ISO 4892-1:2016

NORME ISO
INTERNATIONALE 4892-1
Troisième édition
2016-05-01
Plastiques — Méthodes d’exposition
à des sources lumineuses de
laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources —
Part 1: General guidance
Numéro de référence
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ISO 2016
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Portée des essais . 3
4.3 Utilisation d’essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire . 4
5 Exigences relatives aux dispositifs d’exposition en laboratoire . 5
5.1 Irradiance . 5
5.2 Température . 6
5.3 Humidité et mouillage . 9
5.4 Autres exigences relatives aux dispositifs d’exposition .10
6 Éprouvettes d’essai .11
6.1 Nature, forme et préparation .11
6.2 Nombre d’éprouvettes .12
6.3 Stockage et conditionnement .12
7 Conditions d’essai et mode opératoire .13
7.1 Valeurs de consigne pour les conditions d’exposition .13
7.2 Mesurages de propriétés sur les éprouvettes .13
8 Périodes d’exposition et évaluation des résultats d’essai .14
8.1 Généralités .14
8.2 Utilisation de matériaux de contrôle .14
8.3 Utilisation des résultats dans les spécifications .14
9 Rapport d’essai .15
Annexe A (normative) Modes opératoires pour mesurer l’uniformité de l’irradiance sur la
surface d’exposition de l’éprouvette .17
Annexe B (informative) Facteurs diminuant le degré de corrélation entre les essais de
vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation artificielle et les expositions en
conditions d’utilisation réelles .20
Annexe C (informative) Normes d’irradiance spectrale solaire .23
Bibliographie .25
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité responsable de ce document est l’ISO/TC 61, Plastiques, Sous-comité SC 6, Vieillissement et
résistance aux agents chimiques et environnants.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 4892-1:1999) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
L’ISO 4892 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Méthodes
d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire:
— Partie 1: Lignes directrices générales
— Partie 2: Lampes à arc au xénon
— Partie 3: Lampes fluorescentes UV
— Partie 4: Lampes à arc au carbone
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Introduction
Les plastiques sont souvent utilisés en extérieur et en intérieur, où ils sont exposés au rayonnement
solaire de manière directe ou derrière une vitre pendant de longues périodes. Il est donc très important
de déterminer les effets du rayonnement solaire, de la chaleur, de l’humidité et des autres contraintes
climatiques sur la couleur et les autres propriétés des plastiques. Les essais d’exposition directe au
rayonnement solaire et au rayonnement solaire filtré par une vitre sont décrits dans l’ISO 877 (toutes
[1]
les parties) . Cependant, il est souvent nécessaire de déterminer plus rapidement les effets du
rayonnement, de la lumière, de la chaleur et de l’humidité sur les propriétés physiques, chimiques et
optiques des plastiques avec des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée
artificielle qui utilisent des sources lumineuses de laboratoire spécifiques. Les expositions dans ces
appareillages de laboratoire sont effectuées dans des conditions davantage contrôlées que celles
rencontrées en environnement naturel et sont destinées à accélérer éventuellement la dégradation des
polymères et la défaillance du produit.
La relation entre les résultats des essais de vieillissement accéléré ou d’irradiation accélérée artificielle
et ceux obtenus en conditions d’utilisation réelles s’avère difficile à établir en raison de la variabilité de
ces deux types d’exposition et du fait que les essais en laboratoire ne reproduisent jamais exactement
toutes les contraintes d’exposition rencontrées par les plastiques exposés aux conditions d’utilisation
réelles. Aucun essai individuel d’exposition en laboratoire ne peut être spécifié comme une simulation
complète des expositions en conditions d’utilisation réelles.
La durabilité relative des matériaux exposés aux conditions d’utilisation réelles peut être très
différente selon l’emplacement de l’exposition en raison des différences de rayonnement UV, de période
d’humidité, de température, de polluants et d’autres facteurs. Par conséquent, même si les résultats
d’essais spécifiques de vieillissement accéléré ou d’irradiation accélérée artificielle sont jugés utiles
pour comparer la durabilité relative des matériaux exposés dans un emplacement extérieur donné ou
dans des conditions d’utilisation réelles, il ne peut être supposé qu’ils seront utiles pour déterminer
la durabilité relative des matériaux exposés dans un autre emplacement extérieur ou dans d’autres
conditions d’utilisation réelles.
NORME INTERNATIONALE ISO 4892-1:2016(F)
Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources
lumineuses de laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 4892 fournit des informations et un guide général pour la sélection et
l’application des méthodes d’exposition détaillées dans les autres parties de la norme. Elle décrit
également les exigences générales de performance des dispositifs utilisés pour exposer les plastiques
aux sources lumineuses de laboratoire. Les informations relatives aux exigences de performance sont
destinées aux fabricants d’appareillages d’essai de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation
accélérée artificielle.
NOTE Dans la présente partie de l’ISO 4892, le terme «source lumineuse» désigne les sources de rayonnement
qui émettent un rayonnement UV, visible ou infrarouge, ou toute combinaison de ces types de rayonnement.
La présente partie de l’ISO 4892 fournit également des informations sur l’interprétation des données
issues des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle. Des
informations plus spécifiques sur les méthodes de détermination des changements de propriétés des
plastiques après exposition et de notification des résultats sont données dans l’ISO 4582.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d’essai
ISO 293, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 294-1, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 1:
Principes généraux, et moulage des éprouvettes à usages multiples et des barreaux
ISO 294-2, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 2:
Barreaux de traction de petites dimensions
ISO 294-3, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 3:
Plaques de petites dimensions
ISO 295, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes de matériaux thermodurcissables
ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
ISO 3167, Plastiques — Éprouvettes à usages multiples
ISO 4582, Plastiques — Détermination des changements de coloration et des variations de propriétés
après exposition à la lumière du jour sous verre, aux agents atmosphériques ou aux sources lumineuses de
laboratoire
ISO 4892-2, Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 2:
Lampes à arc au xénon
ISO 4892-3, Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 3:
Lampes fluorescentes UV
ISO 4892-4, Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 4:
Lampes à arc au carbone
ISO 9370, Plastiques — Détermination au moyen d’instruments de l’exposition énergétique lors d’essais
d’exposition aux intempéries — Lignes directrices générales et méthode d’essai fondamentale
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
NOTE Les définitions des autres termes se rapportant aux essais de vieillissement sont données dans la
Référence [2].
3.1
matériau de contrôle
〈essais de vieillissement〉 matériau de composition et de construction similaires au matériau d’essai,
exposé en même temps que ce dernier, et utilisé à des fins de comparaison
Note 1 à l’article: Un exemple d’utilisation d’un matériau de contrôle consisterait à évaluer une formulation
différente de celle d’un matériau effectivement utilisé. Dans ce cas, le plastique élaboré avec la formulation
d’origine serait le matériau de contrôle.
3.2
éprouvette d’essai
partie du matériau soumis à essai stockée dans des conditions de stabilité et utilisée pour comparer les
états exposé et non exposé
3.3
vieillissement accéléré artificiel
exposition d’un matériau dans un dispositif de vieillissement en laboratoire à des conditions qui
peuvent être cycliques et intensifiées par rapport à celles rencontrées lors d’une exposition à l’extérieur
ou en service
Note 1 à l’article: Cet essai implique une source de rayonnement de laboratoire, de la chaleur et de l’humidité (sous
forme d’humidité relative et/ou d’une vaporisation d’eau, d’une condensation ou d’une immersion) afin de tenter
de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux rencontrés lors d’une exposition à l’extérieur.
Note 2 à l’article: Le dispositif peut comprendre des systèmes de contrôle et/ou de surveillance de la source
lumineuse et d’autres paramètres de vieillissement. Il peut également permettre l’exposition à des conditions
spéciales (pulvérisation d’acide, par exemple) afin de simuler l’effet des gaz industriels.
3.4
irradiation accélérée artificielle
exposition d’un matériau à une source de rayonnement de laboratoire servant à simuler le filtrage
du rayonnement solaire par les vitres ou le rayonnement à partir de sources d’éclairage intérieures,
et où des éprouvettes peuvent être soumises à des changements relativement faibles de température
et d’humidité relative afin de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux qui ont lieu
lorsque le matériau est utilisé dans un environnement intérieur.
Note 1 à l’article: Ces essais d’exposition sont généralement appelés «essais de décoloration» ou «essais de
résistance à la lumière».
3.5
matériau de référence
matériau de performance connue
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3.6
éprouvette de référence
partie du matériau de référence devant être soumise à une exposition
4 Principe
4.1 Généralités
Les éprouvettes des échantillons à soumettre à l’essai sont exposées aux sources lumineuses de
laboratoire dans des conditions environnementales contrôlées. Les méthodes décrites incluent les
exigences à satisfaire pour le mesurage de l’irradiance et de l’exposition énergétique dans le plan
de l’éprouvette, de la température des capteurs blancs et noirs spécifiés, de la température de l’air à
l’intérieur de l’enceinte et de l’humidité relative.
4.2 Portée des essais
4.2.1 Lors de la réalisation d’essais d’exposition dans des dispositifs qui utilisent des sources
lumineuses de laboratoire, il est important de considérer le degré de simulation des conditions d’essai
accéléré, par rapport à l’utilisation dans l’environnement réel pour le plastique soumis à l’essai. De
plus, lors de la mise en place d’expériences d’exposition et de l’interprétation des résultats d’essais de
vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle, il est essentiel de tenir compte des
effets de variabilité au cours de l’essai accéléré et des expositions réelles.
4.2.2 Aucun essai d’exposition en laboratoire ne peut être spécifié comme une simulation complète
des conditions d’utilisation réelles. Les résultats obtenus à partir de ces essais de vieillissement accéléré
artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle peuvent être considérés comme représentatifs des
expositions en conditions d’utilisation réelles uniquement lorsque le degré de corrélation a été établi
pour les matériaux spécifiques soumis à l’essai et que le type et le mécanisme de dégradation sont
similaires. La durabilité relative des matériaux dans des conditions d’utilisation réelles peut être très
différente à des emplacements différents en raison de différences de rayonnement ultraviolet, de durée
d’exposition à l’humidité, d’humidité relative, de température, de polluants et d’autres facteurs. Par
conséquent, même lorsque les résultats d’un essai d’exposition spécifique réalisé conformément à l’une
des parties de la présente Norme internationale sont jugés utiles pour comparer la durabilité relative des
matériaux exposés à un environnement particulier, il ne peut pas être supposé qu’ils seront utiles pour
déterminer la durabilité relative des mêmes matériaux dans un environnement différent.
4.2.3 Même s’il est tentant de déterminer un «facteur d’accélération général» associant les heures
«x» ou les mégajoules de l’exposition énergétique dans un essai de vieillissement accéléré artificiel ou
d’irradiation accélérée artificielle aux mois ou années «y» de l’exposition réelle, ce facteur ne doit pas
être affecté à tous les matériaux. Ces facteurs d’accélération ne sont pas valables pour plusieurs raisons:
a) Les facteurs d’accélération dépendent du matériau et peuvent nettement différer d’un matériau à
l’autre et selon les différentes formulations du même matériau;
b) La variabilité du rythme de dégradation au cours des essais de vieillissement accéléré artificiel ou
d’irradiation accélérée artificielle et des essais en conditions réelles peut avoir un effet significatif
sur le facteur d’accélération calculé;
c) Les facteurs d’accélération calculés sur la base du rapport d’irradiance entre une source lumineuse
de laboratoire et le rayonnement solaire (même si des bandes passantes identiques sont utilisées)
ne tiennent pas compte des effets de la température, de l’humidité et des différences d’irradiance
spectrale relative entre la source lumineuse de laboratoire et le rayonnement solaire.
NOTE Les facteurs d’accélération déterminés pour une formulation spécifique d’un matériau ne sont valables
que s’ils sont fondés sur des donnés obtenues à partir d’un nombre suffisant d’essais environnementaux extérieurs
ou intérieurs séparés et d’essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle, de
sorte que les résultats utilisés pour relier le temps à la défaillance dans chaque exposition puissent être analysés
par des méthodes statistiques. Un exemple d’analyse statistique utilisant de multiples expositions en laboratoire
et dans des conditions réelles pour calculer un facteur d’accélération, est décrit dans la Référence [3].
4.2.4 Un certain nombre de facteurs sont susceptibles de réduire le degré de corrélation entre les essais
accélérés utilisant les sources lumineuses de laboratoire et les expositions extérieures (des informations
plus spécifiques sur la capacité de chaque facteur à altérer le degré de stabilité des matériaux sont
données dans l’Annexe B):
a) les différences dans l’irradiation spectrale relative entre la source lumineuse de laboratoire et le
rayonnement solaire;
b) les niveaux d’irradiance supérieurs à ceux rencontrés dans des conditions d’utilisation réelles;
c) les cycles d’exposition impliquant une exposition continue à un rayonnement provenant d’une
source lumineuse de laboratoire sans aucune période d’obscurité;
d) les températures d’éprouvettes supérieures à celles rencontrées en conditions réelles;
e) les conditions d’exposition entraînant des différences de température peu réalistes entre les
éprouvettes de couleurs claires et foncées;
f) les conditions d’exposition entraînant des cyclages très fréquents entre les températures
d’éprouvettes basses et élevées, ou entraînant un choc thermique peu réaliste;
g) les niveaux d’humidité pendant l’essai accéléré peu réalistes par rapport aux conditions d’utilisation
réelles;
h) l’absence d’agents biologiques, de polluants, de précipitations acides ou de condensation.
4.3 Utilisation d’essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire
4.3.1 Il est préférable d’utiliser les résultats des essais de vieillissement accéléré artificiel ou
d’irradiation accélérée artificielle effectués conformément à l’une des parties de la présente Norme
internationale pour comparer la performance relative des matériaux. Des comparaisons entre matériaux
ne peuvent être effectuées que si ces matériaux font conjointement l’objet d’un essai dans le même
dispositif d’exposition. Les résultats peuvent être exprimés en comparant le temps d’exposition ou
l’exposition énergétique nécessaire pour réduire le niveau d’une propriété caractéristique à un niveau
spécifié. Une application courante consiste à réaliser un essai afin d’établir que le niveau qualitatif de
différents lots ne varie pas par rapport à celui d’un matériau de contrôle dont la performance est connue.
4.3.1.1 Il est fortement recommandé d’exposer au moins un matériau de contrôle à chaque essai afin
de comparer la performance des matériaux d’essai avec celle du matériau de contrôle. Il convient que le
matériau de contrôle soit de composition et de construction similaires et qu’il soit choisi de sorte que
ses types de défaillance soient identiques à ceux du matériau soumis à l’essai. Il est préférable d’utiliser
deux matériaux de contrôle, l’un d’une durabilité relativement satisfaisante et l’autre d’une durabilité
relativement faible.
4.3.1.2 Il est nécessaire d’utiliser un nombre suffisant de répliques de chaque matériau de contrôle et
de chaque matériau d’essai afin de permettre une évaluation statistique des résultats. Sauf spécification
contraire, utiliser un minimum de trois répliques pour tous les matériaux de contrôle et d’essai. Si les
propriétés des matériaux sont mesurées par des essais destructifs, un jeu séparé d’éprouvettes est
nécessaire pour chaque période d’exposition.
4.3.2 Dans certains essais de spécification, les matériaux d’essai sont exposés en même temps, comme
un matériau de référence vieilli (tissu témoin en laine bleue, par exemple). La (les) propriété(s) du
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matériau d’essai est (sont) mesurée(s) après qu’une propriété définie du matériau de référence ait atteint
un niveau spécifié. Lorsque le matériau de référence diffère du matériau d’essai de par sa composition,
il peut ne pas être sensible à des contraintes d’exposition engendrant une défaillance du matériau
d’essai ou être très sensible à une contrainte d’exposition ayant un effet limité sur le matériau d’essai.
La variabilité des résultats obtenus pour le matériau de référence peut être très différente de celle du
matériau d’essai. Toutes ces différences entre le matériau de référence et le matériau d’essai peuvent
produire des résultats erronés lorsque le matériau de référence fait office de matériau de contrôle ou
sert à déterminer la durée de la période d’exposition.
NOTE 1 Les définitions des matériaux de contrôle et de référence adaptées aux essais de vieillissement sont
données à l’Article 3.
NOTE 2 Des matériaux de référence vieillis peuvent également être utilisés pour surveiller l’homogénéité des
conditions opératoires au cours d’un essai d’exposition. Des informations sur la sélection et la caractérisation
des matériaux de référence utilisés à cet effet sont données dans la Référence [4]. La Référence [5] décrit un
mode opératoire qui utilise la variation de l’indice carbonyle d’un matériau de référence vieilli spécifique en
polyéthylène pour surveiller les conditions d’exposition au vieillissement naturel et au vieillissement accéléré
artificiel.
4.3.3 Dans certains essais de spécification, les propriétés des éprouvettes sont évaluées après un
temps d’exposition ou une exposition énergétique spécifique en utilisant un cycle d’essai avec un
ensemble de conditions prescrit. Il convient de ne pas utiliser les résultats d’un essai d’exposition
accéléré effectué conformément à l’une des parties de la présente Norme internationale pour établir un
degré de «réussite/échec» des matériaux, fondé sur le niveau d’une propriété spécifique après un temps
d’exposition ou une exposition énergétique spécifique, à moins que la reproductibilité combinée des
effets d’un cycle d’exposition particulier et de la méthode de mesurage des propriétés n’ait été établie.
5 Exigences relatives aux dispositifs d’exposition en laboratoire
5.1 Irradiance
5.1.1 Les sources lumineuses de laboratoire sont utilisées pour fournir l’irradiance aux éprouvettes.
Pour produire l’irradiance des éprouvettes, une lampe à arc au xénon est utilisée dans l’ISO 4892-2, une
lampe fluorescente UV dans l’ISO 4892-3 et une lampe à arc au carbone dans l’ISO 4892-4.
5.1.2 Le dispositif d’exposition doit permettre de positionner les éprouvettes et tout capteur concerné
de manière à assurer une irradiance uniforme de la source de rayonnement.
NOTE L’irradiance spectrale produite dans un dispositif de vieillissement accéléré artificiel est très
importante. Idéalement, il est attendu que l’irradiance spectrale relative produite par le dispositif soit très proche
de celle du rayonnement solaire, notamment dans la région UV de courte longueur d’onde. L’Annexe C fournit
des informations sur les principaux spectres solaires de référence qui peuvent servir à comparer l’irradiance
spectrale produite pendant l’exposition accélérée artificielle à celle du rayonnement solaire. Les parties suivantes
de la présente Norme internationale contiennent des exigences spécifiques à l’irradiance spectrale relative
produite dans les dispositifs décrits dans ces parties.
5.1.3 Le dispositif d’exposition doit être conçu de sorte que l’irradiance en tout emplacement de la
surface utilisée pour les expositions d’éprouvettes représente au moins 70 % de l’irradiance maximale
mesurée sur cette surface. Les modes opératoires permettant aux fabricants de dispositifs de mesurer
l’uniformité de l’irradiance sont exposés dans l’Annexe A.
NOTE L’uniformité de l’irradiance dans les dispositifs d’exposition dépend de différents facteurs, tels que les
dépôts susceptibles de se développer dans le système optique et sur les parois de l’enceinte. De plus, l’uniformité
de l’irradiance peut être affectée par le type et le nombre d’éprouvettes exposées. L’uniformité de l’irradiance
déclarée par le fabricant est valable pour un équipement neuf et des conditions de mesure bien définies.
5.1.4 Si l’irradiance minimale en tout point de la surface utilisée pour l’exposition des éprouvettes est
comprise entre 70 % et 90 % de l’irradiance maximale, les éprouvettes doivent être périodiquement
repositionnées pour réduire la variabilité de l’exposition énergétique. Le mode opératoire et le plan de
repositionnement doivent être approuvés par toutes les parties concernées.
NOTE La Référence [6] décrit plusieurs modes opératoires possibles, y compris le positionnement aléatoire
des répliques, qui peuvent être utilisés pour réduire la variabilité des contraintes d’exposition rencontrées par
les éprouvettes au cours de leur exposition.
5.1.5 Si l’irradiance en tout point de la surface utilisée pour l’exposition des éprouvettes est au
moins égale à 90 % de l’irradiance maximale, le repositionnement régulier des éprouvettes au cours
de l’exposition n’est pas nécessaire pour assurer une exposition énergétique uniforme. Bien que le
repositionnement régulier des éprouvettes puisse ne pas être nécessaire, il constitue néanmoins une
bonne méthode pour garantir que la variabilité des contraintes d’exposition rencontrées lors de la
période d’exposition est maintenue au minimum.
NOTE 1 Selon la sensibilité spécifique du matériau, le repositionnement régulier des éprouvettes constitue
une bonne méthode pour minimiser la variabilité des contraintes rencontrées au cours de l’exposition.
NOTE 2 Le placement aléatoire des répliques est également une bonne méthode pour réduire l’effet de toute
variabilité des conditions dans la surface d’exposition.
5.1.6 Les instructions du fabricant du dispositif concernant le remplacement des lampes et des filtres,
ainsi que le vieillissement prématuré des lampes et/ou filtres, doivent être suivies.
5.1.7 Un radiomètre conforme aux exigences exposées dans l’ISO 9370 peut être utilisé pour mesurer
l’irradiance E ou l’irradiance spectrale E , ainsi que l’exposition énergétique H ou l’exposition énergétique
λ
spectrale H dans le plan de la surface des éprouvettes.
λ
5.1.7.1 Lorsqu’il est utilisé, le radiomètre doit être monté de manière à recevoir le même rayonnement
que la surface des éprouvettes. S’il n’est pas positionné dans le plan des éprouvettes, il doit avoir un
champ de vision suffisamment large et doit être étalonné pour une irradiance par rapport à la distance
des éprouvettes. Le radiomètre doit être étalonné en utilisant une combinaison de filtres de source
lumineuse du même type que ceux qui seront utilisés pour les essais ou en appliquant un coefficient de
perte spectrale approprié. L’étalonnage doit être vérifié conformément aux instructions du fabricant de
l’instrument de mesure du rayonnement. Un étalonnage complet du radiomètre, traçable par rapport à
un organisme de normalisation radiométrique reconnu, doit être effectué au moins une fois par an. Des
étalonnages plus fréquents sont recommandés.
Pour les lampes fluorescentes UVB, les radiomètres de terrain doivent être étalonnés avec des lampes dont
la répartition spectrale énergétique est identique à celle des lampes qui seront utilisées pour les essais.
NOTE 1 La Référence [7] fournit des lignes directrices spécifiques pour l’étalonnage des radiomètres à l’aide
de spectroradiomètres. Cette méthode peut être utilisée pour étalonner le(s) radiomètre(s) des instruments.
NOTE 2 Voir l’ISO 9370 pour obtenir les définitions des radiomètres de terrain et de référence.
5.1.7.2 Lorsqu’elle est mesurée, l’irradiance dans la plage de longueurs d’ondes convenue entre toutes
les parties intéressées doit être mentionnée dans le rapport d’essai. Certains dispositifs prévoient le
mesurage de l’irradiance dans une plage de longueurs d’onde spécifique (par exemple, 300 nm à 400 nm
ou 300 nm à 800 nm), ou dans une bande passante étroite centrée sur une longueur d’onde unique
(340 nm, par exemple).
5.2 Température
5.2.1 La température superficielle des matériaux exposés dépend principalement de l’absorption du
rayonnement, de l’émissivité de l’éprouvette, de la conduction thermique au sein de l’éprouvette et de
la transmission de chaleur entre l’éprouvette et l’air ou le porte-éprouvettes. Étant donné qu’il n’est pas
pratique de surveiller la température superficielle d’éprouvettes individuelles, un capteur à panneau
noir est utilisé pour mesurer et contrôler la température dans l’enceinte d’exposition. Le panneau noir
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du capteur de température à surface noire doit être monté dans la surface d’exposition de l’éprouvette
de manière à être dans le même plan et avec la même orientation et à recevoir le même rayonnement
et être soumis aux mêmes conditions de refroidissement que la surface plane du panneau d’essai. Pour
les éprouvettes tridimensionnelles, le panneau noir doit être dans un plan et avec une orientation qui
représente le mieux la majorité de la surface concernée de l’éprouvette ou dans le plan de la surface
primaire concernée.
5.2.2 Deux types de capteurs thermiques à surface noire peuvent être utilisés: les thermomètres à
étalon noir (BST) et les thermomètres à panneau noir (BPT).
5.2.2.1 Les thermomètres à étalon noir se composent d’une tôle plane (plate) en acier inoxydable dont
l’épaisseur est comprise entre 0,5 et 1,2 mm. Les dimensions de longueur et de largeur types sont de
70 mm et 40 mm environ. La surface de cette plaque qui se trouve face à la source de rayonnement
doit être revêtue d’une couche noire ayant une bonne résistance au vieillissement. La plaque noire
revêtue ne doit pas refléter plus de 10 % de tout le rayonnement incident jusqu’à 2 500 nm. Un élément
thermosensible (sonde à résistance en platine, par exemple) doit être fixé au centre de la plaque, du
côté opposé à la source de rayonnement, de manière à assurer un bon contact thermique avec la plaque.
Ce côté de la plaque métallique doit être fixé à une plaque d’appui de 5 mm d’épaisseur composée de
poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) non chargé. Un petit espace suffisant pour maintenir la sonde à
résistance en platine doit être usiné sur la plaque d’appui en PVDF. La distance entre la sonde et cet
évidement de la plaque en PVDF doit être d’environ 1 mm. La longueur et la largeur de la plaque en
PVDF doivent être suffisantes pour éviter tout contact thermique métallique entre la plaque métallique
noire recouverte et le support de montage sur lequel elle est fixée. Les montures métalliques du
support du panneau noir isolé doivent se situer à au moins 4 mm des bords de la plaque métallique.
Les thermomètres à étalon noir dont la construction est différente sont admis tant que la température
indiquée par l’autre construction ne dépasse pas ± 1,0 °C de celle de la construction spécifiée à toute
température en état stable et aux réglages d’irradiance que le dispositif peut atteindre. En outre, le temps
nécessaire à une autre construction de thermomètre à étalon noir pour atteindre un état stable doit se
situer dans une limite de 10 % du temps nécessaire au thermomètre à étalon noir spécifié pour atteindre
cet état stable.
NOTE Les thermomètres à étalon noir sont parfois appelés «thermomètres à panneau noir isolés».
5.2.2.2 Les thermomètres à panneau noir se composent d’une plaque de métal plane (plate) résistant
à la corrosion. Les dimensions types sont d’environ 150 mm de longueur, 70 mm de largeur et 1 mm
d’épaisseur. La surface de cette plaque qui est dirigée vers la source de rayonnement doit être revêtue
d’une couche noire ayant une bonne résistance au vieillissement. La plaque noire revêtue ne doit pas
refléter plus de 10 % de tout le rayonnement incident jusqu’à 2 500 nm. Un élément thermosensible doit
être solidement fixé au centre de la surface exposée. Cet élément thermosensible peut être une sonde
bimétallique noire à cadran, un capteur à résistance, une thermistance ou un thermocouple. Le côté
arrière du panneau métallique doit être exposé à l’air libre.
NOTE 1 La géométrie de l’installation influe sur la stabilité des thermomètres à panneau noir car le
refroidissement par convection agit des deux côtés du panneau.
NOTE 2 Les thermomètres à panneau noir sont parfois appelés «thermomètres à panneau noir non isolés».
5.2.2.3 Sauf spécification contraire, les températures doivent être mesurées en utilisant l’une des
deux conceptions de thermomètre décrites ci-dessus. Si d’autres systèmes sont utilisés pour mesurer
la température de panneaux noirs ou blancs, la construction précise du panneau noir ou blanc doit être
mentionnée dans le rapport d’essai.
5.2.3 La température indiquée par le thermomètre à panneau ou étalon noir dépend de l’irradiance
de la source lumineuse de laboratoire, ainsi que de la température et de la vitesse de déplacement de
l’air dans l’enceinte d’exposition. Les températures du thermomètre à panneau noir correspondent
généralement à celles des revêtements noirs des panneaux métalliques dont le côté arrière est dépourvu
d’isolation thermique. Les températures du thermomètre à étalon noir correspondent généralement à
celles de la surface exposée des échantillons noirs à faible conductivité thermique. Dans les conditions
d’exposition types, la température indiquée par un thermomètre à étalon noir est de 3 °C à 12 °C plus
élevée que celle indiquée par un thermomètre à panneau noir. Cependant, il convient de déterminer, pour
chaque condition d’exposition, la différence réelle entre une température indiquée par un thermomètre
à panneau noir et une température mesurée avec un thermomètre à étalon noir. Dans la mesure où
les thermomètres à étalon noir sont isolés, leur temps de réponse aux variations de température est
légèrement supérieur à celui d’un thermomètre à panneau noir.
5.2.4 Avec une irradiance faible, la différence entre la température indiquée par un thermomètre à
panneau noir ou un thermomètre à étalon noir et la température réelle de l’éprouvette peut être infime.
Lorsque des sources de rayonnement qui émettent un très faible rayonnement infrarouge sont utilisées,
les différences de températures indiquées par les deux types de panneau noir ou entre les éprouvettes de
couleurs claire et sombre sont très faibles.
5.2.5 Afin d’évaluer la plage des températures superficielles des éprouvettes exposées et d’avoir
un meilleur contrôle de l’irradiance ou des conditions dans l’enceinte d’exposition, l’utilisation d’un
thermomètre à panneau ou étalon blanc est recommandée, parallèlement à celle d’un thermomètre à
panneau ou étalon noir. La construction du thermomètre à panneau ou étalon blanc doit être identique
à celle du thermomètre à panneau ou étalon noir correspondant, à l’exception de l’utilisation d’un
revêtement blanc ayant une bonne résistance au vieillissement. La réflexion du revêtement blanc doit
être d’au moins 60 % entre 450 nm et 800 nm et d’au moins 30 % entre 800 nm et 1 500 nm.
5.2.6 Les fabricants de dispositifs d’exposition doivent s’assurer que les dispositifs conçus pour
satisfaire aux exigences de la présente partie de l’ISO 4892 sont en mesure de satisfaire aux exigences
suivantes de contrôle de température du capteur de température noir ou blanc dans sa position de
fonctionnement prévue. Ces exigences s’appliquent dans des conditions d’équilibre.
Tableau 1 — Exigences pour la température de consigne du capteur de température noir ou
blanc à la position de fonctionnement prévue
Température de Écart de température admissible du capteur dans sa
consigne position de fonctionnement
≤ 70 °C ± 3 °C
> 70 °C ± 4 °C
5.2.7 Les fabricants de dispositifs d’exposition doivent s’assurer que les dispositifs conçus pour
satisfaire aux exigences de la présente partie de l’ISO 4892 sont en mesure de satisfaire aux exigences
suivantes de contrôle de température d’un capteur de température noir ou blanc placé dans une position
quelconque dans la surface d’exposition autorisée. Ces exigences s’appliquent dans des conditions
d’équilibre.
Tableau 2 — Exigences pour la température de consigne du capteur de température noir ou
blanc en une position quelconque dans la surface d’exposition autorisée
Écart de température admissible du capteur
Température de
lorsqu’il est placé à un endroit quelconque de la
consigne
surface d’exposition
≤ 70 °C ± 5 °C
> 70 °C ± 7 °C
NOTE Pour certains matériaux, des différences de vitesse de dégradation peuvent apparaître entre des
dispositifs fonctionnant dans les plages de températures admissibles. Un repositionnement régulier des
éprouvettes ou un positionnement aléatoire des répliques pendant l’exposition réduira la variabilité due aux
différences de température dans la surface d’exposition.
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5.2.8 Le rapport d’essai doit indiquer si un thermomètre à étalon ou panneau noir et si un thermomètre
à étalon ou panneau blanc a été utilisé.
NOTE Selon la conception spécifique du dispositif fourni par différents fabricants, des températures
différentes peuvent être indiquées par un seul type de thermomètre à étalon ou panneau noir.
5.2.9 Si la température de l’air à l’intérieur de l’enceinte d’exposition est mesurée, l’élément de
détection thermique doit être protégé de la source de rayonnement et de la vaporisation d’eau. La
température de l’air dans l’enceinte mesurée dans cette position peut être différente de celle relevée près
de la surface des éprouvettes exposées. Les fabr
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