专利名称：用于测定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测定辐照对颗粒，优选无机或有机颗粒，尤其优选塑料颗粒的磨损的影响的快速试验。
背景技术：
塑料颗粒是热塑性塑料从原材料制造商供给塑料加工工业的典型的供应形式。由于它们的自由流动能力，所以它们是散装材料，如砂或砾石那样，并因此可以相当容易地输送和进一步加工。最近深入讨论了使用塑料颗粒作为人造草皮的填充材料。例如，欧洲专利申请EP 1 416 009 Al公开了使用经包覆的橡胶粒子作为用于人造草皮或其它地面覆盖物的撒入材料或作为松散弹性层。橡胶粒子一般具有不规则的η-边形形状，并优选具有0. 4mm和 2. 5mm至最大4. Omm的平均尺寸。个体橡胶粒子在它们的整个表面上提供有5 μ m-35 μ m厚的覆层。所述覆层形成永久弹性包覆层，该包覆层意于很大程度上防止有害物质，例如锌被洗出。另外，通过这种包封的目标是减少对于旧橡胶而言典型的橡胶气味。为了作为人造草皮填充材料应用，这种塑料颗粒尤其必须具有高抗磨强度。但是， 迄今不知道有任何试验可用于以简单方式快速和成本有效地测定和评估塑料颗粒的抗磨强度。迄今，为测试人造草皮颗粒(填充材料)的抗磨强度，进行根据IS0-5074的所谓 Hardgroove试验。为此，在专用球磨机中研磨(500转)塑料颗粒，其中不允许橡胶颗粒的粉化或其它变化。在进行研磨之前和之后测定塑料颗粒的粒子尺寸并将其相互比较，其中需要至少95%的抗磨强度，以通过该试验。但是，该试验具有许多缺点·其产生相对较小的磨损(当用合适的填充材料精确进行该试验时，要求的磨损稳定性>95% )。尽管这是有利的，以允许尽可能多的人造草皮粒子体系，但是不是以便可以快速简单的方式测定和有意义地相互比较各种材料的合适性。例如，采用这种方法无法相互区分或只能弱地相互区分具有不同磨损特性的各种涂层，因为产生的测量结果彼此非常接近。由此不可能进行例如任何“评级”，即各种耐磨涂层相对于彼此的任何分级。或者，这种分级只有在与所得测量值的常规波动宽度仅略微不同或完全没有不同的窄范围内才能成功。当通过ISA用这种试验将填充材料分级时，磨损稳定性> 95%的所有产品都被分级为根据用于橡胶基填充材料的荷兰标准，ISA-M37，适合用作人造草皮填充材料。 此外，所需球磨机比较昂贵。·该试验极其耗时，因为需要500转，且非常复杂，该试验装置例如由于该设备的重量几乎不可运输，尽可能定量排空该装置是极其耗时和困难的，因为例如由于粒子或试验装置表面的静电带电效应，许多粒子仍附着在大的表面上。·该方法需要极大量的样品材料。·难以控制磨机的温度以便可在各种温度下测量磨损特性。
有时，也使用用于填充颗粒的其它磨损试验方法。例如借助辊支架或环形剪切单元。这些方法也表现出显著缺点。借助辊支架产生可辨别和/或可测量的磨损需要极长时间。此外，由于高表面积和可能的高静电带电，所产生的细级分的定量转移是非常困难直至不可能的。填充和排空该设备是麻烦的事情，且难以控制其温度以便可在各种温度下测量磨损特性。借助环形剪切单元产生可辨别和/或可测量的磨损也需要长时间。在研磨后难以从该装置定量转移材料，也难以清洁该装置。也只能困难地控制该装置的温度以便可在各种温度下测量磨损特性。在DIN V18035-7 =2002-06中描述了塑料块和皮革(和因此，例如，通体着色材料， 如EPDM或TPE)的磨损测定方法(DIN 53516)且其不可用于对经涂覆的旧轮胎橡胶颗粒的
磨损测量。DIN ISO 4649中描述的用于圆柱形弹性体试件的磨损试验同样如此，借助砂纸使该试件暴露在规定的磨损负荷下。该试验也不可用于细分的颗粒。此外，对于作为人造草皮的填充材料的应用重要的是获悉此种塑料颗粒的性能， 尤其是磨损，在阳光辐照下如何随时间而变化(所谓的塑料颗粒的老化)。然而，迄今没有已知的试验可以简单的方式迅速且成本有效地模拟和评价塑料颗粒的阳光辐照，且能在短时间内测定辐照对塑料颗粒，尤其是粒子表面的影响。仅仅已知的是用于辐照经涂覆或未涂覆的金属片材的表面或其它二维表面，或经涂覆或未涂覆的粒子的各种处理方法。例如，为测试UV辐射对汽车油漆的影响时，经常使用日光试验，该试验此外还可以用于颗粒状体系。在这种情况下，应用容器，待曝光的经涂覆或未涂覆粒子撒入所述容器中，然后将其曝光。作为辐照经涂覆或未涂覆粒子的另一个实例，Institut ISA Sport使用根据标准 ISO 4892-3操作的仪器评价人造草皮的填充材料的耐候性。在这种情况下，让经涂覆或未涂覆的橡胶颗粒经历气候模拟，其中用UV光对样品施加负荷125天的持续时间。然而，这些试验具有各种缺点，这些缺点妨碍阳光辐照对塑料颗粒性能的影响的快速评估眷该试验是费时的且极其浪费时间的，因为它们一般要求数月或数年的辐照。 目前没有试验允许经涂覆或未涂覆的粒子，例如塑料颗粒，均勻地在整个表面上被曝光和气候老化加以负荷。然而，为了达到所有经涂覆或未涂覆的粒子在它们的整个表面上的尽可能均一的行为，这是必要的。因为经涂覆或未涂覆的颗粒的仅一面的曝光导致两个极不同的表面，因此，在所述曝光的经涂覆或未涂覆颗粒上仅能困难地实现各种进一步的分析和测定(例如有害物质洗提、颜色测量)。 一些现有的试验一次仅可以处理少量材料；然而为了进行在辐照之后进行的分析方法(例如颜色测量、有害物质洗提)，重要的是存在足够可利用的样品材料。 有时必须悬挂辐照表面(例如，在氙灯老化试验中)。这仅能在颗粒粘结到表面上，然后使表面悬挂辐照时才能采用颗粒进行。在这种情况下，粒子的脱离极其复杂且昂贵，且保留在粒子上的粘合剂使随后测试的结果失真。此外，同样仅一个粒子面受辐照。另外，重要的是获悉此类塑料颗粒的颜色、锌洗提和保水能力在辐照下如何改变。 例如，确定保水能力提供关于材料作为人造草皮填料的适合性的非�：玫闹甘舅懦鲈娇欤蚩梢栽娇斓卦俅卧诓牧仙显硕�。尤其是在过渡季节，这种参数因此是非常重要的，因为每当水长时间残留在散装料层中时，它可能冻结并使得场地不再可进行运动。或者，过湿的塑料颗粒是太湿滑的和/或滑溜的。然而，如果希望在灌水之后水仍残留在散装料层中(例如为了冷却，当足球运动员在夏季打滑或跌倒时减少摩擦)，则要优选具有中到高保水能力的填充材料。
发明内容
发明_既述因此，本发明的目的是指明快速测试辐照对颗粒，尤其是人造草皮的填充材料的抗磨强度的影响的可能性。另外，希望用于确定辐照对材料层在多层颗粒的表面上或中间层中的强度和粘附作用的影响的快速试验。该试验应该能尽可能快速和尽可能有效进行，尽可能可通用地使用并允许各种颗粒的磨损行为的尽可能精确的分级。特别地，它应该适合于测试经包覆的橡胶粒子。快速试验尽可能地应该还满足以下条件·尽可能经济地测定磨损特性，和如果适当，其它性质。·尽可能快速地测定磨损特性，和如果适当，其它性质。 尽可能简单的操作。·尽可能通用的可使用性，可能需要的试验装置应尽可能容易运输并需要尽可能少的空间。 所需样品量尽可能小。·非常敏感的试验，其允许尽可能精确地评估和分级非常类似材料的磨损特性，特别地， 甚至在非常类似但不相同的涂层情况下仍允许区分其磨损特性。 允许区分同样涂覆的橡胶粒子或未涂覆的橡胶粒子，但产品的气候老化或预处理不同。 允许在不同的气候老化或预处理之后区分同样涂覆的有机或无机成型体或聚合物或区分未涂覆的有机或无机成型体或聚合物。·尽可能地，不仅测量一个点，即特定时间点的磨损特性，还测量随时间的磨损特性的轨迹，以便能测定颗粒，特别是涂层、涂层/橡胶界面、橡胶表面和/或更深橡胶层的磨损特性。·尽可能地，既测量规定的点(用于快速比较目的)，又测量曲线上的各种点(经时磨损)，特别是为了获得与涂层、涂层与橡胶表面和橡胶本体材料的粘结相关、与该涂层中的颜料粘结相关和/或与涂层厚度或涂层的层厚度分布相关的认识。·在尽可能多的不同温度下，特别是在较高的温度下的可使用性，以模拟夏季最上填充材料层中的人造草皮填充材料的行为，和/或在低温下的可使用性，以模拟寒冷季节 (秋天、冬天)中人造草皮填充材料的行为。·尽可能地，在经涂覆的颗粒的情况下指示聚合物涂层固化的完全性。本发明的目的还在于指示更好地模拟太阳辐射对颗粒，尤其是人造草皮的填充材料的性能的影响的可能性。当开发颗粒的涂层时，高度有利的是尽可能迅速地获得可以使用的结果，以便测试不同涂层相对于UV辐射的稳定性和选择更好的涂层。如果可以使用射到地面的UV辐射，即一般而言，波长> 295nm的UV-B和UV-A辐射，则将是更尤其有利的。如果可以主要地使用UV-B辐射用于测试，则将另外是更尤其有利的，因为对涂层的许多损害由通过UV-B辐射的负荷得到。此外还发现一种在颗粒的整个表面上达到可能地均勻的影响的可能性。特别地，力求的是这样的解决方案，其 允许快速模拟阳光对颗粒性能的影响， 可以容易实现和操作， 可以尽可能成本有效地转化， 可以尽可能通用地应用， 要求尽可能少的最小样品量，但是仍可以提供足够样品量的用于后续测试的曝光的颗粒， 然而，如果合适，还能够实现处理大量样品， 尽可能是选择性的，以甚至在非常相似的颗粒情况下仍允许区别其老化行为， 不但能够实现测量一个点，而且能够实现测量随着时间的老化轨迹；由此可以获得与涂层、颗粒，特别地，旧轮胎的橡胶颗粒的老化行为有关的其它重要的指示。另外，还因此可以测定在颗粒中存在的着色的类型和量对老化的影响。这些目的及可以从所论述的上下文得出的其它目的是通过提供具有权利要求1 所有特征的快速试验达到的。快速试验的尤其有利的变型描述在回引的从属权利要求中。 此外还保护具有优异性能分布并因此尤其适合作为人造草皮的填充材料的颗粒。通过进行这样一种试验，其中i.)在辐照之前测定颗粒的磨损，ii.)辐照所述颗粒，iii.)测定受辐照颗粒的磨损，其中，■如下测定磨损a)在切割磨机中研磨颗粒，b)使经研磨产物经历筛分分析和c)将筛分分析结果与至少一个参考值相比较，以将颗粒的磨损分级，■如下辐照颗粒将多个颗粒粒子布置在样品容器2中并用辐照灯3辐照它们，其中在该辐照期间将颗粒粒子定期混合以致颗粒粒子的不同表面受到辐照，以不可容易预见的方式成功实现更好模拟太阳辐射对颗粒，尤其是人造草皮的填充材料的磨损特性的影响。另外，通过本发明的操作方式还得到许多其它优点 本发明方法允许测试经涂覆和未涂覆的颗粒两者，以及测试经涂覆或未涂覆的颗粒混合物。 本发明方法是极其快速且非常易于进行的，并且仅具有非常低的人员和时间需求。特别地，其能够实现通过在短的辐照期间内使用高辐射剂量得出关于由于受辐照的经涂覆或未涂覆产物的阳光辐照而可能存在的长期UV损害的结论。 本发明方法是非常成本有效的。 本发明方法在待测试的样品量方面是非常灵活的。可以获得大量以及少量的老化颗粒，这取决于后续测试要求多少样品材料。 可以在不预先固定颗粒的情况下测试。 在本发明方法情况下，均勻地对颗粒的整个表面施加负荷，结果得到基本上更简单测定老化颗粒的性能。 通过本发明方法的应用还可以测试具有复杂结构的颗粒，所述颗粒例如是经不规则涂覆的，和/或具有有角形状的或其它更复杂的形状，如果合适，为不规则形状或球形形状的。 根据本发明的试验允许得出关于辐照对材料层在多层颗粒的表面上或在多层颗粒的中间层中的强度和粘附作用的影响的结论。 根据本发明的试验允许非常精确分级不同颗粒的磨损行为。其尤其适合于测试经包覆的橡胶粒子(它们用作人造草皮的填充材料)。 根据本发明的试验是非常敏感的，其允许极其精确评价和分级非常相似材料的磨损行为，并且特别地， 甚至在相似但不相同的涂层情况下仍允许区分其磨损特性。 允许区分同样涂覆的橡胶粒子或未涂覆的橡胶粒子，但产品的气候老化或预处理不同。 允许在不同的气候老化或预处理之后区分同样涂覆的有机或无机成型体或聚合物或区分未涂覆的有机或无机成型体或聚合物。 测定在各种不同温度下的磨损行为是可能的，特别是在较高温度下，以模拟夏季最上填充材料层中的人造草皮填充材料的行为，和/或在低温下，以模拟寒冷季节(秋天、冬天)中人造草皮填充材料的行为。 通过观察由磨损试验引起的在磨机壁上的着色或沉积物，可以得出关于聚合物层或层体系的固化完全性的结论。这对于开发新物质体系或涂料体系或涂层体系、粘合剂体系或复合材料体系或开发由一种或多种材料制成的散装材料或粒料是尤其重要的。
附图1示出了用于辐照颗粒的设备的优选实施方案。参考标记列表
权利要求
1.用于确定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验，其中1.)在辐照之前测定颗粒的磨损， .)辐照所述颗粒，iii.)测定受辐照颗粒的磨损， 其特征在于 ■如下测定磨损a)在切割磨机中研磨颗粒，b)使经研磨的产物经历筛分分析和c)将筛分分析的结果与至少一个参考值相比较，以将颗粒的磨损分级，■如下辐照所述颗粒将多个颗粒粒子布置在样品容器O)中并用辐照灯(3)辐照它们，其中在该辐照期间将颗粒粒子定期混合以致颗粒粒子的不同表面受到辐照。
2.根据权利要求1的快速试验，其特征在于还研究在辐照之前和之后颗粒的颜色性能。
3.根据权利要求1或2的快速试验，其特征在于还研究在辐照之前和之后颗粒的锌洗提。
4.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于还研究在辐照之前颗粒的保水能力。
5.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于还研究在辐照之后颗粒的保水能力。
6.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于通过间歇筛分确定经研磨的产物的粒子尺寸分布。
7.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于选择小于500μ m的颗粒级分作为评价颗粒磨损所根据的标准。
8.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于相继辐照颗粒的至少两个不同表面，其中这些表面中的每一个被辐照至少两次。
9.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于用具有在Inm-IOOOnm范围内的波长的光辐照所述颗粒。
10.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于通过使用设备辐照所述颗粒，该设备包括a.至少一个辐照灯(3)，和b.至少一个用于待辐照的颗粒的样品容器0)，其中所述样品容器与驱动器连接以致所述样品容器可以在辐照期间移动并且所述颗粒可以被混合。
11.根据权利要求10的快速试验，其特征在于用在lrpm-500rpm范围内的速率使所述样品容器定期旋转。
12.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于在0°C_95°C的温度下进行所述辐照。
13.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于所述辐照进行Ih-IOOOh的时间。
14.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于用具有lW/m2-10，000W/m2 的辐照度的光进行所述辐照。
15.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于还使用所述试验测定在辐照之前和/或在辐照之后材料层在颗粒表面上或在多层颗粒的中间层中的强度和粘附作用。
16.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于研究经包覆的橡胶粒子。
17.根据上述权利要求中至少一项的快速试验，其特征在于研究已经从复合材料获得的粒子。
18.具有以下性能的经包覆的橡胶粒子 ■在辐照之前的磨损至多2% ■在辐照之后的磨损至多2. 5%■在辐照之后的颜色变化至多4 ■在辐照之前的锌洗提至多:3mg/l ■在辐照之后的锌洗提至多:3mg/l ■在辐照之前的保水能力至多60%。
全文摘要
本发明公开用于测定辐照对颗粒磨损的影响的快速试验，其中i)在辐照之前测定颗粒的磨损，ii)辐照所述颗粒，iii)测定受辐照颗粒的磨损，其特征在于如下测定磨损，a)在切割磨机中研磨颗粒，b)使经研磨的产物经历筛分分析和c)将筛分分析的结果与至少一个参考值相比较，以将颗粒的磨损分级，-如下辐照颗粒将多个颗粒粒子布置在样品容器(2)中并用辐照灯(3)辐照它们，其中在该辐照期间将颗粒粒子定期混合以致颗粒粒子的不同表面受到辐照。
文档编号G01N3/56GK102282451SQ200980154560
公开日2011年12月14日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年1月13日
发明者F·D·库恩, M·克鲁兹, R·�？怂� 申请人:赢创德固赛有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
