Les matériaux polymères, notamment ceux en ABS et en PC, peuvent subir une dégradation photochimique en cas d'exposition prolongée à un éclairage fluorescent intérieur. Le test de vieillissement accéléré ASTM D4674 évalue la qualité du plastique en simulant cet éclairage à l'aide d'un appareil de vieillissement artificiel.
Dégradation des polymères due à l'éclairage fluorescent intérieur
De nombreux concepteurs de produits croient à tort que les matériaux polymères destinés à une utilisation intérieure sont à l'abri de la dégradation par les UV car ils ne sont pas exposés à la lumière directe du soleil.
Cependant, les dernières recherches montrent que l'éclairage intérieur peut également dégrader le matériau polymère. Par exemple, vous avez peut-être remarqué une décoloration sur les tableaux électriques intérieurs ; celle-ci est due à l'éclairage fluorescent.
Ces sources lumineuses émettent des longueurs d'onde UV spécifiques capables d'initier des réactions photochimiques dans les polymères. Cet environnement affecte principalement les matériaux ABS et polycarbonate, largement utilisés dans la fabrication de logements et de produits électroniques.
L'exposition prolongée aux lampes fluorescentes provoque le jaunissement et la dégradation superficielle des matériaux polymères. Pour remédier à ce problème, la norme ASTM D4674 a été élaborée afin de réaliser des essais de vieillissement accéléré en laboratoire sur les matériaux polymères à l'aide d'instruments tels que le testeur de vieillissement accéléré QUV.
Éclairage fluorescent et raie d'émission du mercure à 365 nm
Éclairage fluorescent et raie d'émission du mercure à 365 nmLa dégradation des polymères en intérieur est également influencée par la raie d'émission du mercure à 365 nm produite par les sources lumineuses fluorescentes. Les vapeurs de mercure sont utilisées dans les lampes fluorescentes pour générer un rayonnement UV lors de leur excitation.
Les sources lumineuses de bureau émettent un rayonnement d'environ 365 nm, bien que leur niveau d'énergie soit inférieur à celui de la lumière solaire directe. Cependant, une exposition prolongée à ces sources lumineuses peut également déclencher des réactions de photo-oxydation dans les polymères.
L'exposition quotidienne aux photons UV peut rompre les chaînes polymères et déclencher une oxydation, entraînant un jaunissement et des dommages de surface.
La méthode d'essai ASTM D4674 simule une lampe fluorescente d'intérieur dans une chambre anéchoïque. Ce système d'essai accéléré permet de prédire le comportement des matériaux polymères après plusieurs années d'utilisation sous un éclairage fluorescent intérieur.
Pourquoi l'ABS et le polycarbonate jaunissent-ils même à l'intérieur ?
L'ABS et le polycarbonate sont deux matériaux utilisés dans les équipements d'intérieur en raison de leur résistance mécanique et de leur facilité de mise en œuvre. Cependant, leur structure moléculaire les rend tous deux sensibles à la dégradation induite par les UV.
Le polymère ABS, dont le butadiène est le composant, est sensible aux rayonnements ultraviolets , ce qui initie un processus d'oxydation responsable du jaunissement. Dans le polycarbonate, les rayonnements UV provoquent des réactions de photo-réarrangement de Fries qui modifient la structure du polymère, entraînant la formation de sous-produits colorés.
Une étude sur les essais de vieillissement accéléré montre que même un faible rayonnement UV émis par des lampes fluorescentes peut endommager progressivement les matériaux polymères. C'est pourquoi les essais de vieillissement accéléré aux UV en intérieur sont devenus un outil essentiel pour garantir la durabilité des plastiques.
Spécifications techniques et voies de conformité ASTM D4674
La norme ASTM D4674 détermine les variations de teinte et la dégradation des plastiques exposés aux lampes fluorescentes. Elle diffère des normes de vieillissement accéléré en extérieur, où le matériau est exposé à la lumière du soleil et à des cycles d'humidité.
Ce test a pour but d'étudier spécifiquement la dégradation des polymères causée par l'éclairage fluorescent intérieur.
Méthodes d'essai ASTM D4674
La norme ASTM D4674 comprend différentes méthodes d'essai qui dépendent de la source lumineuse et du temps d'exposition. Chaque méthode simule les conditions d'éclairage intérieur.
| ASTM D4674 | Configuration de la source lumineuse | Application typique | Application typique |
| Méthode A | Lampes fluorescentes blanc froid | plastiques pour équipements de bureau | Simule l'éclairage intérieur standard |
| Méthode B | Lampes UVA | criblage accéléré des polymères | Intensité UV plus élevée |
| Méthode C | Fluorescence mixte + UVA | Évaluation de la durabilité | Distribution spectrale équilibrée |
| Méthode D | Lampes fluorescentes UV spécialisées | études de laboratoire avancées | Correspondance spectrale contrôlée |
Ces méthodes sont utilisées par type de produit, simulant différentes conditions d'éclairage intérieur pour obtenir de meilleurs résultats.
Pourquoi la combinaison lampe blanc froid + UVA-351 est-elle préférable ?
La plupart des laboratoires de polymères utilisent une combinaison de lampes fluorescentes blanc froid de 40 W et de lampes UVA-351. Cela permet une simulation plus réaliste de l'éclairage intérieur et du vieillissement accéléré.
Une lampe à lumière blanche froide simule l'éclairage d'un bureau, tandis que la lampe UVA-351 émet des rayons UV plus intenses pour accélérer les réactions photochimiques. Cette combinaison offre ainsi un compromis idéal entre un éclairage intérieur réaliste et un vieillissement accéléré.
Testeur de vieillissement QUV YG(B)611QUV
Les résultats des tests ASTM D4674 dépendent non seulement du type de lampe, mais aussi de l'homogénéité de la répartition de l'énergie UV dans la chambre de test. Une répartition inégale de la lumière peut en effet fausser les résultats.
Le testeur de vieillissement accéléré Darong QUV résout ce problème en optimisant la géométrie de la lampe et la profondeur de la chambre. Il garantit un éclairement uniforme et une exposition constante des échantillons.
Configuration de lampe de 1200 mm et éclairement uniforme
Configuration de lampe de 1200 mm et éclairement uniformeLe testeur YG(B)611QUV est équipé de lampes fluorescentes de 1200 mm. Voici la différence entre ce testeur et ceux utilisant des lampes plus courtes, qui créent des zones d'éclairage inégales.
Les lampes plus longues réduisent l'intensité des rayons UV en bordure de champ et assurent une exposition uniforme à plusieurs échantillons. Les lampes plus courtes, quant à elles, ne possèdent pas cette caractéristique, mais sont utilisées dans des chambres compactes.
Comment la couverture lumineuse 3D réduit la variabilité de la mesure ΔE
Ce testeur, d'une profondeur de studio de 450 mm, permet à la lumière d'éclairer les échantillons sous différents angles plutôt que directement depuis la lampe. Il couvre l'éclairement 3D, facilitant ainsi l'évaluation du produit dans son ensemble, y compris les courbes, les arêtes et les nervures structurelles.
Par conséquent, les mesures de différence de couleur ΔE sont plus stables sur l'ensemble de l'échantillon. La variation de ΔE est ainsi rigoureusement contrôlée pour les équipements de bureau.
Bonnes pratiques de laboratoire : de l’installation à l’interprétation des données
La précision des résultats des tests de vieillissement accéléré en intérieur dépend non seulement de l'instrument, mais aussi du respect de la procédure de test appropriée et de la configuration du laboratoire, y compris l'installation de l'instrument.
Recommandations relatives à l'installation et à la configuration environnementale
Des conditions environnementales contrôlées et une installation sécurisée sont essentielles pour la simulation du vieillissement accéléré. La dissipation de la chaleur autour de la chambre est primordiale car elle influe sur sa température interne.
Pour cela, il convient de prévoir un espace d'au moins 300 mm entre les parois afin d'améliorer la circulation de l'air et de réduire la température extérieure à la chambre. L'efficacité lumineuse des lampes fluorescentes diminue également avec le temps. Par conséquent, l'utilisation d'un radiomètre étalonné et le remplacement régulier des lampes sont essentiels pour garantir la fiabilité des résultats de test.
Interprétation des résultats d'essais à l'aide de la métrique ΔE00 (CIEDE2000)
Après les essais de vieillissement accéléré des polymères, les résultats sont interprétés à l'aide de la formule ΔE00 (CIEDE2000) la plus récente, qui offre une meilleure corrélation avec la perception visuelle humaine. Une valeur ΔE00 comprise entre 1.0 et 2.0 est considérée comme la limite acceptable avant décoloration.
Conclusion
Non seulement la lumière directe du soleil affecte la qualité des plastiques, mais une exposition prolongée à l'éclairage fluorescent intérieur a le même effet. En particulier, la raie d'émission du mercure à 365 nm provoque le jaunissement et la dégradation superficielle des plastiques en ABS et en PC.
À cet effet, la norme ASTM D4674 propose une procédure d'essai permettant de déterminer la qualité des plastiques à l'aide d'un appareil de vieillissement accéléré. Ce dernier simule l'éclairage fluorescent intérieur grâce à une combinaison de lampes fluorescentes blanc froid de 40 W et de lampes UVA-351.
Les résultats des tests sont interprétés à l'aide de la formule ΔE00 (CIEDE2000), qui offre une meilleure corrélation avec la perception visuelle humaine.
FAQ
Quelle est la principale cause de la dégradation du plastique due à l'éclairage intérieur ?
La raie d'émission du mercure à 365 nm produite par les sources de lumière fluorescentes provoque la dégradation photochimique des matériaux plastiques.
Pourquoi l'ABS et le polycarbonate jaunissent-ils même à l'intérieur ?
Le butadiène est sensible aux rayonnements UV, tandis que le polycarbonate subit des réactions de réarrangement photo-Fries sous l'effet de la lumière UV.
Pourquoi la combinaison de lampe Cool White + UVA-351 est-elle préférée ?
L'association d'un tube fluorescent blanc froid de 40 W et d'une lampe UVA-351 offre une simulation plus réaliste de l'éclairage intérieur et du vieillissement accéléré.