ギア型エージングオーブン（強制空気循環熱エージングオーブン）は、プラスチックやゴムなどのポリマーの熱エージング特性を評価するために使用され、試験片を加熱してエージングを加速します。熱への曝露はポリマーの劣化の主な原因です。しかし、テレビやコンピューターなどの多くの電子機器や、車両などの機械製品は、動作中に熱を発生します。このような熱による劣化は、製造物責任を危うくする可能性があります。したがって、各材料の熱エージング特性を評価する必要があります。
概要
試験片は、指定された温度に設定されたチャンバーに吊るされ、指定された期間熱にさらされてエージングプロセスが加速されます。次に、試験片を視覚的に評価し、その物理的特性を測定して（引張試験など）、熱エージング特性を評価します。
メカニズム
Geer型エージングオーブンの概念図
オーブンには、試験室内の空気を1時間あたり指定回数入れ替える「強制空気循環型」の加熱チャンバーが装備されています。オーブンは、試験室、換気ファン、吸気口/排気口ダンパー、温度コントローラー、および試験片ハンガーで構成されています。
- 試験室試験室には、空気の循環を妨げない試験片ハンガー（またはラック）が装備されており、試験室の温度を維持し、外気を遮断するための断熱材が取り付けられています。
- 試験片ハンガー1 分間に 5 ～ 10 回回転する単軸回転ハンガーです。
一軸回転フレームの例
仕様
各規格の要件は、次のように記載されています。
| 規格 | JIS B 7757 | JIS K 6257 | JIS K 7212 | ISO 188 | ISO 4577 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| モデル | タイプⅠ | タイプⅡ | タイプⅢ | 横風型 | レンジ風型 | A型 | B型 | 横風型 (方法A) |
レンジ風型 (方法B) |
– |
| 空気交換率(時間当たりの回数) | 3～10 | 5～20 | 100～200 | 3～10 | 3～10 | 1分間に1回以上 | 3～10 | 3～10 | 3～10 | 6 |
| 平均風速 (m/s) | 0.5±0.1 | – | – | 0.5±0.1 | 0.5～ 1.5 | 1±0.2 | 0.5±0.1 | 0.5±0.25 | 0.5 ～ 1.5 | 0.75 ～ 1 |
| 時定数 | – | 660 以下 | – | – | – | – | – | |||
| 比熱(J/g-K) | 1.003 | 1.003 | 1.006 | 1.006 | 1.003 | 1.003 | 1.003 | – | – | |
| 温度設定範囲 | 周囲温度 + 20℃ ～ 300℃ | – | – | – | 周囲温度 + 20℃ ～ 300℃ | – | – | 最大 200℃ | ||
| 温度制御精度 | 設定温度 ±1℃ | – | – | 最大 100℃:±1℃ 125 ～ 300℃:±2℃ |
設定温度 ±1℃ | 最大 100℃:±1℃ 125 ～ 300℃:±2℃ |
– | |||
温度分布
温度分布は、規格で指定されている 9 つの場所の特別なポイントにおける最高温度と最低温度の差として表されます。
許容される温度分布は次のように定義されます:
| 試験温度 T (℃) | 温度分布 (℃) |
|---|---|
| T ≦ 100 | 2 以下 |
| 100 < T ≦ 200 | 4 以下 |
| 200 < T ≦ 300 | 6 以下 |
測定方法
温度分布測定ポイント
温度分布は、試験槽の各壁から 70 mm 内側にある平面で形成される立方体の 8 つの頂点と、試験槽の中央の 1 点の合計 9 か所で測定されます。温度が十分に安定した後、9 か所の温度を 24 時間測定し、最高温度と最低温度の差を取得します。 24 時間にわたる周囲温度の変動は、設定温度の ±10℃ 以下、設定温度の ±5% 以内でなければなりません。
*市販の「オーブン」の多くは上記の標準要件を満たしていないため、テスト標準に従ったテストが必要な場合は、これらの点に注意することが重要です。
テスト条件
テスト条件は、テストサンプルの材料と、テストで使用される相関標準によって異なります。
また、各規格では、試験条件は以下のように記載されています。
- JIS K 6257 (ゴム)ゴムの種類に応じて、時間と温度は JIS K 6250 に規定されているリストから選択します。
- JIS K 7212 (プラスチック)適切な試験期間内に試料が老化する温度を選択します。*試験時間は明確に指定されていません。
試験の種類 (JIS K 6257 ゴム/ISO 188)
試験には、加速老化試験と加速老化試験の 2 種類があります。 (At法)および耐熱性試験(Hr法)。
- 加速老化試験この試験では、実際の使用条件よりも高い温度で試験片を試験し、短期間で自然老化の影響を再現します。
- 耐熱試験この試験では、実際の使用条件で試験片が実際にさらされる温度に近い温度で試験片を試験します。
評価
ゴムの場合
試験片の物理的特性は、老化プロセスが完了した後に測定されます。次に、老化前の値からの変化を計算し、熱老化特性を調べます。
硬度以外の物性の変化率は、次の式を使用して計算します。
保持率は、次の式を使用して計算します。
硬度は以下の式で計算されます。
- AC: 老化前の物理的特性と比較した老化後の変化率
- AR: 老化前の物理的特性と比較した老化後の保持率
- X0:中央値ph
