Essais UV

slideDans le cadre des essais de vieillissement accéléré, Micom offre aussi le service d'essais UV. L'exposition solaire UV peut être faite de deux façons : soit par exposition directe (exposition extérieure) ou encore à travers le verre (exposition intérieure). Deux principes et plusieurs méthodes d'essai sont disponibles pour ce type de vieillissement. À titre d’exemple, mais ne se limitant pas à celles-ci, Micom offre les essais UV selon les principes et méthodes d'essais suivantes : 

  • – ASTM G154 “Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus for Exposure of Nonmetallic Materials”
  • – ASTM G155 “Standard Practice for Operating Xenon Arc Light
  • – ASTM D2565 “Standard Practice for Xenon-Arc Exposure of Plastics Intended for Outdoor Applications”
  • – ASTM D4329 “Standard Practice for Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus Exposure of Plastics”
  • – ASTM D4459 “Standard Practice for Xenon-Arc Exposure of Plastics Intended for Indoor Applications”
  • – ASTM D5208 “Standard Practice for Fluorescent Ultraviolet (UV) Exposure of Photodegradable Plastics”
  • – ASTM D5894 “Standard Practice for Cyclic Salt Fog/UV Exposure of Painted Metal, (Alternating Exposures in a Fog/Dry Cabinet and a UV/Condensation Cabinet)”
  • – ASTM D6695 “Standard Practice for Xenon-Arc Exposures of Paint and Related Coatings”
  • Apparatus for Exposure of Non-Metallic Materials”
  • – ISO 4892-2 “Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 2: Xenon-arc lamps”
  • – SAE J2412 “Accelerated Exposure of Automotive Interior Trim Components Using a Controlled Irradiance Xenon-Arc Apparatus”
  • – SAE J2527 “Performance Based Standard for Accelerated Exposure of Automotive Exterior Materials Using a Controlled Irradiance Xenon-Arc Apparatus”

Pour la liste complète de méthodes d'essais disponibles, veuillez consulter : Méthodes d’essais demandant l’utilisation d’un QUV et Méthodes d’essais demandant l’utilisation d’un appareil à l’arc au xénon.

Utilisation et facteurs à considérer :

Le but ultime des essais UV est de compresser le temps afin de déterminer la façon dont un produit réagira à mesure qu’il est exposé à la lumière du soleil. Pour ce faire, nous simulons l’exposition du soleil sur une base accélérée; Ce processus est appelé « L’exposition aux intempéries ». Un processus de vieillissement accéléré a pour but d'avoir la meilleure simulation possible au taux de vieillissant le plus rapide sans pour autant créer des réactions improbables lors de la vie normale du produit. L’arc au xénon et la lampe fluorescente sont les deux types d’équipements principalement utilisés pour les essais de vieillissement UV d’aujourd’hui. Chaque technique a ses avantages et inconvénients et peut être utilisée sous un large éventail de conditions d’essais afin de produire un résultat d’essai varié. L’arc au xénon est principalement utilisé afin de caractériser le changement de couleur ou encore d’apparence d’un produit à mesure qu’il est exposé à la lumière du soleil, que ce soit de façon directe ou encore à travers une fenêtre (conditions d’intérieur). Il faut savoir qu’aucun algorithme fixe ne permet de déterminer avec précision le taux de vieillissement, aussi appelé le facteur de compression de temps. Toutefois, avec l’arc au xénon, des hypothèses raisonnables permettent d’approximer certains ordres de grandeur. Pour plus d’information concernant le facteur de compression de temps et les paramètres d’essais requis, veuillez consulter:

L’exposition aux intempéries par la lampe fluorescente est principalement utilisée afin de caractériser l’évolution des propriétés mécaniques suite à l’exposition. Cette technique est utilisée pour des fins de comparaison ou encore de certification. Toutefois, la littérature scientifique s’entend pour dire que cette technique, malgré son utilité, ne permet pas de prédire avec précision l’évolution d’un produit dans le temps. Pour plus d’information concernant cette méthode d’essai, veuillez consulter: ASTM G-154.

Micom offre aussi l’exposition aux UVC pour les surfaces utilisées dans les environnements de soins de santé. L’exposition aux UVC est couramment utilisée comme procédé de désinfection dans ce type d’établissement.

Mesures optiques suite aux essais UV :

L’intérêt des essais UV ne concerne pas tant l’allure d’un échantillon suivant l’essai que la différence qu’il présente lors qu’il est comparé à un échantillon non-exposé. De façon générale, les mesures de lustre et de couleur sont prises à différents intervalles durant l’exposition et ce, jusqu’à la fin de l’essai. Parfois, même si les mesures de lustre et de couleur sont identiques, notre oeil perçoit une différence notable entre les échantillons exposés à différents intervalles. Ceci s’explique par le fait que l’oeil humain perçoit plus d’information que le lustre et la couleur.

Eye

En fait, il existe trois types de réflections; spéculaire, dispersée et diffuse. Tout d’abord, concernant la réflection spéculaire, un miroir ou encore un metal parfaitement poli représenteraient bien une forte réflection spéculaire. La réflection dispersée quant à elle regroupe la plupart des matériaux ; la majeure partie de la lumière est réfléchie à l’angle spéculaire mais les défauts de surface vont disperser la lumière suivant un profile de déflection Gaussien. Ce profil dépend de la micro-topographie présente à la surface du matériau étudié. Enfin, concernant le troisième type de réflection, le papier blanc représente bien le phénomène de réflection diffuse.

Les lustremètres conventionnels (ASTM D523) mesurent la brillance et l’éclat, en d’autres mots la quantité de lumière directement réfléchie par la surface. Cependant, lorsqu’on compare les mesures de lustre avec ce que notre oeil voit, un différence de fini importante peut être observable; en d’autres mots, deux mesures de lustre similaires peuvent avoir une allure  tout à fait différente.

Cette différence s’explique par le fait que le lustremètre mesure seulement la réflection spéculaire à un angle spécifique contrairement à l’oeil humain qui est en mesure de percevoir autant la dispersion de lumière, que la réflection diffuse.

Reflection

Les instruments de mesures d’aujourd’hui sont équipés d’une matrice de capteurs qui permet d’immiter la réflection de lumière reçue sur les cônes de l’oeil humain. Ces nouveaux capteurs permettent la mesure de nouveaux paramètres :

  • – Haze
  • – RIQ (Reflected Image Quality)
  • – DOI (Distinctness of Image)
  • – RSpec(Smoothness quantification)

Le « Haze » est produit par les imperfections/irrégularités à la surface qui affectent la distribution de lumière réfléchie autour de l’angle spéculaire. Le « Haze » et le lustre sont intimmement reliés; en fait le « Haze » est la somme des lustres mesurés autour de l’angle spéculaire, de -3° à -1° et de +1° à +3°. À titre comparatif, si 100% de la réflection est produite entre -1° et +1° autour de l’angle spéculaire, le « Haze » sera de 0. Le « Haze » est parfois comparé à la turbidité.

Le DOI (Distinctness Of Image) mesure la clarté d’une image réfléchie à la surface. Une faible valeure de DOI dénote une image avec distorsion; à titre d’exemple, un miroir a un DOI de 100.

La RIQ (Reflected Image Quality) évalue la qualité de l’image réfléchie, c’est en quelque sorte une version améliorée du DIO. La RIQ quantifie avec une plus grande justesse l’aspect « peau d’orange » et ce, sur une vaste gamme de matériaux et textures.

RSpec décrit le profile de réflection spéculaire à ±0.0991° autour de l’angle spéculaire. Cette mesure précise permet de quantifier la texture d’une surface puisque la moindre imperfection risque de produire une diffraction du faisceau entrant et ainsi affecter l’aspect visuel. Pour une surface parfaitement lisse, la valeur de RSpec est égale à la mesure du lustre.

10 essentiels pour réaliser un projet d’essai UV avec succès

Les essais UV sont souvent requis pour les matériaux et les revêtements à base de carbone de par leur sensibilité à réagir aux radiations UV, qu’elles proviennent du soleil ou encore d’une source lumineuse artificielle. Le vieillissement dû aux UV peut causer une panoplie de dommages; il peut s’agir par exemple de décoloration ou encore d’une réduction de la résistance du matériau selon la provenance de la radiation, de l’intensité et de certains autres facteurs environnementaux. Pour réaliser un essai, certains facteurs sont à considérer afin d’obtenir des résultats le plus juste possible:

  1. 1. Source UV
    1. a. Soleil?
    2. b. Lumière artificielle?
  2. 2. Exposition extérieure ou extérieure?
  3. 3. Température ambiante? Facteur aggravant.
  4. 4. Humidité relative ambiante? Facteur aggravant.
  5. 5. Cycle de pluie? Érosion et effet de refroidissement qui favorisent le vieillissement.
  6. 6. Cycle de noirceur? Parfois, ce cycle permet d’activer des réactions chimiques qui ne se produiraient pas en cas contraire.
  7. 7. Dimension des échantillons; géométrie, épaisseur
  8. 8. Quel impact attendu et indésirable est en voie d’être empêché? Le changement de couleur ou la perte de propriétés mécaniques  n’utilisent pas le même protocole d’essai.
  9. 9. Durée de l’exposition selon de l’estimation en vie réelle.
  10. 10.0 Est-ce qu’un échantillonnage progressif ou des mesures sont requises sur les échantillons? Ceci pourrait limiter le coût des essais dans le cas où les matériaux à l’essai ne performent pas comme prévu.

Comment choisir entre les essais UV ASTM G154 et ASTM G155 ?

L’arbre décisionnel qui suit vous aidera à comprendre comment choisir entre les essais UV ASTM G154 et ASTM G155.

Essais UV, comment choisir entre les essais ASTM G154 et ASTM G154

 

N’hésitez pas à nous contacter, nos experts se feront un plaisir de vous recommander les conditions d’essai optimales pour votre application.

Autres méthodes d'essai pertinentes :

Pour d’autres méthodes d’essai reliées aux essais UV, veuillez consulter: PlastiquesRevêtements de surface ou ASTM.