Automotive Exterior Materials Using a Controlled Irradiance Xenon-Arc Apparatus | 0.55(@340nm) | |
| 鉄道 | JIS E 4037 | 鉄道車両－構成部品－耐候性試験方法 | 60-180 48-162 |
| 繊維 | JIS L 0891 | キセノンアーク灯光又はサンシャインカーボンアーク灯光を用いた促進耐候堅ろう度試験方法 | 60 or 180 |
| JIS L 0843 | キセノンアーク灯光に対する染色堅ろう度試験方法 | 50 | |
| 安全 標識 | JIS Z 9107 | 安全標識の性能 | 60 or 180 |
| 試験機 | JIS B 7754 | キセノンアークランプ式耐光性及び耐候性試験機 | － |
※この他、完成車メーカーの試験規格などにも対応しております。お気軽にご相談下さい。
FAQ（よくあるご質問）
Q1. 放射照度とは何ですか？
| A1． | 単位面積あたりに入射する放射束の事で、一般的には「W/㎡」という単位で表されます。 耐候性試験においては、「試験片表面に曝露される瞬時の紫外線の強さ」を指します。 ※光源自体の光の強さではありません。 （同じ光源でも、放射照度は光源に近づくほど強くなり、遠くなるほど弱くなります） |
Q2．放射露光量とは何ですか？
| A2． | 一定時間中に単位面積あたりに入射する光放射エネルギーの総量の事で、一般的には「J/㎡」という単位で表されます。 ＜参考＞ 放射露光量(J/㎡) ＝ 放射照度(W/㎡) × 曝露時間(h) × 3600(60分・60秒) ※連続照射の場合の計算式 |
Q3．製品（立体物）でも試験機に投入できますか？
| A3． | 標準試験片のサイズは、幅70mm×長さ150mm（ t = 1mm程度 ）になりますが、それ以上の大きさでも投入可能なケースがございます。まずはご相談下さい。 ※標準サイズより大きい試験片の場合、イレギュラーな設置方法となり、光源から試験片表面までの距離が変わる（試験片表面に曝露される放射照度が強くなる）などのリスクがあります。 |
Q4．屋外曝露１年相当の試験を行う場合、どれ位の時間がかかりますか？
| A4． | 日本国内における屋外太陽光の年間放射露光量（平均）の内、紫外領域300-400nmの放射露光量を306MJ/㎡と仮定すると、放射照度180W/㎡（@300-400nm）で連続照射した場合、472時間が約1年相当の曝露時間となります。 ※放射照度60W/㎡（@300-400nm）で連続照射の場合は、1417時間が約1年相当。 但しこれは、物質の劣化に主として関与する「紫外線エネルギーのみ」による比較であり、実際には屋外曝露と促進試験の相関時間は、光以外の劣化要因（雨、温度、湿度、結露、ガスなど）の影響や、物質の組成、評価項目（色を評価するのか？強度を評価するのか？）などを考慮する必要があり、一律に決めることはできません。 |
Q5．試験条件を決めて頂けますか？
| A5． | 試験の目的（具体的に何を評価したいのか？）や材質、用途などをお聞かせ頂ければ、JISやISOなどの試験規格を元に、最適条件をご提案できるケースがございます。 但し、実際の使用環境における材料の劣化は、設置環境における光、温度、湿度、結露、ガスなどの影響が複合的に関わって進行し、材質によっても劣化のスピードは異なります。 そのため、まずはお客様にて、納入先様や業界で定められている試験条件をご確認頂くことをお勧めいたします。 ※条件をご提示頂ければ、対応可否を確認させて頂きます。 |
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