Brevet FR2718238A1 — publié le 19951006

[Dlsposltlf pour determiner la stabilité' À la lumière des produits naturels et synthétlques] La présente invention concerne les instruments de laboratoire du type simulateur solaire à radiateur de lumière et enceinte climatique servant à la détermination accélérée de la stabilité à la lumière de divers produits naturels et synthétiques tels que caoutchoucs. matières plastiques. textiles. peintures. vernis et autres. Comme les propriétés physiques et chimiques de tels produits s'altèrent plus ou moins rapidement lorsque ceux-ci sont exposés à la lumière solaire riche en radiations ultraviolettes. la détermination de leur stabilité relative à une insolation naturelle ou simulée est indispensable pour leur assurer dans le temps une qualité nécessaire à leur emploi à des fins utiles dans divers domaines d'application. Une méthode universelle est l'essai en plein air où des éprouvettes sont exposées à la lumière solaire et aux intempéries locales. ceci dans des conditions climatiques variables selon le site géographique de la station d'essais. Les eprouvettes sont observées périodiquement et on mesure généralement tout changement de couleur. d'état de surface ou de toute autre caractéristique symptomatique de leur dégradation photochimique Cette méthode est la plus sûre mais aussi la plus longue car plusieurs années d'exposition sont parfois nécessaires avant de pouvoir évaluer les mérites d un produit donné face aux agressions d'un environnement naturel Afin d'obtenir des résultats plus rapidement. on a souvent recours à des méthodes de laboratoire dites de vieillissement accéléré. Ces méthodes reposent toutes sur le principe de lgexposition d'éprouvettes à une source de lumière artificielle en système clos. la source lumineuse ayant un spectre d'émission soit semblable au spectre solaire soit limité à une région spécifique. en général l'ultraviolet. Les éprouvettes. elles. évoluent en mouvement circulaire autour de la source lumineuse ou sont simplement maintenues immobiles à une distance fixe de la source. Parfois. un systèmes de contrôle climatique plus ou moins complexe permet de faire varier la température et l'humidité de l'atmosphère dans 1 'enceinte. Cependant. dans de tels appareils on expose uniformément toute la surface d'au moins une des faces de chaque éprouvette pendant toute la durée de l'essai ce qui rend impossible toute évaluation intégrale sur une éprouvette de la dégradation progressive qui s'y déroule pendant l'irradiation L'oblat de la présente invention est un nouveau dispositif qui permet de déterminer de manière rapide et pratique. d'une part le temps de séjour nécessaire et suffisant pour que la matière exposée à une source de radiations lumineuses définie donne les premiers signes d'altération et. d'autre part. l'effet graduel de la dégradation photochimique sur la structure de la matière irradiée. Son principe consiste à exposer de longues éprouvettes à une source de lumière artificielle d'intensité réglable dans une enceinte close comportant une partie irradiée par cette lumière et maintenue à température constante ainsi qu'une partie obscure demeurant à température ambiante. L'enceinte est en outre munie d'un système d'entraînement mécanique linéaire assurant. d'une de leur extrémité à l'autre et à une vitesse constante. le passage des éprouvettes de la partie irradiée à la partie non irradiée de l'enceinte. Ceci assure une progression linéaire du temps de séjour des éprouvettes dans les conditions imposées et par voie de conséquence une gradation de 1 'exposition subie Les altérations éventuelles mises en évidence par le nouveau dispositif sont ensuite mesurées à l'aide de moyens visuels ou physiques appropriés: soit par détection des changements de coloration par observation visuelle ou par colorimétrie. soit par détection des produits de décomposition ou de photo-oxydation à l'aide d'un fluororéflectomètre à balayage. Outre de rendre possible une évaluation rapide et continue de l'évolution de la photodégradation de divers produits exposés directement à la lumière. le dispositif permet également de contrôler l'influence qu'a sur la stabilité de ces produits une vitre de verre placée entre la source lumineuse et la matière exposée. En effet. certaines qualités de verre empêchent plus ou moins bien la transmission des rayons ultraviolets de la lumière ce qui a pour conséquence un altération des objets sous protection vitrée. Dans le dispositif objet de l'invention. un échantillon de vitre est simplement interposé entre la source lumineuse et l'ensemble des éprouvettes dans la partie irradiée de l'enceinte ce qui permet. lors de l'évaluation quantitative décrite ci-devant. de mesurer l'influence de la vitre sur l'évolutlon de l'altération des éprouvettes. Les figures 1 et 2 sont un exemple de réalisation d'une enceinte de photovieillissement accéléré selon l'invention et comportant un compartiment 1 obscur et. adjacent à celui-ci. un compartiment 2 irradié de lumière émanant d'une lampe tubulaire 3 à intensité réglable et dont le rayonnement est réfléchi par un long réflecteur 4 vers la surface de longues éprouvettes plat tes 5 disposées horizontalement et parallèlement les unes aux autres sur un plateau mobile 6 lequel est entraîné du compartiment irradié vers le compartiment obscur sur des glissières 7 dans un mouvement perpendiculaire à l'axe de la lampe par une tige d'entraînement 8 solidaire d'une courroie crantée 9 montée sur roulements 10 et entrainée par un moteur pas à pas 11 asservi par commutation électronique 12. La température dans le compartiment irradié est maintenue constante par l'effet combiné d'une plaque chauffante 13 thermorégulée placée sous les éprouvettes et d'un ventilateur 14. Un logement à tiroir 15 permet l'insertion d'un échantillons de vitre de verre entre la source lumineuse fixe et les éprouvettes mobiles. Bien que dans la description illustrée par les figures 1 et 2 on ait préféré une seule lampe tubulaire comme source de lumière et une enceinte à deux compartiments constituant l'environnement contrasté, l'invention ne doit pas être considérée comme se limitant à cette seule disposition géométrique. Toute construction similaire faisant appel à une ou plusieurs lampes, avec ou sans réflecteur ou filtre, et dirigeant un rayonnement lumineux directement ou indirectement vers des éprouvettes en mouvement progressif et dont la vitesse de déplacement est réglable de 1 à 10mm/h, ceci depuis la partie fortement irradiée de l'enceinte - dont la température est régulée entre 20 et 150 OC - vers une partie plus sombre soit à l'intérieur soit à l'extérieur de l'enceinte, entre dans le cadre de l'invention. Ainsi les éprouvettes, disposées sur un plateau métallique et immobilisées sur celui-ci à chacune de leurs extrémités par des pinces, peuvent être exposées à une source lumineuse constituée soit d'une seule lampe à vapeurs de mercure placée devant un réflecteur catadioptre linéaire et séparée des éprouvettes par une vitre en verre borosilicate, soit de plusieurs tubes fluorescents ultraviolets rangés côte à côte. Revendications 1 Un dispositif pour déterminer la stabilité à la lumière de produits naturels et synthétiques tels que les caoutchoucs. matières plastiques. textiles. peintures. vernis et autres. constitué d'une enceinte close et caractérisé par le fait que cette enceinte comporte une partie maintenue sous irradiation lumineuse artificielle d'intensité réglable et dans laquelle règne une température constante. une partie obscure à température ambiante et un système d'entraînement mécanique faisant passer lentement, d'une de leur extrémité à l'autre et à vitesse constante. de longues éprouvettes soit de la partie éclairée à la partie sombre de l'enceinte. soit directement de la partie éclairée vers l'extérieur de l'enceinte 2 Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les éprouvettes sont disposées sur un plateau metallique muni de pinces permettant d'immobiliser les prouvett.es è chacune de leurs extrémités 3 Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la source lumineuse est une seule lampe à vapeurs de mercure placée devant un réflecteur catadioptre linéaire et séparé des éprouvettes par une vitre en verre borosilicate. 4 Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la source lumineuse est constituée de plusieurs tubes fluorescents ultraviolets rangés côte à côte. 5 Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la température de la partie irradiée de l'enceinte est régulée entre 20 et 1500C et la vitesse de de placement des éprouvettes est réglable de 1 à lOmm/h Dispositif pour déterminer la stabilité à la lumière des produits naturels et synthétiques La stabilité d'un produit à la lumière est-définie par le temps de séjour. nécessaire et suffisant pour que la matière exposée à une irradiation donnée dans une atmosphère définie donne les premiers signes d'altération. Le dispositif objet de l'invention permet d'obtenir une telle altération chez divers produits naturels et synthétiques de manière accélérée. progressive et continue en en exposant de longues éprouvettes à une source de lumière artificielle dans une enceinte close comportant une parie irradiée. une partie obscure et un système d'entraînement faisant passer progressivement les éprouvettes de la partie éclairée à la partie sombre de l'enceinte. Une gradation de l'exposition subie par les éprouvettes est ainsi obtenue laquelle peut être particulièrement utile pour mettre en évidence des changements de structure des produits exposés et en contrôler ainsi la qualité.