ISO 4892-1:2024
(Main)Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 1: General guidance and requirements
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 1: General guidance and requirements
This document provides general guidance and requirements relevant to the selection and operation of the methods of exposure described in detail in subsequent parts of the ISO 4892 series. It also specifies general performance requirements for devices used for exposing plastics to laboratory light sources. Information regarding performance requirements is for producers of artificial accelerated weathering or artificial accelerated irradiation devices. This document also provides information on the interpretation of data from artificial accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures. More specific information about methods for determining the change in the properties of plastics after exposure and reporting these results is not part of this document.
Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 1: Lignes directrices générales et exigences
Le présent document fournit un guide général et des exigences pour la sélection et l’application des méthodes d’exposition détaillées dans les autres parties de la série ISO 4892. Il spécifie 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. Le présent document fournit également des informations sur l’interprétation des données issues des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle. Il ne contient pas d'informations plus spécifiques sur les méthodes de détermination des changements de propriétés des plastiques après exposition et de notification de ces résultats.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 4892-1
Fourth edition
Plastics — Methods of exposure to
2024-10
laboratory light sources —
Part 1:
General guidance and requirements
Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de
laboratoire —
Partie 1: Lignes directrices générales et exigences
Reference number
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Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 3
4.1 General .3
4.2 Significance . . .3
4.3 Use of accelerated tests with laboratory light sources .5
5 Requirements for laboratory exposure devices . 6
5.1 Irradiance .6
5.2 Temperature .7
5.3 Humidity and wetting .10
5.4 Other requirements for the exposure device .11
6 Test specimens .11
6.1 Form, shape and preparation .11
6.2 Number of test specimens . 12
6.3 Storage and conditioning . 12
7 Test conditions and procedure .13
7.1 Set points for exposure conditions . 13
7.2 Property measurements on test specimens.14
7.3 Sampling for intermediate and final evaluation .14
8 Periods of exposure and evaluation of test results. 14
8.1 General .14
8.2 Use of control materials .14
8.3 Use of results in specifications . 15
9 Test report .15
Annex A (normative) Procedures for measuring the irradiance uniformity in the specimen
exposure area .18
Annex B (informative) Factors that decrease the degree of correlation between artificial
accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures and actual-use
exposures .21
Annex C (informative) Solar spectral irradiance standards .24
Bibliography .27
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 6, Ageing,
chemical and environmental resistance, in collaboration with the European Committee for Standardization
(CEN) Technical Committee CEN/TC 249, Plastics, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 4892-1:2016), which has been technically
revised.
The main changes are as follows:
— the definition of file specimen (see 3.2) and weathering reference material (see 3.5) have been clarified
and Notes to entry have been added;
— definition and Notes to entry of artificial accelerated weathering (see 3.3) and artificial accelerated
irradiation (see 3.4) have been clarified;
— new terms, definitions and Notes to entry have been added for black-panel thermometer (see 3.7), black-
standard thermometer (see 3.8), white-panel thermometer (see 3.9), and white-standard thermometer
(see 3.10);
— reference to ISO/TR 18486 has been added under 4.2.4;
— calibration requirements have been clarified in 5.1.7, 5.2.8, 5.2.9, 5.3.6;
— requirements regarding black-panel thermometer, black-standard thermometer, white-panel
thermometer, and white-standard thermometer in 5.2 and Table 2 have been clarified;
— reference to ISO 23741 has been added in 5.3.1;
— new subclause 7.3 “Sampling for intermediate and final evaluation” has been added;
— requirements for the test report have been updated;
— reference to CIE 85 in Annex C has been updated to CIE 241.
iv
A list of all parts in the ISO 4892 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
Plastics are often used outdoors or in indoor locations where they are exposed to solar radiation or to
window-glass-filtered solar radiation for long periods. It is therefore very important to determine the
effects of solar radiation, heat, moisture and other climatic stresses on the colour and other properties of
plastics. Outdoor exposures to solar radiation and to solar radiation filtered by window glass are described
[1]
in ISO 877 (all parts) . However, it is often necessary to rapidly determine the effects of radiation, heat and
moisture on the physical, chemical and optical properties of plastics with artificial accelerated weathering
or artificial accelerated irradiation exposures that use specific laboratory light sources. Exposures in these
laboratory devices are conducted under more controlled conditions than found in natural environments and
are intended to accelerate eventual polymer degradation and product failures.
Relating results from accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures to those
obtained in actual-use conditions is difficult because of variability in both types of exposure and because
laboratory tests never reproduce exactly all the exposure stresses experienced by plastics exposed in
actual-use conditions. No single laboratory exposure test can be specified as a total simulation of actual-use
exposures.
The relative durability of materials in actual-use exposures can be very different depending on the location
of the exposure because of differences in UV radiation, time of wetness, temperature, pollutants and other
factors. Therefore, even if results from specific accelerated weathering or artificial accelerated irradiation
exposures are found to be useful for comparing the relative durability of materials exposed in a particular
outdoor location or in particular actual-use conditions, it cannot be assumed that they will be useful for
determining the relative durability of materials exposed in a different outdoor location or in different actual-
use conditions.
vi
International Standard ISO 4892-1:2024(en)
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources —
Part 1:
General guidance and requirements
1 Scope
This document provides general guidance and requirements relevant to the selection and operation of the
methods of exposure described in detail in subsequent parts of the ISO 4892 series. It also specifies general
performance requirements for devices used for exposing plastics to laboratory light sources. Information
regarding performance requirements is for producers of artificial accelerated weathering or artificial
accelerated irradiation devices.
This document also provides information on the interpretation of data from artificial accelerated weathering
or artificial accelerated irradiation exposures. More specific information about methods for determining the
change in the properties of plastics after exposure and reporting these results is not part of this document.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining
ISO 4582, Plastics — Determination of changes in colour and variations in properties after exposure to glass-
filtered solar radiation, natural weathering or laboratory radiation sources
ISO 4892-2, Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 2: Xenon-arc lamps
ISO 4892-3, Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 3: Fluorescent UV lamps
ISO 4892-4, Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 4: Open-flame carbon-arc lamps
ISO 9370, Plastics — Instrumental determination of radiant exposure in weathering tests — General guidance
and basic test method
ASTM G113, Standard terminology relating to natural and artificial weathering tests of nonmetallic materials
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ASTM G113 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
control material
material which is of similar composition and construction to the test material and
which is exposed at the same time for comparison with the test material
Note 1 to entry: An example of the use of a control material would be when a formulation different from one currently
being used is being evaluated. In that case, the control material would be the plastic made with the original formulation.
Note 2 to entry: A control material is sometimes referred to as control.
3.2
file specimen
portion of the material to be tested which is stored under conditions likely to cause minimal material
degradation
Note 1 to entry: These are typically dark, dry and temperate conditions.
Note 2 to entry: The file specimen is used for comparison between the exposed and unexposed states.
3.3
artificial accelerated weathering
exposure of a material in a laboratory device intended to simulate outdoor ageing faster by radiation,
temperature, and moisture, typically including liquid water
Note 1 to entry: These exposures are typically using a laboratory light source intended to simulate outdoor conditions
in an attempt to produce more rapidly the same changes that occur when the material is used in an outdoor
environment.
Note 2 to entry: The conditions can be cyclic and intensified compared with those encountered in outdoor exposure.
Note 3 to entry: The device can include means for control and/or monitoring of the light source and other weathering
parameters. It may also include exposure to special conditions, such as acid spray to simulate the effect of air pollution.
3.4
artificial accelerated irradiation
exposure of a material to a light source in a laboratory device intended to simulate ageing faster by radiation,
temperature, and moisture, typically only in the form of relative humidity, but without liquid water
Note 1 to entry: These exposures are typically using a laboratory light source intended to simulate window-glass-
filtered solar radiation or radiation from interior lighting sources in an attempt to produce more rapidly the same
changes that occur when the material is used in an indoor environment.
Note 2 to entry: These exposures are commonly referred to as fading or lightfastness tests.
3.5
weathering reference material
material of known performance when exposed to solar radiation, heat and moisture
Note 1 to entry: Weathering reference materials are used for weathering and irradiation testing.
3.6
reference specimen
portion of the weathering reference material that is to be exposed
3.7
black-panel thermometer
BPT
flat, black coated metal plate which is exposed to radiation, with a temperature sensor attached to the front
centre of the exposed surface
Note 1 to entry: The intention is to mimic the thermal conditions of a coated black metal panel. The measured
temperature depends on heat fluxes by short and long wavelength radiation and convection on the front side and the
rear side of the panel.
Note 2 to entry: The BPT provides a measure for the reference surface temperature of irradiated surfaces. The BPT
will typically show lower temperatures than the black-standard thermometer under the same conditions.
Note 3 to entry: Black-panel thermometers are sometimes referred to as uninsulated black-panel thermometers.
3.8
black-standard thermometer
BST
flat, black coated metal plate which is exposed to radiation, with a thermal insulation on the backside and
the temperature sensor is attached to the rear centre of the exposed plate and between metal plate and
insulation
Note 1 to entry: The intention is to mimic the thermal conditions of a common black polymer specimen. The measured
temperature depends on heat fluxes by short and long wavelength radiation and convection on the frontside of the
panel only.
Note 2 to entry: The BST will show one of the highest temperatures in the specimen plane.
Note 3 to entry: Black-standard thermometers are sometimes referred to as insulated black-panel thermometers.
3.9
white-panel thermometer
WPT
flat, white coated metal plate which is exposed to radiation, with a temperature sensor attached to the front
centre of the exposed surface
Note 1 to entry: The intention is to mimic the thermal conditions of a coated white metal panel. The measured
temperature depends on heat fluxes by short and long wavelength radiation and convection on the front side and the
rear side of the panel.
Note 2 to entry: The WPT provides a measure for the reference surface temperature of irradiated surfaces. The WPT
will typically show lower temperatures than the white-standard thermometer.
3.10
white-standard thermometer
WST
flat, white coated metal plate which is exposed to radiation, with a thermal insulation on the backside and
the temperature sensor is attached to the rear centre of the exposed plate and between metal plate and
insulation
Note 1 to entry: The intention is to mimic the thermal conditions of a common white polymer specimen. The measured
temperature depends on heat fluxes by short and long wave radiation and convection on the frontside of the panel
only.
4 Principle
4.1 General
Specimens of the samples to be tested are exposed to laboratory light sources under controlled environmental
conditions. The methods described include the requirements which shall be met for the measurement of the
irradiance and radiant exposure in the plane of the specimen, the temperature of specified white and black
surface thermometers, the chamber air temperature and the relative humidity.
NOTE In this document, the term “light source” refers to radiation sources that emit UV radiation, visible
radiation, infrared radiation or any combination of these types of radiation.
4.2 Significance
4.2.1 When conducting exposures in devices that use laboratory light sources, it is important to consider
how well the accelerated-test conditions simulate the actual-use environment for the plastic being tested. In
addition, it is essential to consider the effects of variability in both the accelerated test and actual exposures
when setting up exposure experiments and when interpreting the results from artificial accelerated
weathering or artificial accelerated irradiation exposures.
4.2.2 No laboratory exposure test can be specified as a total simulation of actual-use conditions. Results
obtained from artificial accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures can be
considered as representative of actual-use exposures only when the degree of rank correlation has been
established for the specific materials being tested and when the type and mechanism of degradation are the
same. The relative durability of materials in actual-use conditions can be different depending on location
because of differences in UV radiation, time of wetness, relative humidity, temperature, pollutants and other
factors. Therefore, even if results from a specific exposure test conducted in accordance with any of the
parts of ISO 4892 are found to be useful for comparing the relative durability of materials exposed in a
particular environment, it cannot be assumed that they will be useful for determining the relative durability
of the same materials in a different environment.
4.2.3 A specific exposure duration or radiant exposure in an artificial accelerated weathering or artificial
accelerated irradiation exposure cannot generally be correlated to a defined duration under end use
conditions. It is therefore incorrect to assign a general acceleration factor valid for all materials. Such an
acceleration factor cannot be general for the following reasons.
a) Acceleration factors are material-dependent and can be significantly different for each material and for
different formulations of the same material.
b) Variability in the rate of degradation in both actual-use and artificial accelerated weathering or artificial
accelerated irradiation exposures can have a significant effect on the calculated acceleration factor.
c) Acceleration factors calculated based on the ratio of irradiance between a laboratory light source and
solar radiation (even when identical passbands are used) do not take into consideration the effects of
temperature, moisture and differences in relative spectral irradiance between the laboratory light
source and solar radiation.
NOTE Acceleration factors determined for a specific formulation of a material are valid, but only if they are
based on data from a sufficient number of separate exterior or indoor environmental tests and artificial accelerated
weathering or artificial accelerated irradiation exposures. Results used to relate times to failure or to a specified
property change in each exposure can be analysed using statistical methods. An example of a statistical analysis using
multiple laboratory and actual exposures to calculate an acceleration factor is described in Reference [2].
4.2.4 There are a number of factors that can decrease the degree of correlation between accelerated tests
using laboratory light sources and exterior exposures (more specific information on how each factor can
alter the stability ranking of materials is given in Annex B):
a) differences in the relative spectral irradiance of the laboratory light source and solar radiation;
[3]
NOTE ISO/TR 18486 provides information to compare a laboratory light source to a reference solar
spectrum.
b) irradiance levels higher than those experienced in actual-use conditions;
c) exposure cycles that use continuous exposure to radiation from a laboratory light source without any
dark periods;
d) specimen temperatures higher than those in actual conditions;
e) exposure conditions that produce unrealistic temperature differences between light- and dark-coloured
specimens;
f) exposure conditions that produce very frequent cycling between high and low specimen temperatures,
or that produce unrealistic thermal shock;
g) unrealistic levels of moisture in the accelerated test compared with actual-use conditions;
h) absence of biological agents, pollutants or acidic precipitation or condensation.
4.3 Use of accelerated tests with laboratory light sources
4.3.1 Results from artificial accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures
conducted in accordance with any of the parts of ISO 4892 are best used to compare the relative performance
of materials. Comparisons between materials are best made when the materials are tested at the same time
under the same conditions in the same exposure device. Results can be expressed by comparing the exposure
time or radiant exposure necessary to reduce the level of a characteristic property to some specified level. A
common application of this is a test conducted to establish that the level of quality of different batches does
not vary from that of a control of known performance.
4.3.1.1 It is strongly recommended that at least one control be exposed with each test for the purpose of
comparing the performance of the test materials to that of the control. The control material should be of
similar composition and construction and be chosen so that its failure modes are the same as that of the
material being tested. It is preferable to use two controls, one with relatively good durability and one with
relatively poor durability.
4.3.1.2 Sufficient replicates of each control and each test material being evaluated are necessary in order
to allow statistical evaluation of the results. Unless otherwise specified, use a minimum of three replicates
for all test and control materials. When material properties are measured using destructive tests, a separate
set of specimens is needed for each exposure period.
4.3.2 In some specification tests, test materials are exposed at the same time as a weathering reference
material (e.g. blue wool test fabric). The property or properties of the test material are measured after a
defined property of the weathering reference material reaches a specified level. If the weathering reference
material differs in composition from the test material, it can be insensitive to exposure stresses that produce
failure in the test material or it can be very sensitive to an exposure stress that has very little effect on the
test material. If that is the case, the variability in results for the weathering reference material may be very
different from that for the test material. Different sensitivities of the weathering reference material and the
test material can produce misleading results when the weathering reference material is used as a control or
to determine the length of the exposure period.
NOTE Weathering reference materials can also be used to monitor the consistency of the operating conditions
in an exposure test. Information about the selection and characterization of weathering reference materials used for
this purpose can be found in Reference [4]. Reference [5] describes a procedure which uses the change in the carbonyl
index of a specific polyethylene weathering reference material to monitor conditions in both natural weathering and
artificial accelerated weathering exposures.
4.3.3 In some specification tests, properties of test specimens are evaluated after a specific exposure
time or radiant exposure using a test cycle with a prescribed set of conditions. Results from any accelerated
exposure test conducted in accordance with any of the parts of ISO 4892 should not be used to make a “pass/
fail” decision for materials, based on the level of a specific property after a specific exposure time or radiant
exposure, unless the combined reproducibility of the effects of a particular exposure cycle and property
measurement method has been established.
5 Requirements for laboratory exposure devices
5.1 Irradiance
5.1.1 Laboratory light sources are used to provide irradiance for the test specimens. In ISO 4892-2, xenon-
arc lamps are used to provide the irradiance for the specimens, in ISO 4892-3 fluorescent UV lamps and in
ISO 4892-4 open-flame sunshine carbon-arc lamps.
If necessary, optical filters are used to adjust the spectral irradiance or irradiance bandpass provided by an
artificial light source to a desired spectral irradiance such as CIE 241, CIE-H1 (see Annex C) especially for
wavelengths below the targeted UV-cut-on.
NOTE The spectral irradiance produced in an artificial accelerated weathering device is very important. Ideally,
the relative spectral irradiance produced by the device is expected to be a very close match to that of solar radiation,
especially in the short-wavelength UV region [see NOTE in 4.2.4. a)]. Annex C provides information about important
benchmark solar spectra that can be used for comparing the spectral irradiance produced in the artificial accelerated
exposure to that for solar radiation. Subsequent parts of the ISO 4892 series contain specific requirements for the
relative spectral irradiance produced in the devices described in those parts.
5.1.2 The exposure device shall provide for placement of specimens and any designated sensing devices in
positions that allow uniform irradiance from the light source.
5.1.3 Exposure devices shall be designed such that the irradiance at any location in the area used for
specimen exposures is at least 70 % of the maximum irradiance measured in this area. The manufacturers
of exposure devices shall follow the procedures for measuring irradiance uniformity given in Annex A.
NOTE The irradiance uniformity in exposure devices depends on apparatus design and several other factors,
such as deposits that can develop on the optical system and chamber walls. In addition, irradiance uniformity can be
affected by the type of specimen and the number of specimens being exposed. The irradiance uniformity as guaranteed
by the manufacturer is valid for new equipment and well-defined measuring conditions.
5.1.4 If the minimum irradiance at any position in the area used for specimen exposure is between 70 %
and 90 % of the maximum irradiance, specimens shall be periodically repositioned to reduce the variability
in radiant exposure. The repositioning procedure and schedule shall be agreed upon by all interested
parties.
NOTE Reference [6] describes several possible procedures, including random positioning of replicate specimens,
that can be used to reduce the variability in exposure stresses experienced by specimens during exposure.
5.1.5 If the irradiance at any position in the area used for specimen exposure is at least 90 % of the
maximum irradiance, it is not necessary to use periodic repositioning of the specimens during exposure to
ensure uniform radiant exposure.
NOTE 1 Depending on the specific sensitivity of the material, periodic repositioning of the specimens is good
practice to minimize variability in stresses experienced during the exposure.
NOTE 2 Random placement of replicate specimens is also good practice to reduce the effect of any variability in the
conditions within the exposure area.
5.1.6 Follow the device manufacturer’s instructions for lamp and filter replacement and for pre-ageing of
lamps and/or filters.
5.1.7 A radiometer integrated in the laboratory exposure device that conforms with the requirements
outlined in ISO 9370 may be used to measure the irradiance, E, or spectral irradiance, E , and the radiant
λ
exposure, H, or spectral radiant exposure, H , in the plane of the specimen surface.
λ
NOTE ISO 9370 specifies calibration checks of the radiometer integrated in the laboratory exposure device on a
"frequent" basis.
If used, this radiometer shall be formally calibrated according to ISO 9370 and adjusted at least annually,
either by an accredited laboratory, or manufacturer. Alternatively, a calibrated reference radiometer can be
used to periodically verify whether the radiometer integrated in the laboratory exposure device’s status is
still acceptable.
5.1.7.1 If used, the radiometer integrated in the laboratory exposure device shall be mounted so that it
receives the same radiation as the specimen surface. If it is not positioned in the specimen plane, it shall have
a sufficiently wide field of view and be calibrated for irradiance at the specimen distance. The radiometer
integrated in the laboratory exposure device shall be calibrated using a light source or a light source/optical
filter combination of the same type that will be used for testing or an appropriate spectral mismatch factor
has been taken into account. The calibration shall be checked in accordance with the radiation measuring
instrument manufacturer’s instructions.
A calibration of the laboratory exposure device’s irradiance control system, if used, shall be conducted
regularly. The recommended recalibration procedure and intervals can be provided by the equipment
[7]
manufacturer. ISO 10012 provides information for setting the calibration interval. When none of this
information is available, it is recommended to perform a calibration once a year. In any case, the recalibration
intervals shall be justified and documented.
This calibration shall be traceable to a recognized radiometric standards body. More frequent calibrations
are recommended.
NOTE 1 Reference [8] provides specific guidance on the calibration of radiometers using spectroradiometers. This
method can be used to calibrate the instrument radiometer(s).
NOTE 2 Refer to ISO 9370 for definitions of field and reference radiometers.
5.1.7.2 When measured, the irradiance in the wavelength range agreed upon by all interested parties
shall be reported. Some types of device provide for measuring irradiance in a specific wavelength range (e.g.
300 nm to 400 nm or 300 nm to 800 nm) or in a narrow passband that is centred around a single wavelength
(e.g. 340 nm or 420 nm).
5.2 Temperature
5.2.1 The surface temperature of irradiated polymers depends primarily on the heat fluxes by absorbed
and emitted radiation, by convection and by thermal conduction within the specimen. Since it is not practical
to monitor the surface temperature of individual test specimens, a specified black surface thermometer is
used to measure and control the thermal conditions at this specific reference surface in the specimen plane.
The conditions within the weathering device, including the air flow, depend on the choice of this surface
thermometer. The black surface temperature sensor shall be mounted within the specimen exposure area
so that it is in the same plane and orientation and receives the same radiation as a flat test specimen surface.
For three-dimensional specimens, the black surface thermometer shall be in a plane and orientation that
best represents the majority of the specimen surface of interest or at the plane of the primary surface of
interest. The black surface thermometer is intended to approximate the highest temperature experienced
by test specimens in the specimen plane.
5.2.2 Two types of black surface temperature sensors may be used: black-standard thermometer (BST)
and black-panel thermometer (BPT).
5.2.2.1 Black-standard thermometers, consisting of a plane (flat) stainless-steel plate with a thickness of
0,5 mm to 1,2 mm. A typical length and width is about 70 mm by 40 mm. The irradiated surface of this plate
shall be coated with a black layer which has good resistance to ageing. The coated black plate shall reflect
no more than 10 % of all incident flux up to 2 500 nm. A thermally sensitive element such as a platinum
resistance sensor shall be attached to the centre of the plate, in good thermal contact with the plate, on the
side opposite the light source. This side of the metal plate shall be attached to a 5 mm thick base plate made
of unfilled poly(vinylidene fluoride) (PVDF). A small space sufficient to hold the platinum resistance sensor
shall be machined in the PVDF base plate. The distance between the sensor and this recess in the PVDF plate
shall be about 1 mm. The length and width of the PVDF plate shall be sufficient so that no metal-to-metal
thermal contact exists between the black-coated metal plate and the mounting holder into which it is fitted.
The metal mounts of the holder of the insulated black plate shall be at least 4 mm from the edges of the metal
plate.
NOTE 1 Black-standard thermometers are sometimes referred to as insulated black-panel thermometers. Insulated
black-panel thermometers with temperature sensitive element attached on the irradiated side of the panel do not fall
under the definition of black standard thermometers.
NOTE 2 The black standard thermometer represents the thermal behaviour of a sample with low thermal
conductivity such as a dark, opaque polymer.
5.2.2.2 Black-panel thermometers, consisting of a plane (flat) metal plate that is resistant to corrosion.
Typical dimensions are about 150 mm long, 70 mm wide and 1 mm thick. The surface of this plate that faces
the light source shall be coated with a black layer which has good resistance to ageing. The coated black
plate shall reflect no more than 10 % of all incident flux up to 2 500 nm. A thermally sensitive element shall
be firmly attached to the centre of the exposed surface. This thermally sensitive element can be a black-
coated stem-type bimetallic dial sensor, a resistance-based sensor, a thermistor or a thermocouple. The back
side of the metal plate shall be open to the chamber or ambient atmosphere.
NOTE 1 Black-panel thermometers are sometimes referred to as uninsulated black-panel thermometers.
NOTE 2 The black panel thermometer represents the thermal behaviour of a sample with high thermal conductivity,
such as a dark coating on a metal substrate.
NOTE 3 As convection cooling acts from both sides, installation geometry influences the stability and the
temperature reading of black panel thermometers.
NOTE 4 Because a black panel thermometer is highly thermally conductive, temperature readings can be affected
significantly by conditions on its rear side, e.g. if the rear side is metallic or black coated.
5.2.2.3 Black-surface thermometers which differ in construction from that specified in 5.2.2.1 are
permitted, as long as the temperature indicated by the alternative construction is within ±1,0 °C of that of
the specified construction at all steady-state temperature and irradiance settings in the test cycle being
performed. In addition, the time needed for an alternative black-surface thermometer to reach the steady-
state shall be ±10 % of the time needed for the specified black-standard thermometer to reach the steady-
state. In case of Xenon- and carbon-arc lamps it is recommended to use black-panel and black-standard
sensors according to the definitions given in 3.7 and 3.8, respectively.
5.2.2.4 Unless otherwise specified, temperatures shall be measured using either of the thermometer
designs described above. If other means are used to measure the temperature of black or white panels, the
exact construction of the black or white panel shall be included in the test report.
NOTE 1 The temperature indicated by the black-panel or black-standard thermometer depends on the irradiance
produced by the laboratory light source/filter combination and the temperature and speed of the air moving on the
frontside and the backside of the sensor. Black-panel temperatures generally correspond to those for dark coatings
on metal panels without thermal insulation on the rear side. Black-standard thermometer temperatures generally
correspond to those for the exposed surface of dark samples with poor thermal conductivity. At conditions used in
typical exposures, the temperature indicated by a black-standard thermometer will be 3 °C to 12 °C higher than that
indicated by a black-panel thermometer.
If the actual difference between black-panel temperature and black-standard temperature needs to be
measured, this shall be done for each step in a given test cycle.
NOTE 2 Because black-standard thermometers are insulated, their response time for temperature changes is
slightly slower than for a black-panel thermometer.
NOTE 3 At low irradiance levels, the difference between the temperature indicated by a black-panel or black-
standard thermometer and the real specimen temperature can be small. When light sources that emit very little
infrared and visible radiation are used, there will generally be only very small differences in the temperatures
between light- and dark-coloured specimens with same thermal properties.
5.2.3 In order to evaluate the range of surface temperatures of the exposed specimens and to better
control the irradiance or the conditions in the exposure chamber, the use of a white-panel or white-standard
thermometer, in addition to the black-panel or black-standard thermometer, is recommended. The white-
panel or white-standard thermometer shall be constructed in the same way as the corresponding black-
panel or black-standard thermometer, except for the use of a white coating with a good resistance to ageing.
The reflectance of the white coating shall
...
Norme
internationale
ISO 4892-1
Quatrième édition
Plastiques — Méthodes d'exposition
2024-10
à des sources lumineuses de
laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales et
exigences
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources —
Part 1: General guidance and requirements
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 4
4.1 Généralités .4
4.2 Portée des essais .4
4.3 Utilisation d’essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire.5
5 Exigences relatives aux dispositifs d’exposition en laboratoire. 6
5.1 Irradiance .6
5.2 Température .8
5.3 Humidité et mouillage . .10
5.4 Autres exigences relatives aux dispositifs d’exposition .11
6 Éprouvettes.12
6.1 Nature, forme et préparation . 12
6.2 Nombre d’éprouvettes . 13
6.3 Stockage et conditionnement . 13
7 Conditions d’essai et mode opératoire . 14
7.1 Valeurs de consigne pour les conditions d’exposition .14
7.2 Mesurages de propriétés sur les éprouvettes .14
7.3 Échantillonnage pour l’évaluation intermédiaire et finale . 15
8 Périodes d’exposition et évaluation des résultats d’essai .15
8.1 Généralités . 15
8.2 Utilisation de matériaux de contrôle . 15
8.3 Utilisation des résultats dans les spécifications .16
9 Rapport d’essai .16
Annexe A (normative) Modes opératoires pour mesurer l’uniformité de l’irradiance sur la
surface d’exposition de l’éprouvette . 19
Annexe B (informative) Facteurs diminuant le degré de corrélation entre les essais de
vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle et les expositions
en conditions d’utilisation réelles .22
Annexe C (informative) Normes d’irradiance spectrale solaire .25
Bibliographie .28
iii
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’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de
tout droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO n’avait pas
reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse
www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de brevet.
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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 6,
Vieillissement et résistance aux agents chimiques et environnants, en collaboration avec le comité technique
CEN/TC 249, Plastiques, du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de
coopération technique entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 4892-1:2016), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— clarification des définitions pour l’éprouvette témoin (voir 3.2) et pour le matériau de référence (voir 3.5)
et ajout de Notes à l’article;
— clarification des définitions et des Notes à l’article pour le vieillissement accéléré artificiel (voir 3.3) et
l’irradiation artificielle accélérée (voir 3.4);
— ajouts de nouveaux termes, définitions et Notes à l’article pour le thermomètre à panneau noir (voir 3.7),
le thermomètre à étalon noir (voir 3.8), le thermomètre à panneau blanc (voir 3.9) et le thermomètre à
étalon blanc (voir 3.10);
— ajout de la référence à l’ISO/TR 18486 en 4.2.4;
— clarification des exigences d’étalonnage en 5.1.7, 5.2.8, 5.2.9, 5.3.6;
— clarification des exigences concernant le thermomètre à panneau noir, le thermomètre à étalon noir, le
thermomètre à panneau blanc et le thermomètre à étalon blanc en 5.2 et dans le Tableau 2;
— ajout de la référence à l’ISO 23741 en 5.3.1;
iv
— ajout de 7.3 «Échantillonnage pour l’évaluation intermédiaire et finale»;
— mise à jour des exigences pour le rapport d’essai;
— mise à jour de la référence CIE 85 en CIE 241 dans l’Annexe C.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 4892 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
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 en extérieur au rayonnement solaire
[1]
et au rayonnement solaire derrière une vitre en verre sont décrits dans l’ISO 877 (toutes les parties) .
Cependant, il est souvent nécessaire de déterminer rapidement les effets du rayonnement, 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’expositions 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 durée d’exposition à
l’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.
vi
Norme internationale ISO 4892-1:2024(fr)
Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources
lumineuses de laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales et exigences
1 Domaine d’application
Le présent document fournit un guide général et des exigences pour la sélection et l’application des méthodes
d’exposition détaillées dans les autres parties de la série ISO 4892. Il spécifie 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.
Le présent document fournit également des informations sur l’interprétation des données issues des essais
de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle. Il ne contient pas d'informations
plus spécifiques sur les méthodes de détermination des changements de propriétés des plastiques après
exposition et de notification de ces résultats.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. 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 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
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
ASTM G113, Standard terminology relating to natural and artificial weathering tests of nonmetallic materials
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ASTM G113 ainsi que les suivants
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
matériau de contrôle
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.
Note 2 à l'article: En anglais, un matériau de contrôle est parfois appelé «control».
3.2
éprouvette témoin
partie du matériau à soumettre à l’essai conservée dans des conditions susceptibles de causer une
dégradation minimale du matériau
Note 1 à l'article: Il s’agit généralement de conditions dans l’obscurité, dans un endroit sec et dans un climat tempéré.
Note 2 à l'article: L’éprouvette témoin est utilisée pour comparer les états exposé et non exposé.
3.3
vieillissement accéléré artificiel
exposition d’un matériau dans un dispositif de laboratoire destiné à simuler le vieillissement extérieur
accéléré au moyen d’un rayonnement, de la température et de l’humidité, généralement en incluant de l’eau
liquide
Note 1 à l'article: Ces expositions utilisent généralement une source lumineuse de laboratoire destinée à simuler les
conditions extérieures afin de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux qui ont lieu lorsque le
matériau est utilisé dans un environnement extérieur.
Note 2 à l'article: Les conditions peuvent être cycliques et intensifiées comparées à celles rencontrées dans une
exposition en extérieur.
Note 3 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 inclure une exposition à des conditions spéciales, telles
qu’une vaporisation d’acide pour simuler l’effet de la pollution de l’air.
3.4
irradiation artificielle accélérée
exposition d’un matériau à une source lumineuse dans un dispositif de laboratoire destiné à simuler
le vieillissement extérieur accéléré au moyen d’un rayonnement, de la température et de l’humidité,
généralement seulement sous la forme d’une humidité relative, mais sans eau liquide
Note 1 à l'article: Ces expositions utilisent généralement une source lumineuse de laboratoire pour simuler le
rayonnement solaire derrière une vitre en verre ou le rayonnement à partir de sources d’éclairage intérieures afin
de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux qui ont lieu lorsque le matériau est utilisé dans un
environnement intérieur.
Note 2 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 lorsqu'il est exposé au rayonnement solaire, à la chaleur et à l'humidité
Note 1 à l'article: Les matériaux de référence sont utilisés pour les essais de vieillissement et d’irradiation.
3.6
éprouvette de référence
partie du matériau de référence devant être soumise à une exposition
3.7
thermomètre à panneau noir
BPT
plaque métallique plane à revêtement noir qui est exposée à un rayonnement, avec un capteur de température
fixé au centre à l’avant de la surface exposée
Note 1 à l'article: L’objectif est de reproduire les conditions thermiques d’un panneau métallique noir revêtu. La
température mesurée dépend des flux thermiques par rayonnement de courte ou longue longueur d’onde et de la
convection sur la face avant et la face arrière du panneau.
Note 2 à l'article: Le BPT fournit une mesure de la température superficielle de référence des surfaces irradiées. Le
BPT va généralement indiquer des températures inférieures à celles d’un thermomètre à étalon noir dans les mêmes
conditions.
Note 3 à l'article: Les thermomètres à panneau noir sont parfois appelés «thermomètres à panneau noir non isolés».
3.8
thermomètre à étalon noir
BST
plaque métallique plane à revêtement noir qui est exposée à un rayonnement, avec une isolation thermique
sur la face arrière et un capteur de température fixé au centre à l’arrière de la plaque exposée et entre la
plaque métallique et l’isolation
Note 1 à l'article: L’objectif est de reproduire les conditions thermiques d’une éprouvette en polymère noir courante.
La température mesurée dépend des flux thermiques par rayonnement de courte ou longue longueur d’onde et de la
convection sur la face avant du panneau uniquement.
Note 2 à l'article: Le BST va indiquer l’une des températures les plus élevées dans le plan de l’éprouvette.
Note 3 à l'article: Les thermomètres à étalon noir sont parfois appelés «thermomètres à panneau noir isolés».
3.9
thermomètre à panneau blanc
WPT
plaque métallique plane à revêtement blanc qui est exposée à un rayonnement, avec un capteur de
température fixé au centre à l’avant de la surface exposée
Note 1 à l'article: L’objectif est de reproduire les conditions thermiques d’un panneau métallique blanc revêtu. La
température mesurée dépend des flux thermiques par rayonnement de courte ou longue longueur d’onde et de la
convection sur la face avant et la face arrière du panneau.
Note 2 à l'article: Le WPT fournit une mesure de la température superficielle de référence des surfaces irradiées. Le
WPT va généralement indiquer des températures inférieures à celles d’un thermomètre à étalon blanc.
3.10
thermomètre à étalon blanc
WST
plaque métallique plane à revêtement blanc qui est exposée à un rayonnement, avec une isolation thermique
sur la face arrière et un capteur de température fixé au centre à l’arrière de la plaque exposée et entre la
plaque métallique et l’isolation
Note 1 à l'article: L’objectif est de reproduire les conditions thermiques d’une éprouvette en polymère blanc courante.
La température mesurée dépend des flux thermiques par rayonnement de courte ou longue longueur d’onde et de la
convection sur la face avant du panneau uniquement.
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 thermomètres à surface blanche et noire spécifiés, de la température de l’air à l’intérieur de l’enceinte et
de l’humidité relative.
NOTE Dans le présent document, 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.
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 différente en fonction de leur
emplacement en raison de différences de rayonnement UV, 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 l’ISO 4892 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 Une durée d'exposition spécifique ou une exposition énergétique dans un essai de vieillissement
accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle ne peut généralement pas être corrélée à une durée
définie dans les conditions d'utilisation finale. Il est donc incorrect d'attribuer un facteur d'accélération
général valable pour tous les matériaux. Un tel facteur d'accélération ne peut être général pour les raisons
suivantes.
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 données 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. Les résultats
utilisés pour relier le temps à la défaillance ou à un changement de propriété spécifié dans chaque exposition peuvent
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 [2].
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’irradiance spectrale relative entre la source lumineuse de laboratoire et le
rayonnement solaire;
[3]
NOTE L’ISO/TR 18486 fournit des informations pour comparer une source lumineuse de laboratoire à un
spectre solaire de référence.
b) les niveaux d’irradiance supérieurs à ceux constatés en 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 l’ISO 4892 pour comparer la performance
relative des matériaux. Il vaut mieux réaliser les comparaisons entre matériaux lorsque ces matériaux
font conjointement l’objet d’un essai dans les mêmes conditions, 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 (tissu témoin en laine bleue, par exemple). La (les) propriété(s) du 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 être insensible
à des contraintes d’exposition qui engendrent une défaillance du matériau d’essai ou être très sensible à
une contrainte d’exposition ayant un effet limité sur le matériau d’essai. Si c’est le cas, la variabilité des
résultats obtenus pour le matériau de référence peut être très différente de celle du matériau d’essai. Des
sensibilités différentes 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 Des matériaux de référence 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 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 l’ISO 4892 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, des lampes à arc au xénon sont utilisées dans l’ISO 4892-2, des lampes
fluorescentes UV dans l’ISO 4892-3 et des lampes à arc au carbone à flamme nue dans l’ISO 4892-4.
Si nécessaire, des filtres optiques sont utilisés pour ajuster l’irradiance spectrale ou la bande passante
d’irradiance fournie par une source de lumière artificielle à une irradiance spectrale souhaitée telle que
la CIE 241, CIE-H1 (voir l’Annexe C), en particulier pour les longueurs d’onde en dessous de la coupure
inférieure UV cible.
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 [voir la NOTE en 4.2.4 a)]. 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 série ISO 4892 contiennent des exigences spécifiques de l’irradiance spectrale relative produite dans les dispositifs
décrits dans ces parties.
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 lumineuse.
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 fabricants de dispositifs d'exposition doivent suivre les modes opératoires de mesure de
l’uniformité de l’irradiance indiqués dans l’Annexe A.
NOTE L’uniformité de l’irradiance dans les dispositifs d’exposition dépend de la conception de l’appareillage et de
plusieurs autres 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.
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 Suivre les instructions du fabricant du dispositif concernant le remplacement des lampes et des
filtres, ainsi que le vieillissement prématuré des lampes et/ou filtres.
5.1.7 Un radiomètre intégré au dispositif d’exposition de laboratoire 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
λ
énergétique H ou l’exposition énergétique spectrale H dans le plan de la surface des éprouvettes.
λ
NOTE L’ISO 9370 spécifie des contrôles d’étalonnage du radiomètre intégré au dispositif d’exposition de
laboratoire à intervalles «fréquents».
En cas d’utilisation, ce radiomètre doit être formellement étalonné conformément à l’ISO 9370 et ajusté
au moins une fois par an, soit par un laboratoire accrédité, soit par le fabricant. Autrement, un radiomètre
de référence étalonné peut être utilisé pour vérifier périodiquement si le statut du radiomètre intégré au
dispositif d’exposition de laboratoire est encore acceptable.
5.1.7.1 Lorsqu’il est utilisé, le radiomètre intégré au dispositif d’exposition de laboratoire 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 correspondant à la distance à laquelle sont situées les éprouvettes. Le radiomètre intégré
au dispositif d’exposition de laboratoire doit être étalonné en utilisant une source lumineuse ou une
combinaison source lumineuse/filtre optique du même type que celle qui sera utilisée 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 du système de contrôle de l’irradiance du dispositif d’exposition de laboratoire, s’il est
utilisé, doit être réalisé régulièrement. Le mode opératoire de réétalonnage recommandé et les intervalles
[7]
correspondants peuvent être fournis par le fabricant de l’équipement. L’ISO 10012 fournit des informations
pour établir l’intervalle d’étalonnage. En l’absence de ces informations, il est recommandé de réaliser
un étalonnage une fois par an. Dans tous les cas, les intervalles de réétalonnage doivent être justifiés et
documentés.
Cet étalonnage doit être traçable par rapport à un organisme de normalisation radiométrique reconnu. Des
étalonnages plus fréquents sont recommandés.
NOTE 1 La Référence [8] 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’onde 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 ou 420 nm,
par exemple).
5.2 Température
5.2.1 La température superficielle des polymères irradiés dépend principalement des flux thermiques
par rayonnement absorbé et émis, par convection et par conduction thermique dans l’éprouvette. Étant
donné qu’il n’est pas pratique de surveiller la température superficielle d’éprouvettes individuelles, un
thermomètre à surface noire spécifié est utilisé pour mesurer et contrôler les conditions thermiques sur
cette surface de référence spécifique dans le plan de l’éprouvette. Les conditions dans le dispositif de
vieillissement, y compris le flux d’air, dépendent du choix de ce thermomètre de surface. Le 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 que la surface plane de
l’éprouvette. Pour les éprouvettes tridimensionnelles, le thermomètre à surface noire 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. Le thermomètre à surface noire est destiné à approximer la plus
haute température rencontrée par les éprouvettes dans le plan de l’éprouvette.
5.2.2 Deux types de capteurs thermiques à surface noire peuvent être utilisés: thermomètre à étalon noir
(BST) et thermomètre 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 mm et 1,2 mm. Les dimensions de longueur et de largeur types sont de
70 mm et 40 mm environ. La surface irradiée de cette plaque 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, tel qu’une sonde à résistance en platine,
doit être fixé au centre de la plaque, du côté opposé à la source lumineuse, 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 revêtue et le support de montage sur lequel elle est fixée. Les montures métalliques du support de la
plaque noire isolée doivent se situer à au moins 4 mm des bords de la plaque métallique.
NOTE 1 Les thermomètres à ét
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