Brevet FR2798733A1 — publié le 20010323

La présente invention a pour objet un procédé de vieillissement solaire accéléré, ainsi qu'un dispositif permettant l'application de ce procédé. Elle concerne d'une manière générale le domaine industriel commercial la fabrication et de la diffusion de produits appelés à être exposés a la lumière soleil, et en particulier de produits tels que les cosmétiques, les parfums, les arômes, les matières plastiques, les vernis et peintures, les encres d'impression ou les emballages. De nombreux produits et composés physico-chimiques nécessitent de subir des tests de tenue au vieillissement solaire. Ce qui implique que ceux ' à l'état d'échantillons représentatifs du produit fini, soient testés jusqu'à leur validation en fonction moyens prévus pour eux de conditionnement, stockage, transport et utilisation. façon générale, ce qui est visé dans ce type de test est la satisfaction de l'utilisateur en tant que client final, quel qu'il soit. Afin de découpler les effets dégradants du rayonnement photonique et de l'absorption thermique, les systèmes actuels utilisent généralement un spectre émis par lampe au xénon au travers d'un verre minéral classique (spectre coupé à partir de 300 nm) et contenant donc initialement toute la partie infrarouge dudit spectre. Ces systèmes travaillent en allumage permanent et, afin de ne pas générer d'effet thermique, le rayonnement est filtré pour sa partie infrarouge (310 ' 800 nm). Ces méthodes donnent satisfaction au point de vue thermique, mais ne sont pas réellement représentatives des effets du spectre solaire complet au point de des longueurs d'onde sur l'assemblage physico-chimique cible objet du test, l'influence des infrarouges 800 à 3000 nm n'étant pas qualifiée. La présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients au moyen d'une technologie novatrice permettant d'accélérer considérablement ce type de test de façon à le rendre accessible et praticable lors des étapes antérieures de création de ces produits. A titre indicatif, un test d'exposition solaire de cent heures peut être obtenu en moins d'une heure. Les nouveaux assemblages moléculaires, quelle que soit leur complexité peuvent, grâce à cette technologie, être pré-testés, et validés ou non, très rapidement et de façon réellement représentative des conditions réelles d'utilisation, à l'aide appareil fiable, peu encombrant, d'utilisation et d'entretien aisés et ne provoquant 'un faible échauffements du produit testé. Le procédé consiste à utiliser une ou plusieurs lampes au xénon fonctionnant mode impulsionnel et émettant un spectre photonique haute énergie continu équivalent au rayonnement solaire, pour éclairer le produit à tester à travers une interface transparente permettant de transmettre un spectre lumineux comparable à celui du soleil en situation réelle d'exposition du produit cible, et conservant en particulier la partie infrarouge de ce spectre. Sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention, la figure 1 est une coupe verticale schématique montrant les divers composants d'un appareil permettant l'application du procédé selon l'invention dans le cas d'un produit se présentant sous forme de liquide, de poudre ou de granulés. Le dispositif illustré par la figures 1 est constitué d'un boîtier 1, préférence mobile, dans lequel sont installés les équipements 2 électriques électroniques destinés à alimenter et à contrôler la lampe 3 au xénon destinée a émettre le rayonnement photonique impulsionnel permettant d'effectuer le test de vieillissement. Le boîtier 1 comporte un réceptacle 4 pourvu d'un couvercle 5 sécurité optique, et apte à recevoir l'échantillon 6 à tester contenu dans un flacon La paroi latérale 8 de ce réceptacle est réalisée dans un verre blanc tel que le "Pyrex" laissant passer l'ensemble du spectre lumineux de la lampe 3, de l'infrarouge à l'ultraviolet. La lampe 3 sera de préférence de forme torique, de façon à pouvoir entourer réceptacle 4. Elle sera avantageusement disposée dans une enceinte étanche pouvant contenir un fluide de couplage thermo-optique. Un réflecteur parabolique 10, ceinturant la lampe 3, permet de concentrer les rayons lumineux sur l'échantillon 6. Cette disposition assure un flux lumineux uniforme tout autour de l'échantillon, ce permet une interprétation du résultat systématique et homogene. refroidissement de l'appareil est assuré par des ailettes 11 par un ventilateur disposé sous le réceptacle 4 et destiné à refroidir l'échantillon 6 en cours de test. Le dispositif est complété par une interface utilisateur 13 constituée par exemple d'un écran ou de voyants lumineux, et d'un clavier. L'appareil peut recevoir soit un échantillon contenu dans un petit flacon 7 de verre minéral classique, soit un échantillon solide cylindrique d'une surface composée de l'élément à tester (peinture vernis, encre, matière plastique, etc). Ce cas d'application pas limitatif et peut s'étendre à des tests de tenue au spectre solaire ou au spectre solaire complété d'une bande dans le bas ultraviolet de matériaux divers tels que joints, objets en matière plastique, ou autres. base de la technologie photonique employée est la même celle des dispositifs connus, puisqu'il s'agit de générer un spectre lumineux le plus similaire possible à celui du soleil de façon à rendre le test représentatif vieillissement situation réelle. procédé repose sur l'utilisation de lumière émise par au moins lampe au xénon se caractérise par deux innovations principales: - Éclairement du produit cible par des impulsions de 5 à 2000 microsecondes, travers d'interfaces assurant la transmission d'un spectre lumineux allant de la bande ultraviolette jusqu'à l'infrarouge. Conservation de la partie infrarouge sur la cible, rendant le test strictement représentatif de la réalité recherchée, cette seconde caractéristique pouvant, dans certains cas, être supprimée par simple filtration passe-bas. Les deux innovations majeures constituées par le mode pulsé conservation de l'infrarouge sur la cible présentent de nombreux avantages : Le mode impulsionnel associé à la brièveté des impulsions permet d'éviter un échauffement indésirable de l'échantillon, tout en conservant un spectre complet représentatif du réel. Ce mode impulsionnel permet en outre de générer un équivalent cumul de dose solaire en un temps fortement plus court. Typiquement le test, unique, normalisé de vieillissement de dix jours, 10 nuits sous 500 watts par mètre carré, réduit à moins de 60 minutes, pour une dérive physico-chimique équivalente, tracee généralement en colorimétrie. Un appareil utilisant ce procédé permet de recourir à une alimentation électrique de quelques watts moyen, et donc de se présenter sous la forme d'un appareil de -test miniature et totalement mobile et portable (type bureau laboratoire). La durée de vie des lampes (qui sont alors les produits consommables du système) compte en plusieurs millions d'impulsions. Dans la mesure où quelques centaines d'impulsions seulement sont nécessaires à chaque test, on peut atteindre des durées de vie de l'ordre de l'année, alors que les lampes utilisées dans les systèmes connus à ce jour ont des durées de vie de 1000 à 2000 heures dans les mêmes conditions. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par procédés similaires. REVENDICATIONS 1 . Procédé de vieillissement solaire accéléré, destiné à tester les produits appelés être exposés à la lumière du soleil, et en particulier les produits tels que cosmétiques, parfums, les arômes, matières plastiques, vernis et peintures, encres d'impression ou emballages, caractérisé en ce que l'échantillon (6) du produit à tester est éclairé à travers une interface (8) transparente apte à transmettre un spectre lumineux comparable à celui du soleil et conservant en particulier la partie infrarouge de ce spectre, au moyen d'au moins une lampe (3) au xénon fonctionnant en mode impulsionnel et émettant un spectre photonique haute énergie continu équivalent au rayonnement solaire. . Procédé selon la revendication 1, se caracterisant par le fait que la ou les lampe(s) (3) au xénon émet(tent) des impulsions lumineuses de 5 à 2000 microsecondes. 3". Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que les impulsions émises par la ou les lampe(s) (3) au xénon sont déterminées de façon à générer en moins de 60 minutes un équivalent de cumul de dose solaire correspondant à un test normalisé de vieillissement de dix jours, dix nuits sous 500 watts par mètre carré. 40. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que, pour des cas particuliers, la partie infrarouge du spectre du rayonnement lumineux est supprimée au moyen filtre passe-bas. 5'. Appareil permettant d'appliquer le procédé selon les revendica tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins lampe (3) au xénon émettant un rayonnement photonique impulsionnel, ainsi qu' réceptacle (4) pourvu d'un couvercle de sécurité optique et apte à recevoir l'échantillon (6) à tester, la paroi latérale dudit réceptacle étant réalisée dans un verre blanc laissant passer l'ensemble du spectre lumineux de la lampe (3), de l'infrarouge à l'ultraviolet. 6'. Appareil selon la revendication 5, se caractérisant par le fait qu'il contient les équipements (2) électriques et électroniques destinés ' alimenter et à contrôler la ou les lampes (3). 7'. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, se caractérisant par le fait que la ou les lampes (3) au xénon sont de forme torique et disposées de façon à entourer le réceptacle (4). 8". Appareil selon la revendication 7, se caractérisant le fait qu'un réflecteur parabolique (10) ceinture la ou les lampes (3), de manière à assurer un flux lumineux uniforme tout autour de l'échantillon (6). 9". Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, se caractérisant par le fait que la ou les lampe(s) (3) sont disposées dans enceinte étanche (9) pouvant contenir un fluide de couplage thermo-optique.