ISO 4892-1:2016
(Main)Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 1: General guidance
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources — Part 1: General guidance
ISO 4892-1:2016 provides information and general guidance relevant to the selection and operation of the methods of exposure described in detail in subsequent parts. It also describes 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. NOTE In this part of ISO 4892, the term "light source" refers to radiation sources that emit UV radiation, visible radiation, infrared radiation or any combination of these types of radiation. ISO 4892-1:2016 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 given in ISO 4582.
Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 1: Lignes directrices générales
ISO 4892-1:2016 fournit des informations et un guide général pour la sélection et l'application des méthodes d'exposition détaillées dans les autres parties de la norme. Elle décrit également les exigences générales de performance des dispositifs utilisés pour exposer les plastiques aux sources lumineuses de laboratoire. Les informations relatives aux exigences de performance sont destinées aux fabricants d'appareillages d'essai de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation accélérée artificielle. NOTE Dans la présente partie de l'ISO 4892, le terme "source lumineuse" désigne les sources de rayonnement qui émettent un rayonnement UV, visible ou infrarouge, ou toute combinaison de ces types de rayonnement. ISO 4892-1:2016 fournit également des informations sur l'interprétation des données issues des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation accélérée artificielle. Des informations plus spécifiques sur les méthodes de détermination des changements de propriétés des plastiques après exposition et de notification des résultats sont données dans l'ISO 4582.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 4892-1
ISO/TC 61/SC 6 Secretariat: DIN
Voting begins on: Voting terminates on:
2014-01-23 2014-06-23
Plastics — Methods of exposure to laboratory light
sources —
Part 1:
General guidance
Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire —
Partie 1: Lignes directrices générales
[Revision of second edition (ISO 4892-1:1999)]
ICS: 83.080.01
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bodies for a parallel five month enquiry.
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received, will be submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and
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THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
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STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
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WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
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TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
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ISO/DIS 4892-1
Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
1 Scope . 2
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 3
4 Principle. 4
4.1 General . 4
4.2 Significance . 4
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 . 9
5.4 Other requirements for the exposure device. 10
6 Test specimens . 10
6.1 Form, shape and preparation . 10
6.2 Number of test specimens. 11
6.3 Storage and conditioning . 12
7 Test conditions and procedure . 12
7.1 Set points for exposure conditions . 12
7.2 Property measurements on test specimens . 13
8 Periods of exposure and evaluation of test results . 13
8.1 General . 13
8.2 Use of control materials . 13
8.3 Use of results in specifications . 14
9 Test report . 14
Annex A (normative) Procedures for measuring the irradiance uniformity in the specimen
exposure area . 17
Annex B (informative) Factors that decrease the degree of correlation between artificial
accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures and actual-use
exposures . 20
Annex C (informative) Solar spectral irradiance standards for daylight . 23
Bibliography . 25
ISO/DIS 4892-1
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 4892-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 6, Ageing,
chemical and environmental resistance.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 4892-1:1999), which has been technically
revised. ISO 4892 consists of the following parts, under the general title Plastics — Methods of exposure to
laboratory light sources:
Part 1: General guidance
Part 2: Xenon-arc lamps
Part 3: Fluorescent UV lamps
Part 4: Open-flame carbon-arc lamps
iv © ISO 2013 – All rights reserved
ISO/DIS 4892-1
Introduction
Plastics are often used outdoors or in indoor locations where they are exposed to solar radiation or to solar
radiation behind glass for long periods. lt 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
[1]
solar radiation and to solar radiation filtered by window glass are described in ISO 877 . However, it is often
necessary to determine more rapidly the effects of light, 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 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
often do not reproduce 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.
ISO/DIS 4892-1
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources —
Part 1:
General guidance
1 Scope
1.1 This part of ISO 4892 provides information and general guidance relevant to the selection and operation
of the methods of exposure described in detail in subsequent parts. It also describes 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.
NOTE – In this standard, the term "light source" refers to radiation sources that emit UV radiation, visible radiation,
infrared radiation or any combination of these types of radiation.
1.2 This part of ISO 4892 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 given in
ISO 4582.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. 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 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials
ISO 294-1, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1: General
principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens
ISO 294-2, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 2: Small tensile
bars
ISO 294-3, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 3: Small plates
ISO 295, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermosetting materials
ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining
ISO 3167, Plastics — Multipurpose test specimens
ISO 4582, Plastics — Determination of changes in colour and variations in properties after exposure to
daylight under glass, natural weathering or laboratory light 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
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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
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
[2]
NOTE Definitions of other terms that are related to weathering tests are found in ASTM G 113 .
3.1
control
〈weathering testing〉 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 would be the plastic made with the original formulation.
3.2
file specimen
portion of the material to be tested which is stored under conditions in which it is stable and which is used for
comparison between the exposed and unexposed states
3.3
artificial accelerated weathering
exposure of a material in a laboratory weathering device to conditions which may be cyclic and intensified
compared with those encountered in outdoor or in-service exposure
NOTE 1 to entry: This involves a laboratory radiation source, heat and moisture (in the form of relative humidity and/or
water spray, condensation or immersion) in an attempt to produce more rapidly the same changes that occur in long-term
outdoor exposure.
NOTE 2 to entry: The device may 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 industrial
gases.
3.4
artificial accelerated irradiation
exposure of a material to a laboratory radiation source intended to simulate window-glass-filtered solar
radiation or radiation from interior lighting sources and where specimens may be subjected to relatively small
changes in temperature and relative humidity in an attempt to produce more rapidly the same changes that
occur when the material is used in an indoor environment
NOTE 1 to entry: These exposures are commonly referred to as fading or lightfastness tests.
3.5
reference material
material of known performance
3.6
reference specimen
portion of the reference material that is to be exposed
ISO/DIS 4892-1
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 have to be met for the measurement of the
irradiance and radiant exposure in the plane of the specimen, the temperature of specified white and black
sensors, the chamber air temperature and the relative humidity.
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 very different in different locations 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 this
International Standard 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 Even though it is very tempting, it is invalid to assign to all materials a “general acceleration factor”
relating “x” hours or megajoules of radiant exposure in an artificial accelerated weathering or artificial
accelerated irradiation exposure to “y” months or years of actual exposure. Such acceleration factors are
invald 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 so that results used to relate times to failure in each exposure can be analysed
using statistical methods. An example of a statistical analysis using multiple laboratory and actual exposures to calculate
[3]
an acceleration factor is described by J.A. Simms .
4.2.4 There are a number of factors that may decrease the degree of correlation between accelerated tests
using laboratory light sources and exterior exposures (more specific information on how each factor may 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;
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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 to actual-use conditions;
h) the 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 this International Standard are best used to compare the relative
performance of materials. Comparisons between materials can only be made when the materials are tested at
the same time 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 reference material reaches a specified level. If the reference material differs in
composition from the test material, it may not be sensitive to exposure stresses that produce failure in the test
material or it may be very sensitive to an exposure stress that has very little effect on the test material. The
variability in results for the reference material may be very different from that for the test material. All these
differences between the reference material and the test material can produce misleading results when the
reference material is used as a control or to determine the length of the exposure period.
NOTE 1 Definitions of control and reference materials that are appropriate to weathering tests are given in Clause 3.
NOTE 2 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 reference materials used for this purpose can be
[4] [5]
found in ASTM G 156 . ISO/TR 19032 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 this International Standard should not be used
to make a “pass/fail” decision for materials, based on the level of a specific property after a specific exposure
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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 of this
standard a xenon-arc lamp is used to provide the irradiance for the specimens, in ISO 4892-3 a fluorescent
UV lamp, and in ISO 4892-4 an open-flame sunshine carbon-arc lamp.
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 radiation source.
NOTE The spectral irradiance produced in an artificial accelerated weathering device is very important. Ideally, the
relative spectral irradiance produced by the device should be a very close match to that of solar radiation, especially in the
short-wavelength UV region. 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 this International Standard contain specific requirements for the relative spectral irradiance produced in the
devices described in those parts.
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. Procedures for
measuring irradiance uniformity by the device manufacturers are given in Annex A.
NOTE The irradiance uniformity in exposure devices depends on several 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.
[6]
NOTE ASTM G 151 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. While periodic repositioning of the specimens may not be necessary, it is
nevertheless good practice in order to be sure that the variability in exposure stresses experienced during the
exposure period is kept to the minimum.
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 that complies with the requirements outlined in ISO 9370 may be used to measure the
irradiance E or spectral irradiance E and the radiant exposure H or spectral radiant exposure H in the plane
λ λ
of the specimen surface.
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5.1.7.1 If used, the radiometer 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 shall be calibrated using a light source
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 full calibration of the radiometer that is traceable to a recognized
radiometric standards body shall be conducted at least once per year. More frequent calibrations are
recommended.
For fluorescent UVB lamps, field radiometers shall be calibrated with lamps that have a spectral power
distribution which is identical to that of the lamps that will be used for testing.
[7]
NOTE – ASTM G130 provides specific guidance on the calibration of radiometers using spectroradiometers. This
method can be used to calibrate the instrument radiometer(s).
NOTE – 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 centered around a single wavelength
(e.g. 340 nm).
5.2 Temperature
5.2.1 The surface temperature of exposed materials depends primarily on the amount of radiation absorbed,
the emissivity of the specimen, the amount of thermal conduction within the specimen and the amount of heat
transmission between the specimen and the air or between the specimen and the specimen holder. Since it is
not practical to monitor the surface temperature of individual test specimens, a specified black-panel sensor is
used to measure and control the temperature within the exposure chamber. The black surface temperature
sensor fixed to a black panel shall be mounted within the specimen exposure area so that it receives the same
radiation and experiences the same cooling conditions as a flat test panel surface.
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 surface of this plate facing the
radiation 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 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 radiation source. This side of the metal plate shall be attached to a 5 mm thick
baseplate made of unfilled poly(vinylidene fluoride) (PVDF). A small space sufficient to hold the platinum
resistance sensor shall be machined in the PVDF baseplate. 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 panel shall be at least 4 mm from the
edges of the metal plate. Black-standard thermometers which differ in construction from that specified above
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 the exposure device is
capable of attaining. In addition, the time needed for an alternative black-standard thermometer to reach the
steady state shall be within 10 % of the time needed for the specified black-standard thermometer to reach the
steady state.
NOTE Black-standard thermometers are sometimes referred to as insulated black-panel thermometers.
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 radiation source shall be coated with a black layer which has good resistance to ageing. The coated black
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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 panel shall be open to the atmosphere.
NOTE 1 As convection cooling acts from both sides, installation geometry influences the stability of black panel
thermometers.
NOTE 2 Black-panel thermometers are sometimes referred to as uninsulated black-panel thermometers.
5.2.2.3 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.
5.2.3 The temperature indicated by the black-panel or black-standard thermometer depends on the
irradiance produced by the laboratory light source and the temperature and speed of the air moving in the
exposure chamber. 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. The actual difference between a black-panel temperature and a
temperature measured with a black-standard thermometer should, however, preferably be determined for
each exposure condition. Because black-standard thermometers are insulated, their response time for
temperature changes is slightly slower than for a black-panel thermometer.
5.2.3.1 At low irradiance levels, the difference between the temperature indicated by a black-panel or
black-standard thermometer and the real specimen temperature may be small. When radiation sources that
emit very little infrared radiation are used, there will generally be only very small differences in the
temperatures indicated by the two types of black panel or between light- and dark-coloured specimens.
5.2.4 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 be at least 60% between 450 nm and 800 nm and at least 30 % between
800 nm and 1 500 nm.
5.2.5 Manufacturers of exposure devices shall ensure that devices designed to meet the requirements of
this part of ISO 4892 are able to meet the following requirements for control of the temperature of the black or
white temperature sensor at the position where it is intended to operate. These requirements apply to
equilibrium conditions.
Allowable deviation of the sensor temperature at
Set-point temperature
the position in which sensor operates
70 °C ± 3 °C
> 70 °C ± 4 °C
5.2.6 Manufacturers of exposure devices shall ensure that devices designed to meet the requirements of
this part of ISO 4892 are able to meet the following requirements for control of the temperature of a black or
white temperature sensor at any position within the allowed exposure area. These requirements apply to
equilibrium conditions.
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Allowable deviation of the sensor temperature when
Set-point temperature
sensor placed anywhere in the exposure area
70 °C ± 5 °C
> 70 °C ± 7 °C
NOTE For some materials, differences in degradation rate may occur between devices operating within the allowable
temperature ranges. Periodic repositioning of specimens or random positioning of replicate specimens during exposure
will reduce the variability caused by differences in temperature within the exposure area.
5.2.7 The test report shall indicate whether a black-standard or black-panel thermometer and whether a
white-standard or white panel thermometer was used.
NOTE Different temperatures may be indicated by a single type of black-standard or black-panel thermometer,
depending on the specific design of the device supplied by different manufacturers.
5.2.8 If the exposure chamber air temperature is measured, the temperature-sensing element shall be
shielded from the radiation source and water spray. The chamber air temperature measured at this position
may not be the same as the chamber air temperature near the surface of the exposed specimens.
Manufacturers of devices that control chamber air temperature shall ensure that their equipment is able to
maintain the measured chamber air temperature within ± 3 °C of the set point at under equilibrium conditions
for set points up to 70 °C and within ± 4 °C of the set point for set points greater than 70 °C.
5.2.9 Calibrate the temperature sensor used to measure the chamber air temperature in accordance with
the sensor manufacturer's instructions at least annually.
5.3 Humidity and wetting
5.3.1 The presence of moisture on the exposed face of the specimen, particularly long wet periods and the
cyclic change between wet and dry periods, may have a significant effect in accelerated laboratory exposure
tests. Any device operated in accordance with any of the parts of this International Standard which attempts to
simulate the effects of moisture shall have means for providing moisture to specimens using one or more of
the following methods:
a) humidification of the chamber air;
b) formation of condensation;
c) water spray;
d) immersion.
5.3.2 Water purity
5.3.2.1 For xenon-arc and carbon-arc instruments, the purity of the water used for spraying the specimens is
very important. Without proper treatment to remove cations, anions, organics and, in particular, silica, exposed
specimens will develop spots or stains that do not occur in exterior exposures. Unless otherwise specified,
water used for specimen spray shall contain a maximum of 1 µg/g of solids and a maximum of 0,2 µg/g of
silica. Distillation, or a combination of deionization and reverse osmosis, can effectively produce water of the
desired purity. If the water used for specimen spray contains more than 1 µg/g of solids, the solids and silica
levels shall be reported. Recirculation of water used for specimen spray is not recommended and shall not be
done unless the recirculated water meets the purity requirements listed above.
5.3.2.2 The purity of water used for spraying in instruments using UV fluorescent lamps is not as critical as in
xenon-arc and carbon-arc instruments. Therefore, the test panels shall be sprayed using water that has been
purified so as to have less than 2,0 µg/g dissolved solids content and < 0,5 ug/g suspended silica content.
5.3.3 If specimens are found to have deposits or stains after exposure, the water purity shall be checked to
determine whether it meets the purity requirements specified in 5.3.2. On some occasions, exposed
ISO/DIS 4892-1
specimens can be contaminated by deposits from bacteria that can grow in the purified water used for
specimen spray. If bacterial contamination is detected, the entire system used for specimen water spray shall
be flushed with a chlorinating solution such as sodium hypochlorite and thoroughly rinsed prior to resuming
exposures.
5.3.4 Although conductivity does not always correlate with silica content, it is recommended that the
conductivity of the water used for specimen spray be continuously monitored and that exposures be stopped
whenever the conductivity is above 5 µS/cm.
5.3.5 All components of the specimen spray unit shall be fabricated from stainless steel or some other
material that does not contaminate the water with materials that could absorb UV radiation or form unrealistic
deposits on test specimens.
5.3.6 If humidity control is required, sensors used to measure humidity shall be placed within the chamber
air-flow and shielded from direct radiation and water spray. When humidity is controlled, the measured relative
humidity shall be maintained within ± 10% of the set point humidity.
If humidity control is required, the humidity sensors shall be calibrated at least annually in accordance with the
exposure device manufacturer’s instructions.
5.3.7 Any device that introduces periods of wetting of the exposed specimens by any method shall have
means to programme the periods with and without wetting.
5.4 Other requirements for the exposure device
5.4.1 Although various designs of exposure device are used in practice, each device shall meet the
following requirements:
5.4.1.1 Any device intended to simulate the effects of light and dark cycles shall have an electronic
controller or mechanical device to programme periods with or without radiation.
5.4.1.2 Manufacturers shall ensure that devices that provide periods during which the exposure
conditions are different have means to time each period. The length of each exposure period shall be
controlled to within ± 10% of the shortest period used. It is desirable to use timers that are as accurate and
have as high a repeatability as possible. Optionally, a means to record the length of each test period may also
be provided.
5.4.2 To fulfil the requirements of particular test procedures, the device may need to provide means to
register or record the following operating parameters:
a) the line voltage;
b) the lamp wattage;
c) the lamp current;
d) the spectral irradiance (or the integrated spectral irradiance) within the passband used and the radiant
exposure;
6 Test specimens
6.1 Form, shape and preparation
6.1.1 The methods used for the preparation of test specimens can have a significant impact on their
apparent durability. Therefore, the method used for specimen preparation shall be agreed upon by the
ICS 83.080.01
Price based on 25 pages
ISO/DIS 4892-1
interested parties. It should preferably be closely related to the method normally used to process the m
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4892-1
Third edition
2016-05-01
Plastics — Methods of exposure to
laboratory light sources —
Part 1:
General guidance
Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de
laboratoire —
Partie 1: Lignes directrices générales
Reference number
©
ISO 2016
© ISO 2016, Published in Switzerland
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Principle . 2
4.1 General . 2
4.2 Significance . 3
4.3 Use of accelerated tests with laboratory light sources . 4
5 Requirements for laboratory exposure devices . 5
5.1 Irradiance . 5
5.2 Temperature . 6
5.3 Humidity and wetting . 8
5.4 Other requirements for the exposure device . 9
6 Test specimens.10
6.1 Form, shape and preparation .10
6.2 Number of test specimens .11
6.3 Storage and conditioning .11
7 Test conditions and procedure .11
7.1 Set points for exposure conditions .11
7.2 Property measurements on test specimens .12
8 Periods of exposure and evaluation of test results .13
8.1 General .13
8.2 Use of control materials .13
8.3 Use of results in specifications .13
9 Test report .14
Annex A (normative) Procedures for measuring the irradiance uniformity in the specimen
exposure area .16
Annex B (informative) Factors that decrease the degree of correlation between artificial
accelerated weathering or artificial accelerated irradiation exposures and actual-
use exposures .19
Annex C (informative) Solar spectral irradiance standards.22
Bibliography .24
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).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical
Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 6, Ageing, chemical
and environmental resistance.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 4892-1:1999), which has been technically
revised.
ISO 4892 consists of the following parts, under the general title Plastics — Methods of exposure to
laboratory light sources:
— Part 1: General guidance
— Part 2: Xenon-arc lamps
— Part 3: Fluorescent UV lamps
— Part 4: Open-flame carbon-arc lamps
iv © ISO 2016 – All rights reserved
Introduction
Plastics are often used outdoors or in indoor locations where they are exposed to solar radiation or to
solar radiation behind glass 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 in
[1]
ISO 877 (all parts). However, it is often necessary to determine more rapidly 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.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 4892-1:2016(E)
Plastics — Methods of exposure to laboratory light
sources —
Part 1:
General guidance
1 Scope
This part of ISO 4892 provides information and general guidance relevant to the selection and
operation of the methods of exposure described in detail in subsequent parts. It also describes
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.
NOTE In this part of ISO 4892, the term “light source” refers to radiation sources that emit UV radiation,
visible radiation, infrared radiation or any combination of these types of radiation.
This part of ISO 4892 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 given
in ISO 4582.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. 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 293, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermoplastic materials
ISO 294-1, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 1: General
principles, and moulding of multipurpose and bar test specimens
ISO 294-2, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 2: Small
tensile bars
ISO 294-3, Plastics — Injection moulding of test specimens of thermoplastic materials — Part 3: Small plates
ISO 295, Plastics — Compression moulding of test specimens of thermosetting materials
ISO 2818, Plastics — Preparation of test specimens by machining
ISO 3167, Plastics — Multipurpose test specimens
ISO 4582, Plastics — Determination of changes in colour and variations in properties after exposure to
daylight under glass, natural weathering or laboratory light 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
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
NOTE Definitions of other terms that are related to weathering tests are found in Reference [2].
3.1
control
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 would be the plastic made with the original
formulation.
3.2
file specimen
portion of the material to be tested which is stored under conditions in which it is stable and which is
used for comparison between the exposed and unexposed states
3.3
artificial accelerated weathering
exposure of a material in a laboratory weathering device to conditions which may be cyclic and
intensified compared with those encountered in outdoor or in-service exposure
Note 1 to entry: This involves a laboratory radiation source, heat and moisture (in the form of relative humidity
and/or water spray, condensation or immersion) in an attempt to produce more rapidly the same changes that
occur in outdoor exposure.
Note 2 to entry: The device may 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 industrial gases.
3.4
artificial accelerated irradiation
exposure of a material to a laboratory radiation source intended to simulate window-glass-filtered
solar radiation or radiation from interior lighting sources and where specimens may be subjected to
relatively small changes in temperature and relative humidity in an attempt to produce more rapidly
the same changes that occur when the material is used in an indoor environment
Note 1 to entry: These exposures are commonly referred to as fading or lightfastness tests.
3.5
reference material
material of known performance
3.6
reference specimen
portion of the reference material that is to be exposed
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 have to be met for
2 © ISO 2016 – All rights reserved
the measurement of the irradiance and radiant exposure in the plane of the specimen, the temperature
of specified white and black sensors, the chamber air temperature and the relative humidity.
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 very different in different
locations 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 this International Standard 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 Even though it is very tempting, it is invalid to assign to all materials a “general acceleration
factor” relating “x” hours or megajoules of radiant exposure in an artificial accelerated weathering or
artificial accelerated irradiation exposure to “y” months or years of actual exposure. Such acceleration
factors are invalid 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 so that results used to relate times to
failure 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 [3].
4.2.4 There are a number of factors that may decrease the degree of correlation between accelerated
tests using laboratory light sources and exterior exposures (more specific information on how each
factor may alter the stability ranking of materials is given in Annex B):
a) the differences in the relative spectral irradiance of the laboratory light source and solar radiation;
b) the irradiance levels higher than those experienced in actual-use conditions;
c) the exposure cycles that use continuous exposure to radiation from a laboratory light source
without any dark periods;
d) the specimen temperatures higher than those in actual conditions;
e) the exposure conditions that produce unrealistic temperature differences between light- and dark-
coloured specimens;
f) the exposure conditions that produce very frequent cycling between high and low specimen
temperatures, or that produce unrealistic thermal shock;
g) the unrealistic levels of moisture in the accelerated test compared with actual-use conditions;
h) the 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 this International Standard are best used to compare the
relative performance of materials. Comparisons between materials can only be made when the materials
are tested at the same time 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 reference material reaches a specified level. If the reference material differs
in composition from the test material, it may not be sensitive to exposure stresses that produce failure
in the test material or it may be very sensitive to an exposure stress that has very little effect on the
test material. The variability in results for the reference material may be very different from that for the
test material. All these differences between the reference material and the test material can produce
misleading results when the reference material is used as a control or to determine the length of the
exposure period.
NOTE 1 Definitions of control and reference materials that are appropriate to weathering tests are given in
Clause 3.
NOTE 2 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 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 this International Standard
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.
4 © ISO 2016 – All rights reserved
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, a
xenon-arc lamp is used to provide the irradiance for the specimens, in ISO 4892-3 a fluorescent UV lamp
and in ISO 4892-4 an open-flame sunshine carbon-arc lamp.
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 radiation source.
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. 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 this International Standard contain specific
requirements for the relative spectral irradiance produced in the devices described in those parts.
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. Procedures for
measuring irradiance uniformity by the device manufacturers are given in Annex A.
NOTE The irradiance uniformity in exposure devices depends on several 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. While periodic repositioning of the specimens may not be necessary,
it is nevertheless good practice in order to be sure that the variability in exposure stresses experienced
during the exposure period is kept to the minimum.
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 that complies with the requirements outlined in ISO 9370 may be used to measure
the irradiance, E, or spectral irradiance, E , and the radiant exposure, H, or spectral radiant exposure, H ,
λ λ
in the plane of the specimen surface.
5.1.7.1 If used, the radiometer 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 shall be calibrated using a light source
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 full calibration of the radiometer that is traceable
to a recognized radiometric standards body shall be conducted at least once per year. More frequent
calibrations are recommended.
For fluorescent UVB lamps, field radiometers shall be calibrated with lamps that have a spectral power
distribution which is identical to that of the lamps that will be used for testing.
NOTE 1 Reference [7] 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).
5.2 Temperature
5.2.1 The surface temperature of exposed materials depends primarily on the amount of radiation
absorbed, the emissivity of the specimen, the amount of thermal conduction within the specimen and
the amount of heat transmission between the specimen and the air or between the specimen and the
specimen holder. Since it is not practical to monitor the surface temperature of individual test specimens,
a specified black-panel sensor is used to measure and control the temperature within the exposure
chamber. The black panel of 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 and
experiences the same cooling conditions as a flat test panel surface. For three-dimensional specimens,
the black panel 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.
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 surface of this plate facing
the radiation 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 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 radiation source. This side of the metal plate shall be
attached to a 5 mm thick baseplate made of unfilled poly(vinylidene fluoride) (PVDF). A small space
sufficient to hold the platinum resistance sensor shall be machined in the PVDF baseplate. 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 panel shall be at least 4 mm from the edges of the metal plate. Black-standard thermometers which
differ in construction from that specified above 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 the exposure device is capable of attaining. In addition, the time
needed for an alternative black-standard thermometer to reach the steady-state shall be within 10 % of
the time needed for the specified black-standard thermometer to reach the steady-state.
NOTE Black-standard thermometers are sometimes referred to as insulated black-panel thermometers.
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
6 © ISO 2016 – All rights reserved
that faces the radiation 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 panel shall be open to the atmosphere.
NOTE 1 As convection cooling acts from both sides, installation geometry influences the stability of black
panel thermometers.
NOTE 2 Black-panel thermometers are sometimes referred to as uninsulated black-panel thermometers.
5.2.2.3 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.
5.2.3 The temperature indicated by the black-panel or black-standard thermometer depends on the
irradiance produced by the laboratory light source and the temperature and speed of the air moving
in the exposure chamber. 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. The actual difference between
a black-panel temperature and a temperature measured with a black-standard thermometer should,
however, preferably be determined for each exposure condition. Because black-standard thermometers
are insulated, their response time for temperature changes is slightly slower than for a black-panel
thermometer.
5.2.4 At low irradiance levels, the difference between the temperature indicated by a black-panel or
black-standard thermometer and the real specimen temperature may be small. When radiation sources
that emit very little infrared radiation are used, there will generally be only very small differences in the
temperatures indicated by the two types of black panel or between light- and dark-coloured specimens.
5.2.5 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 be at least 60 % between 450 nm
and 800 nm and at least 30 % between 800 nm and 1 500 nm.
5.2.6 Manufacturers of exposure devices shall ensure that devices designed to meet the requirements
of this part of ISO 4892 are able to meet the following requirements for control of the temperature of the
black or white temperature sensor at the position where it is intended to operate. These requirements
apply to equilibrium conditions.
Table 1 — Requirements for set-point temperature of the black or white temperature sensor at
the position where it is intended to operate
Allowable deviation of the sensor temperature at
Set-point temperature
the position in which sensor operates
≤70 °C ±3 °C
>70 °C ±4 °C
5.2.7 Manufacturers of exposure devices shall ensure that devices designed to meet the requirements
of this part of ISO 4892 are able to meet the following requirements for control of the temperature of a
black or white temperature sensor at any position within the allowed exposure area. These requirements
apply to equilibrium conditions.
Table 2 — Requirements for set-point temperature of the black or white temperature sensor at
any position within the allowed exposure area
Allowable deviation of the sensor temperature
Set-point temperature
when sensor placed anywhere in the exposure area
≤70 °C ±5 °C
>70 °C ±7 °C
NOTE For some materials, differences in degradation rate may occur between devices operating within the
allowable temperature ranges. Periodic repositioning of specimens or random positioning of replicate specimens
during exposure will reduce the variability caused by differences in temperature within the exposure area.
5.2.8 The test report shall indicate whether a black-standard or black-panel thermometer and whether
a white-standard or white panel thermometer was used.
NOTE Different temperatures may be indicated by a single type of black-standard or black-panel
thermometer, depending on the specific design of the device supplied by different manufacturers.
5.2.9 If the exposure chamber air temperature is measured, the temperature-sensing element shall
be shielded from the radiation source and water spray. The chamber air temperature measured at this
position may not be the same as the chamber air temperature near the surface of the exposed specimens.
Manufacturers of devices that control chamber air temperature shall ensure that their equipment is able
to maintain the measured chamber air temperature within ±3 °C of the set point at under equilibrium
conditions for set points up to 70 °C and within ±4 °C of the set point for set points greater than 70 °C.
5.2.10 Calibrate the temperature sensor used to measure the chamber air temperature in accordance
with the sensor manufacturer’s instructions at least annually.
5.3 Humidity and wetting
5.3.1 The presence of moisture on the exposed face of the specimen, particularly long wet periods and
the cyclic change between wet and dry periods, may have a significant effect in accelerated laboratory
exposure tests. Any device operated in accordance with any of the parts of this International Standard
which attempts to simulate the effects of moisture shall have means for providing moisture to specimens
using one or more of the following methods:
a) humidification of the chamber air;
b) formation of condensation;
c) water spray;
d) immersion.
5.3.2 Water purity
5.3.2.1 For xenon-arc and carbon-arc instruments, the purity of the water used for spraying the
specimens is very important. Without proper treatment to remove cations, anions, organics and, in
particular, silica, exposed specimens will develop spots or stains that do not occur in exterior exposures.
Unless otherwise specified, water used for specimen spray shall contain a maximum of 1 µg/g of solids
and a maximum of 0,2 µg/g of silica. Distillation, or a combination of deionization and reverse osmosis,
can effectively produce water of the desired purity. If the water used for specimen spray contains
more than 1 µg/g of solids, the solids and silica levels shall be reported. Recirculation of water used
8 © ISO 2016 – All rights reserved
for specimen spray is not recommended and shall not be done unless the recirculated water meets the
purity requirements listed above.
5.3.2.2 The purity of water used for spraying in instruments using UV fluorescent lamps is not as
critical as in xenon-arc and carbon-arc instruments. Therefore, the test panels shall be sprayed using
water that has been purified so as to have less than 2,0 µg/g dissolved solids content and <0,5 µg/g
suspended silica content.
5.3.3 If specimens are found to have deposits or stains after exposure, the water purity shall be checked
to determine whether it meets the purity requirements specified in 5.3.2. On some occasions, exposed
specimens can be contaminated by deposits from bacteria that can grow in the purified water used for
specimen spray. If bacterial contamination is detected, the entire system used for specimen water spray
shall be flushed with a chlorinating solution such as sodium hypochlorite and thoroughly rinsed prior to
resuming exposures.
5.3.4 Although conductivity does not always correlate with silica content, it is recommended that the
conductivity of the water used for specimen spray be continuously monitored and that exposures be
stopped whenever the conductivity is above 5 µS/cm.
5.3.5 All components of the specimen spray unit shall be fabricated from stainless steel or some other
material that does not contaminate the water with materials that could absorb UV radiation or form
unrealistic deposits on test specimens.
5.3.6 If humidity control is required, sensors used to measure humidity shall be placed within the
chamber air-flow and shielded from direct radiation and water spray. When humidity is controlled, the
measured relative humidity shall be maintained within ±10 % of the set point humidity.
If humidity control is required, the humidity sensors shall be calibrated at least annually in accordance
with the exposure device manufacturer’s instructions.
5.3.7 Any device that introduces periods of wetting of the exposed specimens by any method shall
have means to programme the periods with and without wetting.
5.4 Other requirements for the exposure device
5.4.1 Although various designs of exposure device are used in practice, each device shall meet the
following requirements.
5.4.1.1 Any device intended to simulate the effects of light and dark cycles shall have an electronic
controller or mechanical device to programme periods with or without radiation.
5.4.1.2 Manufacturers shall ensure that devices that provide periods during which the exposure
conditions are different have means to time each period. The length of each exposure period shall be
controlled to within ±10 % of the shortest period used. It is desirable to use timers that are as accurate
and have as high a repeatability as possible. Optionally, a means to record the length of each test period
may also be provided.
5.4.2 To fulfil the requirements of particular test procedures, the device may need to provide means to
register or record the following operating parameters:
a) the line voltage;
b) the lamp wattage;
c) the lamp current;
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 4892-1
ISO/TC 61/SC 6 Secrétariat: DIN
Début de vote: Vote clos le:
2014-01-23 2014-06-23
Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources
lumineuses de laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources —
Part 1: General guidance
[Révision de la deuxième édition (ISO 4892-1:1999)]
ICS: 83.080.01
TRAITEMENT PARRALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l’Organisation internationale de
normalisation (ISO) et soumis selon le mode de collaboration sous la direction
de l’ISO, tel que défini dans l’Accord de Vienne.
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l’ISO et
aux comités membres du CEN pour enquête de cinq mois.
En cas d’acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC reçues, sera soumis en parallèle à un vote d’approbation de deux mois au sein de
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
l’ISO et à un vote formel au sein du CEN.
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu’il est
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
parvenu du secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
texte sera effectué au Secrétariat central de l’ISO au stade de publication.
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 4892-1:2014(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
©
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2014
ISO/DIS 4892-1:2014(F)
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de l’ISO. Sauf autorisé par les lois en matière de droits d’auteur du pays utilisateur, aucune partie de
ce projet ISO ne peut être reproduite, enregistrée dans un système d’extraction ou transmise sous
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Les contrevenants pourront être poursuivis.
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
ISO/DIS 4892-1
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Portée des essais . 3
4.3 Utilisation d'essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire . 4
5 Exigences relatives aux dispositifs d'exposition en laboratoire . 5
5.1 Irradiance . 5
5.2 Température . 6
5.3 Humidité et mouillage . 9
5.4 Autres exigences relatives aux dispositifs d'exposition. 10
6 Éprouvettes d'essai . 10
6.1 Nature, forme et préparation . 10
6.2 Nombre d'éprouvettes . 11
6.3 Stockage et conditionnement . 11
7 Conditions d'essai et mode opératoire . 12
7.1 Valeurs de consigne pour les conditions d'exposition . 12
7.2 Mesurages de propriétés sur les éprouvettes . 13
8 Périodes d'exposition et évaluation des résultats d'essai . 13
8.1 Généralités . 13
8.2 Utilisation de matériaux de contrôle . 13
8.3 Utilisation des résultats dans les spécifications . 14
9 Rapport d'essai . 14
Annexe A (normative) Modes opératoires pour mesurer l'uniformité de l'irradiance sur la surface
d'exposition de l'éprouvette . 16
Annexe B (informative) Facteurs diminuant le degré de corrélation entre les essais de
vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation artificielle et les expositions en
conditions d'utilisation réelles . 19
Annexe C (informative) Normes d'irradiance spectrale solaire . 22
Bibliographie . 25
ISO/DIS 4892-1
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 4892-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 6, Vieillissement
et résistance aux agents chimiques et environnants.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 4892-1:1999), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 4892 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Méthodes
d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire:
⎯ Partie 1 : Lignes directrices générales
⎯ Partie 2 : Lampes à arc au xénon
⎯ Partie 3 : Lampes fluorescentes UV
⎯ Partie 4 : Lampes à arc au carbone
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
ISO/DIS 4892-1
Introduction
Les plastiques sont souvent utilisés en extérieur et en intérieur, où ils sont exposés au rayonnement solaire
de manière directe ou derrière une vitre pendant de longues périodes. Il est donc très important de déterminer
les effets du rayonnement solaire, de la chaleur, de l'humidité et des autres contraintes climatiques sur la
couleur et les autres propriétés des plastiques. Les essais d'exposition directe au rayonnement solaire et au
[1]
rayonnement solaire filtré par une vitre sont décrits dans l'ISO 877 . Cependant, il est souvent nécessaire de
déterminer plus rapidement les effets de la lumière, de la chaleur et de l'humidité sur les propriétés physiques,
chimiques et optiques des plastiques avec des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation
accélérée artificielle qui utilisent des sources lumineuses de laboratoire spécifiques. Les expositions dans ces
appareillages de laboratoire sont effectuées dans des conditions davantage contrôlées que celles rencontrées
en environnement naturel et sont destinées à accélérer la dégradation des polymères et la défaillance du
produit.
La relation entre les résultats des essais de vieillissement accéléré ou d'irradiation accélérée artificielle et
ceux obtenus en conditions d'utilisation réelles s'avère difficile à établir en raison de la variabilité de ces deux
types d'exposition et du fait que les essais en laboratoire ne reproduisent souvent pas toutes les contraintes
d'exposition rencontrées par les plastiques exposés aux conditions d'utilisation réelles. Aucun essai individuel
d'exposition en laboratoire ne peut être spécifié comme une simulation complète des expositions en
conditions d'utilisation réelles.
La durabilité relative des matériaux exposés aux conditions d'utilisation réelles peut être très différente selon
l'emplacement de l'exposition en raison des différences de rayonnement UV, de période d'humidité, de
température, de polluants et d'autres facteurs. Par conséquent, même si les résultats d'essais spécifiques de
vieillissement accéléré ou d'irradiation accélérée artificielle sont jugés utiles pour comparer la durabilité
relative des matériaux exposés dans un emplacement extérieur donné ou dans des conditions d'utilisation
réelles, il ne peut être supposé qu'ils seront utiles pour déterminer la durabilité relative des matériaux exposés
dans un autre emplacement extérieur ou dans d'autres conditions d'utilisation réelles.
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 4892-1
Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses
de laboratoire — Partie 1: Lignes directrices générales
1 Domaine d'application
1.1 La présente partie de l'ISO 4892 fournit des informations et un guide général pour la sélection et
l'application des méthodes d'exposition détaillées dans les autres parties de la norme. Elle décrit également
les exigences générales de performance des dispositifs utilisés pour exposer les plastiques aux sources
lumineuses de laboratoire. Les informations relatives aux exigences de performance sont destinées aux
fabricants d'appareillages d'essai de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation accélérée artificielle.
NOTE Dans la présente norme, 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.
1.2 La présente partie de l'ISO 4892 fournit également des informations sur l'interprétation des données
issues des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation accélérée artificielle. Des informations
plus spécifiques sur les méthodes de détermination des changements de propriétés des plastiques après
exposition et de notification des résultats sont données dans l'ISO 4582.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent document
et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 293, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 294-1, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 1 :
Principes généraux, et moulage des éprouvettes à usages multiples et des barreaux
ISO 294-2, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 2 :
Barreaux de traction de petites dimensions
ISO 294-3, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 3 :
Plaques de petites dimensions
ISO 295, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermodurcissables
ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
ISO 3167, Plastiques — Éprouvettes à usages multiples
ISO 4582, Plastiques — Détermination des changements de coloration et des variations de propriétés après
exposition à la lumière du jour sous verre, aux agents atmosphériques ou aux sources lumineuses de
laboratoire
ISO 4892-2, Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 2 :
Lampes à arc au xénon
ISO/DIS 4892-1
ISO 4892-3, Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 3 :
Lampes fluorescentes UV
ISO 4892-4, Plastiques — Méthodes d'exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 4 :
Lampes à arc au carbone
ISO 9370, Plastiques — Détermination au moyen d'instruments de l'exposition énergétique lors d'essais
d'exposition aux intempéries — Lignes directrices générales et méthode d'essai fondamentale
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
NOTE Les définitions des autres termes se rapportant aux essais de vieillissement sont données dans
[2]
l'ASTM G 113 .
3.1
matériau de contrôle
〈essais de vieillissement〉 matériau de composition et de construction similaires au matériau d'essai, exposé
en même temps que ce dernier, et utilisé à des fins de comparaison
NOTE 1 à l'article : Un exemple d'utilisation d'un matériau de contrôle consisterait à évaluer une formulation différente de
celle d'un matériau effectivement utilisé. Dans ce cas, le plastique élaboré avec la formulation d'origine serait le matériau
de contrôle.
3.2
éprouvette d'essai
partie du matériau soumis à essai stockée dans des conditions de stabilité et utilisée pour comparer les états
exposé et non exposé
3.3
vieillissement accéléré artificiel
exposition d'un matériau dans un dispositif de vieillissement en laboratoire à des conditions qui peuvent être
cycliques et intensifiées par rapport à celles rencontrées lors d'une exposition à l'extérieur ou en service
NOTE 1 à l'article : Cet essai implique une source de rayonnement de laboratoire, de la chaleur et de l'humidité (sous
forme d'humidité relative et/ou d'une vaporisation d'eau, d'une condensation ou d'une immersion) afin de tenter de
produire plus rapidement les mêmes changements que ceux rencontrés lors d'une exposition à l'extérieur sur une longue
période.
NOTE 2 à l'article : Le dispositif peut comprendre des systèmes de contrôle et/ou de surveillance de la source lumineuse
et d'autres paramètres de vieillissement. Il peut également permettre l'exposition à des conditions spéciales (pulvérisation
d'acide, par exemple) afin de simuler l'effet des gaz industriels.
3.4
irradiation accélérée artificielle
exposition d'un matériau à une source de rayonnement de laboratoire servant à simuler le filtrage du
rayonnement solaire par les vitres ou le rayonnement à partir de sources d'éclairage intérieures, et où des
éprouvettes peuvent être soumises à des changements relativement faibles de température et d'humidité
relative afin de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux qui ont lieu lorsque le matériau
est utilisé dans un environnement intérieur.
NOTE 1 à l'article : Ces essais d'exposition sont généralement appelés "essais de décoloration" ou "essais de résistance
à la lumière".
3.5
matériau de référence
matériau de performance connue
ISO/DIS 4892-1
3.6
éprouvette de référence
partie du matériau de référence devant être soumise à une exposition
4 Principe
4.1 Généralités
Les éprouvettes des échantillons à soumettre à l'essai sont exposées aux sources lumineuses de laboratoire
dans des conditions environnementales contrôlées. Les méthodes décrites incluent les exigences à satisfaire
pour le mesurage de l'irradiance et de l'exposition énergétique dans le plan de l'éprouvette, de la température
des capteurs blancs et noirs spécifiés, de la température de l'air à l'intérieur de l'enceinte et de l'humidité
relative.
4.2 Portée des essais
4.2.1 Lors de la réalisation d'essais d'exposition dans des dispositifs qui utilisent des sources lumineuses
de laboratoire, il est important de considérer le degré de simulation des conditions d'essai accéléré, par
rapport à l'utilisation dans l'environnement réel pour le plastique soumis à l'essai. De plus, lors de la mise en
place d'expériences d'exposition et de l'interprétation des résultats d'essais de vieillissement accéléré artificiel
ou d'irradiation accélérée artificielle, il est essentiel de tenir compte des effets de variabilité au cours de l'essai
accéléré et des expositions réelles.
4.2.2 Aucun essai d'exposition en laboratoire ne peut être spécifié comme une simulation complète des
conditions d'utilisation réelles. Les résultats obtenus à partir de ces essais de vieillissement accéléré artificiel
ou d'irradiation accélérée artificielle peuvent être considérés comme représentatifs des expositions en
conditions d'utilisation réelles uniquement lorsque le degré de corrélation a été établi pour les matériaux
spécifiques soumis à l'essai et que le type et le mécanisme de dégradation sont similaires. La durabilité
relative des matériaux dans des conditions d'utilisation réelles peut être très différente à des emplacements
différents en raison de différences de rayonnement ultraviolet, de durée d'exposition à l'humidité, d'humidité
relative, de température, de polluants et d'autres facteurs. Par conséquent, même lorsque les résultats d'un
essai d'exposition spécifique réalisé conformément à l'une des parties de la présente Norme internationale
sont jugés utiles pour comparer la durabilité relative des matériaux exposés à un environnement particulier, il
ne peut pas être supposé qu'ils seront utiles pour déterminer la durabilité relative des mêmes matériaux dans
un environnement différent.
4.2.3 Même s'il est tentant de déterminer un "facteur d'accélération général" associant les heures "x" ou les
mégajoules de l'exposition énergétique dans un essai de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation
accélérée artificielle aux mois ou années "y" de l'exposition réelle, ce facteur ne doit pas être affecté à tous les
matériaux. Ces facteurs d'accélération ne sont pas valables pour plusieurs raisons :
a) les facteurs d'accélération dépendent du matériau et peuvent nettement différer d'un matériau à l'autre et
selon les différentes formulations du même matériau ;
b) la variabilité du rythme de dégradation au cours des essais de vieillissement accéléré artificiel ou
d'irradiation accélérée artificielle et des essais en conditions réelles peut avoir un effet significatif sur le
facteur d'accélération calculé ;
c) les facteurs d'accélération calculés sur la base du rapport d'irradiance entre une source lumineuse de
laboratoire et le rayonnement solaire (même si des bandes passantes identiques sont utilisées) ne
tiennent pas compte des effets de la température, de l'humidité et des différences d'irradiance spectrale
relative entre la source lumineuse de laboratoire et le rayonnement solaire.
NOTE Les facteurs d'accélération déterminés pour une formulation spécifique d'un matériau ne sont valables que
s'ils sont fondés sur des donnés obtenues à partir d'un nombre suffisant d'essais environnementaux extérieurs ou
intérieurs séparés et d'essais de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation accélérée artificielle, de sorte que les
résultats utilisés pour relier le temps à la défaillance dans chaque exposition puissent être analysés par des méthodes
ISO/DIS 4892-1
statistiques. Un exemple d'analyse statistique utilisant de multiples expositions en laboratoire et dans des conditions
[3]
réelles pour calculer un facteur d'accélération, est décrit par J.A. Simms .
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) des différences dans l'irradiation spectrale relative entre la source lumineuse de laboratoire et le
rayonnement solaire ;
b) des niveaux d'irradiance supérieurs à ceux rencontrés dans des conditions d'utilisation réelles ;
c) des cycles d'exposition impliquant une exposition continue à un rayonnement provenant d'une source
lumineuse de laboratoire sans aucune période d'obscurité ;
d) des températures d'éprouvettes supérieures à celles rencontrées en conditions réelles ;
e) des conditions d'exposition entraînant des différences de température peu réalistes entre les éprouvettes
de couleurs claires et foncées ;
f) des conditions d'exposition entraînant des cyclages très fréquents entre les températures d'éprouvettes
basses et élevées, ou entraînant un choc thermique peu réaliste ;
g) des niveaux d'humidité pendant l'essai accéléré peu réalistes par rapport aux conditions d'utilisation
réelles ;
h) l'absence d'agents biologiques, de polluants, de précipitations acides ou de condensation.
4.3 Utilisation d'essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire
4.3.1 Il est préférable d'utiliser les résultats des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d'irradiation
accélérée artificielle effectués conformément à l'une des parties de la présente Norme internationale pour
comparer la performance relative des matériaux. Des comparaisons entre matériaux ne peuvent être
effectuées que si ces matériaux font conjointement l'objet d'un essai dans le même dispositif d'exposition. Les
résultats peuvent être exprimés en comparant le temps d'exposition ou l'exposition énergétique nécessaire
pour réduire le niveau d'une propriété caractéristique à un niveau spécifié. Une application courante consiste
à réaliser un essai afin d'établir que le niveau qualitatif de différents lots ne varie pas par rapport à celui d'un
matériau de contrôle dont la performance est connue.
4.3.1.1 Il est fortement recommandé d'exposer au moins un matériau de contrôle à chaque essai afin de
comparer la performance des matériaux d'essai avec celle du matériau de contrôle. Il convient que le
matériau de contrôle soit de composition et de construction similaires et qu'il soit choisi de sorte que ses types
de défaillance soient identiques à ceux du matériau soumis à l'essai. Il est préférable d'utiliser deux matériaux
de contrôle, l'un d'une durabilité relativement satisfaisante et l'autre d'une durabilité relativement faible.
4.3.1.2 Il est nécessaire d'utiliser un nombre suffisant de répliques de chaque matériau de contrôle et de
chaque matériau d'essai afin de permettre une évaluation statistique des résultats. Sauf spécification
contraire, utiliser un minimum de trois répliques pour tous les matériaux de contrôle et d'essai. Si les
propriétés des matériaux sont mesurées par des essais destructifs, un jeu séparé d'éprouvettes est
nécessaire pour chaque période d'exposition.
4.3.2 Dans certains essais de spécification, les matériaux d'essai sont exposés en même temps, comme un
matériau de référence vieilli (tissu témoin en laine bleue, par exemple). La (les) propriété(s) du matériau
d'essai est (sont) mesurée(s) après qu'une propriété définie du matériau de référence ait atteint un niveau
spécifié. Lorsque le matériau de référence diffère du matériau d'essai de par sa composition, il peut ne pas
être sensible à des contraintes d'exposition engendrant une défaillance du matériau d'essai ou être très
sensible à une contrainte d'exposition ayant un effet limité sur le matériau d'essai. La variabilité des résultats
ISO/DIS 4892-1
obtenus pour le matériau de référence peut être très différente de celle du matériau d'essai. Toutes ces
différences entre le matériau de référence et le matériau d'essai peuvent produire des résultats erronés
lorsque le matériau de référence fait office de matériau de contrôle ou sert à déterminer la durée de la période
d'exposition.
NOTE 1 Les définitions des matériaux de contrôle et de référence adaptées aux essais de vieillissement sont données
à l'Article 3.
NOTE 2 Des matériaux de référence vieillis peuvent également être utilisés pour surveiller l'homogénéité des
conditions opératoires au cours d'un essai d'exposition. Des informations sur la sélection et la caractérisation des
[4] [5]
matériaux de référence utilisés à cet effet sont données dans l'ASTM G 156 . L'ISO/TR 19032 décrit un mode
opératoire qui utilise la variation de l'indice carbonyle d'un matériau de référence vieilli spécifique en polyéthylène pour
surveiller les conditions d'exposition au vieillissement naturel et au vieillissement accéléré artificiel.
4.3.3 Dans certains essais de spécification, les propriétés des éprouvettes sont évaluées après un temps
d'exposition ou une exposition énergétique spécifique en utilisant un cycle d'essai avec un ensemble de
conditions prescrit. Il convient de ne pas utiliser les résultats d'un essai d'exposition accéléré effectué
conformément à l'une des parties de la présente Norme internationale pour établir un degré de
"réussite/échec" des matériaux, fondé sur le niveau d'une propriété spécifique après un temps d'exposition ou
une exposition énergétique spécifique, à moins que la reproductibilité combinée des effets d'un cycle
d'exposition particulier et de la méthode de mesurage des propriétés n'ait été établie.
5 Exigences relatives aux dispositifs d'exposition en laboratoire
5.1 Irradiance
5.1.1 Les sources lumineuses de laboratoire sont utilisées pour fournir l'irradiance aux éprouvettes. Pour
produire l'irradiance des éprouvettes, une lampe à arc au xénon est utilisée dans l’ISO 4892-2, une lampe
fluorescente UV dans l’ISO 4892-3 et une lampe à arc au carbone dans l’ISO 4892-4.
5.1.2 Le dispositif d'exposition doit permettre de positionner les éprouvettes et tout capteur concerné de
manière à assurer une irradiance uniforme de la source de rayonnement.
NOTE L'irradiance spectrale produite dans un dispositif de vieillissement accéléré artificiel est très importante.
Idéalement, il convient que l'irradiance spectrale relative produite par le dispositif corresponde très étroitement à celle du
rayonnement solaire, notamment dans la région UV de courte longueur d'onde. L'Annexe C fournit des informations sur
les principaux spectres solaires de référence qui peuvent servir à comparer l'irradiance spectrale produite pendant
l'exposition accélérée artificielle à celle du rayonnement solaire. Les parties suivantes de la présente Norme internationale
contiennent des exigences spécifiques à l'irradiance spectrale relative produite dans les dispositifs décrits dans ces
parties.
5.1.3 Le dispositif d'exposition doit être conçu de sorte que l'irradiance en tout emplacement de la surface
utilisée pour les expositions d'éprouvettes représente au moins 70 % de l'irradiance maximale mesurée sur
cette surface. Les modes opératoires permettant aux fabricants de dispositifs de mesurer l'uniformité de
l'irradiance sont exposés dans l'Annexe A.
NOTE L'uniformité de l'irradiance dans les dispositifs d'exposition dépend de différents facteurs, tels que les dépôts
susceptibles de se développer dans le système optique et sur les parois de l'enceinte. De plus, l'uniformité de l'irradiance
peut être affectée par le type et le nombre d'éprouvettes exposées. L'uniformité de l'irradiance déclarée par le fabricant est
valable pour un équipement neuf et des conditions de mesure bien définies.
5.1.4 Si l'irradiance minimale en tout point de la surface utilisée pour l'exposition des éprouvettes est
comprise entre 70 % et 90 % de l'irradiance maximale, les éprouvettes doivent être périodiquement
repositionnées pour réduire la variabilité de l'exposition énergétique. Le mode opératoire et le plan de
repositionnement doivent être approuvés par toutes les parties concernées.
[6]
NOTE L'ASTM G 151 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.
ISO/DIS 4892-1
5.1.5 Si l'irradiance en tout point de la surface utilisée pour l'exposition des éprouvettes est au moins égale
à 90 % de l'irradiance maximale, le repositionnement régulier des éprouvettes au cours de l'exposition n'est
pas nécessaire pour assurer une exposition énergétique uniforme. Bien que le repositionnement régulier des
éprouvettes puisse ne pas être nécessaire, il constitue néanmoins une bonne méthode pour garantir que la
variabilité des contraintes d'exposition rencontrées lors de la période d'exposition est maintenue au minimum.
NOTE 1 Selon la sensibilité spécifique du matériau, le repositionnement régulier des éprouvettes constitue une bonne
méthode pour minimiser la variabilité des contraintes rencontrées au cours de l'exposition.
NOTE 2 Le placement aléatoire des répliques est également une bonne méthode pour réduire l'effet de toute variabilité
des conditions dans la surface d'exposition.
5.1.6 Les instructions du fabricant du dispositif concernant le remplacement des lampes et des filtres, ainsi
que le vieillissement prématuré des lampes et/ou filtres, doivent être suivies.
5.1.7 Un radiomètre conforme aux exigences exposées dans l'ISO 9370 peut être utilisé pour mesurer
l'irradiance E ou l'irradiance spectrale E , ainsi que l'exposition énergétique H ou l'exposition énergétique
λ
spectrale H dans le plan de la surface des éprouvettes.
λ
5.1.7.1 Lorsqu'il est utilisé, le radiomètre doit être monté de manière à recevoir le même rayonnement
que la surface des éprouvettes. S'il n'est pas positionné dans le plan des éprouvettes, il doit avoir un champ
de vision suffisamment large et doit être étalonné pour une irradiance par rapport à la distance des
éprouvettes. Le radiomètre doit être étalonné en utilisant une combinaison de filtres de source lumineuse du
même type que ceux qui seront utilisés pour les essais ou en appliquant un coefficient de perte spectrale
approprié. L'étalonnage doit être vérifié conformément aux instructions du fabricant de l'instrument de mesure
du rayonnement. Un étalonnage complet du radiomètre, traçable par rapport à un organisme de normalisation
radiométrique reconnu, doit être effectué au moins une fois par an. Des étalonnages plus fréquents sont
recommandés.
Pour les lampes fluorescentes UVB, les radiomètres de terrain doivent être étalonnés avec des lampes dont
la répartition spectrale énergétique est identique à celle des lampes qui seront utilisées pour les essais.
[7]
NOTE 1 L'ASTM G130 fournit des lignes directrices spécifiques pour l'étalonnage des radiomètres à l'aide de
spectroradiomètres. Cette méthode peut être utilisée pour étalonner le(s) radiomètre(s) des instruments.
NOTE 2 Voir l'ISO 9370 pour obtenir les définitions des radiomètres de terrain et de référence.
5.1.7.2 Lorsqu'elle est mesurée, l'irradiance dans la plage de longueurs d'ondes convenue entre toutes
les parties intéressées doit être mentionnée dans le rapport d'essai. Certains dispositifs prévoient le
mesurage de l'irradiance dans une plage de longueurs d'onde spécifique (par exemple, 300 nm à 400 nm ou
300 nm à 800 nm), ou dans une bande passante étroite centrée sur une longueur d'onde unique (340 nm, par
exemple).
5.2 Température
5.2.1 La température superficielle des matériaux exposés dépend principalement de l'absorption du
rayonnement, de l'émissivité de l'éprouvette, de la conduction thermique au sein de l'éprouvette et de la
transmission de chaleur entre l'éprouvette et l'air ou le porte-éprouvettes. Étant donné qu'il n'est pas pratique
de surveiller la température superficielle d'éprouvettes individuelles, un capteur à panneau noir est utilisé pour
mesurer et contrôler la température dans l'enceinte d'exposition. Le capteur thermique à surface noire fixé sur
un panneau noir doit être monté dans la surface d'exposition de l'éprouvette de manière à recevoir le même
rayonnement et être soumis aux mêmes conditions de refroidissement que la surface plane du panneau
d'essai.
5.2.2 Deux types de capteurs thermiques à surface noire peuvent être utilisés : les thermomètres à étalon
noir (BST) et les thermomètres à panneau noir (BPT).
5.2.2.1 Les thermomètres à étalon noir se composent d'une tôle plane (plate) en acier inoxydable dont
l'épaisseur est comprise entre 0,5 et 1,2 mm. Les dimensions de longueur et de largeur types sont de 70 mm
ISO/DIS 4892-1
et 40 mm environ. La surface de cette plaque qui se trouve face à la source de rayonnement doit être revêtue
d'une couche noire ayant une bonne résistance au vieillissement. La plaque noire revêtue ne doit pas refléter
plus de 10 % de tout le rayonnement incident jusqu'à 2 500 nm. Un élément thermosensible (sonde à
résistance en platine, par exemple) doit être fixé au centre de la plaque, du côté opposé à la source de
rayonnement, de manière à assurer un bon contact thermique avec la plaque. Ce côté de la plaque métallique
doit être fixé à une plaque d'appui de 5 mm d'épaisseur composée de poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) non
chargé. Un petit espace suffisant pour maintenir la sonde à résistance en platine doit être usiné sur la plaque
d'appui en PVDF. La distance entre la sonde et cet évidement de la plaque en PVDF doit être d'environ 1 mm.
La longueur et la largeur de la plaque en PVDF doivent être suffisantes pour éviter tout contact thermique
métallique entre la plaque métallique noire recouverte et le support de montage sur lequel elle est fixée. Les
montures métalliques du support du panneau noir isolé doivent se situer à au moins 4 mm des bords de la
plaque métallique. Les thermomètres à étalon noir dont la construction est différente sont admis tant que la
température indiquée par l'autre construction ne dépasse pas ± 1,0 °C de celle de la construction spécifiée à
toute température en état stable et aux réglages d'irradiance que le dispositif peut atteindre. En outre, le
temps nécessaire à une autre construction de thermomètre à étalon noir pour atteindre un état stable doit se
situer dans une limite de 10 % du temps nécessaire au thermomètre à étalon noir spécifié pour atteindre cet
état stable.
NOTE Les thermomètres à étalon noir sont parfois appelés "thermomètres à panneau noir isolés".
5.2.2.2 Les thermomètres à panneau noir se composent d'une plaque de métal plane (plate) résistant à
la corrosion. Les dimensions types sont d'environ 150 mm de longueur, 70 mm de largeur et 1 mm
d'épaisseur. La surface de cette plaque qui est dirigée vers la source de rayonnement doit être revêtue d'une
couche noire ayant une bonne résistance au vieillissement. La plaque noire revêtue ne doit pas refléter plus
de 10 % de tout le rayonnement incident jusqu'à 2 500 nm. Un élément thermosensible doit être solidement
fixé au centre de la surface exposée. Cet élément thermosensible peut être une sonde bimétallique noire à
cadran, un capteur à résistance, une thermistance ou un thermocouple. Le côté arrière du panneau métallique
doit être exposé à l'air libre.
NOTE 1 La géométrie de l'installation influe sur la stabilité des thermomètres à panneau noir car le refroidissement par
convection agit des deux côtés du panneau.
NOTE 2 Les thermomètres à panneau noir sont parfois appelés "thermomètres à panneau noir non isolés".
5.2.2.3 Sauf spécification contraire, les températures doivent être mesurées en utilisant l'une des deux
conceptions de thermomètre décrites ci-dessus. Si d'autres systèmes sont utilisés pour mesurer la
température de panneaux noirs ou blancs, la construction précise du panneau noir ou blanc doit être
mentionnée dans le rapport d'essai.
5.2.3 La température indiquée par le thermomètre à panneau ou étalon noir dépend de l'irradiance de la
source lumineuse de laboratoire, ainsi que de la température et de la vitesse de déplacement de l'air dans
l'enceinte d'exposition. Les températures du thermomètre à panneau noir correspondent généralement à
celles des revêtements noirs des panneaux métalliques dont le côté arrière est dépourvu d'isolation
thermique. Les températures du thermomètre à étalon noir correspondent généralement à celles de la surface
exposée des échantillons noirs à faible conductivité thermique. Dans les conditions d'exposition types, la
température indiquée par un thermomètre à étalon noir est de 3 °C à 12 °C plus élevée que celle indiquée par
un thermomètre à panneau noir. Cependant, il convient de déterminer, pour chaque condition d'exposition, la
différence réelle entre une température indiquée par un thermomètre à panneau noir et une température
mesurée avec un thermomètre à étalon noir. Dans la mesure où les thermomètres à étalon noir sont isolés,
leur temps de réponse aux variations de température est légèrement supérieur à celui d'un thermomètre à
panneau noir.
5.2.3.1 Avec une irradiance faible, la différence entre la température indiquée par un thermomètre à
panneau noir ou un thermomètre à étalon noir et la température réelle de l'éprouvette peut être infime.
Lorsque des sources de rayonnement qui émettent un très faible rayonnement infrarouge sont utilisées, les
différences de températures indiquées par les deux types de panneau noir ou entre les éprouvettes de
couleurs claire et sombre sont très faibles.
ISO/DIS 4892-1
5.2.4 Afin d'évaluer la plage des températures superficielles des éprouvettes exposées et d'avoir un
meilleur contrôle de l'irradiance ou des conditions dans l'enceinte d'exposition, l'utilisation d'un thermomètre à
panneau ou étalon blanc est recommandée, parallèlement à celle d'un thermomètre à panneau ou étalon noir.
La construction du thermomètre à panneau ou étalon blanc doit être identique à celle du thermomètre à
panneau ou étalon noir correspondant, à l'exception de l'utilisation d'un revêtement blanc ayant une bonne
résistance au vieillissement. La réflexion du revêtement blanc doit être d'au moins 60 % entre 450 nm et
800 nm et d'au moins 30 % entre 800 nm et 1 500 nm.
5.2.5 Les fabricants de dispositifs d'exposition doivent s'assurer que les dispositifs conçus pour satisfaire
aux exigences de la présente partie de l'ISO 4892 sont en mesure de satisfaire aux exigences suivantes de
contrôle de température du capteur de température noir ou blanc dans sa position de fonctionnement prévue.
Ces exigences s'appliquent dans des conditions d'équilibre.
Température de Écart de température admissible du capteur dans
consigne sa position de fonctionnement
≤ 70 °C ± 3 °C
> 70 °C ± 4 °C
5.2.6 Les fabricants de dispositifs d'exposition doivent s'assurer que les dispositifs conçus pour satisfaire
aux exigences de la présente partie de l'ISO 4892 sont en mesure de satisfaire aux exigences suivantes de
contrôle de température d'un capteur de température noir ou blanc placé dans une position quelconque dans
la surface d'exposition autorisée. Ces exigences s'appliquent dans des conditions d'équilibre.
Écart de température admissible du capteur
Température de
lorsqu'il est placé à un endroit quelconque de la
consigne
surface d'exposition
≤ 70 °C ± 5 °C
> 70 °C ± 7 °C
NOTE Pour certains matériaux, des différences de vitesse de dégradation peuvent apparaître entre des dispositifs
fonctionnant dans les plages de températures admissibles. Un repositionnement régulier des éprouvettes ou un
positionnement aléatoire des répliques pendant l'exposition réduira la variabilité due aux différences de température dans
la surface d'exposition.
5.2.7 Le rapport d'essai doit indiquer si un thermomètre à étalon ou panneau noir et si un thermomètre à
étalon ou panneau blanc a été utilisé.
NOTE Selon la conception spécifique du dispositif fourni par différents fabricants, des températures différentes
peuvent être indiquées par un seul type de thermomètre à étalon ou panneau noir.
5.2.8 Si la température de l'air à l'intérieur de l'enceinte d'exposition est mesurée, l'élément de détection
thermique doit être protégé de la source de rayonnement et de la vaporisation d'eau. La température de l'air
dans l'enceinte mesurée dans cette position peut être différente de celle relevée près de la surface des
éprouvettes exposées. Les fabricants des dispositifs qui contrôlent la température de l'air dans l'enceinte
doivent s'assurer que leur équipement est capable de maintenir cette température mesurée dans les limites
de ± 3 °C de la température de consigne dans les conditions d'équilibre pour les valeurs de consigne allant
jusqu'à 70 °C, et dans les limites de ± 4 °C de la température de consigne pour les valeurs de consigne
supérieures à 70 °C.
5.2.9 Le capteur de température utilisé pour mesurer la température de l'air dans l'enceinte doit être
étalonné au moins une fois par an, conformément aux instructions fournies par le fabricant de ce capteur.
----------------------
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4892-1
Troisième édition
2016-05-01
Plastiques — Méthodes d’exposition
à des sources lumineuses de
laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales
Plastics — Methods of exposure to laboratory light sources —
Part 1: General guidance
Numéro de référence
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ISO 2016
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Fax +41 22 749 09 47
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ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 3
4.1 Généralités . 3
4.2 Portée des essais . 3
4.3 Utilisation d’essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire . 4
5 Exigences relatives aux dispositifs d’exposition en laboratoire . 5
5.1 Irradiance . 5
5.2 Température . 6
5.3 Humidité et mouillage . 9
5.4 Autres exigences relatives aux dispositifs d’exposition .10
6 Éprouvettes d’essai .11
6.1 Nature, forme et préparation .11
6.2 Nombre d’éprouvettes .12
6.3 Stockage et conditionnement .12
7 Conditions d’essai et mode opératoire .13
7.1 Valeurs de consigne pour les conditions d’exposition .13
7.2 Mesurages de propriétés sur les éprouvettes .13
8 Périodes d’exposition et évaluation des résultats d’essai .14
8.1 Généralités .14
8.2 Utilisation de matériaux de contrôle .14
8.3 Utilisation des résultats dans les spécifications .14
9 Rapport d’essai .15
Annexe A (normative) Modes opératoires pour mesurer l’uniformité de l’irradiance sur la
surface d’exposition de l’éprouvette .17
Annexe B (informative) Facteurs diminuant le degré de corrélation entre les essais de
vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation artificielle et les expositions en
conditions d’utilisation réelles .20
Annexe C (informative) Normes d’irradiance spectrale solaire .23
Bibliographie .25
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à
l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes
de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —
Informations supplémentaires.
Le comité responsable de ce document est l’ISO/TC 61, Plastiques, Sous-comité SC 6, Vieillissement et
résistance aux agents chimiques et environnants.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 4892-1:1999) qui a fait l’objet d’une
révision technique.
L’ISO 4892 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Méthodes
d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire:
— Partie 1: Lignes directrices générales
— Partie 2: Lampes à arc au xénon
— Partie 3: Lampes fluorescentes UV
— Partie 4: Lampes à arc au carbone
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
Introduction
Les plastiques sont souvent utilisés en extérieur et en intérieur, où ils sont exposés au rayonnement
solaire de manière directe ou derrière une vitre pendant de longues périodes. Il est donc très important
de déterminer les effets du rayonnement solaire, de la chaleur, de l’humidité et des autres contraintes
climatiques sur la couleur et les autres propriétés des plastiques. Les essais d’exposition directe au
rayonnement solaire et au rayonnement solaire filtré par une vitre sont décrits dans l’ISO 877 (toutes
[1]
les parties) . Cependant, il est souvent nécessaire de déterminer plus rapidement les effets du
rayonnement, de la lumière, de la chaleur et de l’humidité sur les propriétés physiques, chimiques et
optiques des plastiques avec des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée
artificielle qui utilisent des sources lumineuses de laboratoire spécifiques. Les expositions dans ces
appareillages de laboratoire sont effectuées dans des conditions davantage contrôlées que celles
rencontrées en environnement naturel et sont destinées à accélérer éventuellement la dégradation des
polymères et la défaillance du produit.
La relation entre les résultats des essais de vieillissement accéléré ou d’irradiation accélérée artificielle
et ceux obtenus en conditions d’utilisation réelles s’avère difficile à établir en raison de la variabilité de
ces deux types d’exposition et du fait que les essais en laboratoire ne reproduisent jamais exactement
toutes les contraintes d’exposition rencontrées par les plastiques exposés aux conditions d’utilisation
réelles. Aucun essai individuel d’exposition en laboratoire ne peut être spécifié comme une simulation
complète des expositions en conditions d’utilisation réelles.
La durabilité relative des matériaux exposés aux conditions d’utilisation réelles peut être très
différente selon l’emplacement de l’exposition en raison des différences de rayonnement UV, de période
d’humidité, de température, de polluants et d’autres facteurs. Par conséquent, même si les résultats
d’essais spécifiques de vieillissement accéléré ou d’irradiation accélérée artificielle sont jugés utiles
pour comparer la durabilité relative des matériaux exposés dans un emplacement extérieur donné ou
dans des conditions d’utilisation réelles, il ne peut être supposé qu’ils seront utiles pour déterminer
la durabilité relative des matériaux exposés dans un autre emplacement extérieur ou dans d’autres
conditions d’utilisation réelles.
NORME INTERNATIONALE ISO 4892-1:2016(F)
Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources
lumineuses de laboratoire —
Partie 1:
Lignes directrices générales
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 4892 fournit des informations et un guide général pour la sélection et
l’application des méthodes d’exposition détaillées dans les autres parties de la norme. Elle décrit
également les exigences générales de performance des dispositifs utilisés pour exposer les plastiques
aux sources lumineuses de laboratoire. Les informations relatives aux exigences de performance sont
destinées aux fabricants d’appareillages d’essai de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation
accélérée artificielle.
NOTE Dans la présente partie de l’ISO 4892, le terme «source lumineuse» désigne les sources de rayonnement
qui émettent un rayonnement UV, visible ou infrarouge, ou toute combinaison de ces types de rayonnement.
La présente partie de l’ISO 4892 fournit également des informations sur l’interprétation des données
issues des essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle. Des
informations plus spécifiques sur les méthodes de détermination des changements de propriétés des
plastiques après exposition et de notification des résultats sont données dans l’ISO 4582.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d’essai
ISO 293, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes en matières thermoplastiques
ISO 294-1, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 1:
Principes généraux, et moulage des éprouvettes à usages multiples et des barreaux
ISO 294-2, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 2:
Barreaux de traction de petites dimensions
ISO 294-3, Plastiques — Moulage par injection des éprouvettes de matériaux thermoplastiques — Partie 3:
Plaques de petites dimensions
ISO 295, Plastiques — Moulage par compression des éprouvettes de matériaux thermodurcissables
ISO 2818, Plastiques — Préparation des éprouvettes par usinage
ISO 3167, Plastiques — Éprouvettes à usages multiples
ISO 4582, Plastiques — Détermination des changements de coloration et des variations de propriétés
après exposition à la lumière du jour sous verre, aux agents atmosphériques ou aux sources lumineuses de
laboratoire
ISO 4892-2, Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 2:
Lampes à arc au xénon
ISO 4892-3, Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 3:
Lampes fluorescentes UV
ISO 4892-4, Plastiques — Méthodes d’exposition à des sources lumineuses de laboratoire — Partie 4:
Lampes à arc au carbone
ISO 9370, Plastiques — Détermination au moyen d’instruments de l’exposition énergétique lors d’essais
d’exposition aux intempéries — Lignes directrices générales et méthode d’essai fondamentale
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
NOTE Les définitions des autres termes se rapportant aux essais de vieillissement sont données dans la
Référence [2].
3.1
matériau de contrôle
〈essais de vieillissement〉 matériau de composition et de construction similaires au matériau d’essai,
exposé en même temps que ce dernier, et utilisé à des fins de comparaison
Note 1 à l’article: Un exemple d’utilisation d’un matériau de contrôle consisterait à évaluer une formulation
différente de celle d’un matériau effectivement utilisé. Dans ce cas, le plastique élaboré avec la formulation
d’origine serait le matériau de contrôle.
3.2
éprouvette d’essai
partie du matériau soumis à essai stockée dans des conditions de stabilité et utilisée pour comparer les
états exposé et non exposé
3.3
vieillissement accéléré artificiel
exposition d’un matériau dans un dispositif de vieillissement en laboratoire à des conditions qui
peuvent être cycliques et intensifiées par rapport à celles rencontrées lors d’une exposition à l’extérieur
ou en service
Note 1 à l’article: Cet essai implique une source de rayonnement de laboratoire, de la chaleur et de l’humidité (sous
forme d’humidité relative et/ou d’une vaporisation d’eau, d’une condensation ou d’une immersion) afin de tenter
de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux rencontrés lors d’une exposition à l’extérieur.
Note 2 à l’article: Le dispositif peut comprendre des systèmes de contrôle et/ou de surveillance de la source
lumineuse et d’autres paramètres de vieillissement. Il peut également permettre l’exposition à des conditions
spéciales (pulvérisation d’acide, par exemple) afin de simuler l’effet des gaz industriels.
3.4
irradiation accélérée artificielle
exposition d’un matériau à une source de rayonnement de laboratoire servant à simuler le filtrage
du rayonnement solaire par les vitres ou le rayonnement à partir de sources d’éclairage intérieures,
et où des éprouvettes peuvent être soumises à des changements relativement faibles de température
et d’humidité relative afin de produire plus rapidement les mêmes changements que ceux qui ont lieu
lorsque le matériau est utilisé dans un environnement intérieur.
Note 1 à l’article: Ces essais d’exposition sont généralement appelés «essais de décoloration» ou «essais de
résistance à la lumière».
3.5
matériau de référence
matériau de performance connue
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
3.6
éprouvette de référence
partie du matériau de référence devant être soumise à une exposition
4 Principe
4.1 Généralités
Les éprouvettes des échantillons à soumettre à l’essai sont exposées aux sources lumineuses de
laboratoire dans des conditions environnementales contrôlées. Les méthodes décrites incluent les
exigences à satisfaire pour le mesurage de l’irradiance et de l’exposition énergétique dans le plan
de l’éprouvette, de la température des capteurs blancs et noirs spécifiés, de la température de l’air à
l’intérieur de l’enceinte et de l’humidité relative.
4.2 Portée des essais
4.2.1 Lors de la réalisation d’essais d’exposition dans des dispositifs qui utilisent des sources
lumineuses de laboratoire, il est important de considérer le degré de simulation des conditions d’essai
accéléré, par rapport à l’utilisation dans l’environnement réel pour le plastique soumis à l’essai. De
plus, lors de la mise en place d’expériences d’exposition et de l’interprétation des résultats d’essais de
vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle, il est essentiel de tenir compte des
effets de variabilité au cours de l’essai accéléré et des expositions réelles.
4.2.2 Aucun essai d’exposition en laboratoire ne peut être spécifié comme une simulation complète
des conditions d’utilisation réelles. Les résultats obtenus à partir de ces essais de vieillissement accéléré
artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle peuvent être considérés comme représentatifs des
expositions en conditions d’utilisation réelles uniquement lorsque le degré de corrélation a été établi
pour les matériaux spécifiques soumis à l’essai et que le type et le mécanisme de dégradation sont
similaires. La durabilité relative des matériaux dans des conditions d’utilisation réelles peut être très
différente à des emplacements différents en raison de différences de rayonnement ultraviolet, de durée
d’exposition à l’humidité, d’humidité relative, de température, de polluants et d’autres facteurs. Par
conséquent, même lorsque les résultats d’un essai d’exposition spécifique réalisé conformément à l’une
des parties de la présente Norme internationale sont jugés utiles pour comparer la durabilité relative des
matériaux exposés à un environnement particulier, il ne peut pas être supposé qu’ils seront utiles pour
déterminer la durabilité relative des mêmes matériaux dans un environnement différent.
4.2.3 Même s’il est tentant de déterminer un «facteur d’accélération général» associant les heures
«x» ou les mégajoules de l’exposition énergétique dans un essai de vieillissement accéléré artificiel ou
d’irradiation accélérée artificielle aux mois ou années «y» de l’exposition réelle, ce facteur ne doit pas
être affecté à tous les matériaux. Ces facteurs d’accélération ne sont pas valables pour plusieurs raisons:
a) Les facteurs d’accélération dépendent du matériau et peuvent nettement différer d’un matériau à
l’autre et selon les différentes formulations du même matériau;
b) La variabilité du rythme de dégradation au cours des essais de vieillissement accéléré artificiel ou
d’irradiation accélérée artificielle et des essais en conditions réelles peut avoir un effet significatif
sur le facteur d’accélération calculé;
c) Les facteurs d’accélération calculés sur la base du rapport d’irradiance entre une source lumineuse
de laboratoire et le rayonnement solaire (même si des bandes passantes identiques sont utilisées)
ne tiennent pas compte des effets de la température, de l’humidité et des différences d’irradiance
spectrale relative entre la source lumineuse de laboratoire et le rayonnement solaire.
NOTE Les facteurs d’accélération déterminés pour une formulation spécifique d’un matériau ne sont valables
que s’ils sont fondés sur des donnés obtenues à partir d’un nombre suffisant d’essais environnementaux extérieurs
ou intérieurs séparés et d’essais de vieillissement accéléré artificiel ou d’irradiation accélérée artificielle, de
sorte que les résultats utilisés pour relier le temps à la défaillance dans chaque exposition puissent être analysés
par des méthodes statistiques. Un exemple d’analyse statistique utilisant de multiples expositions en laboratoire
et dans des conditions réelles pour calculer un facteur d’accélération, est décrit dans la Référence [3].
4.2.4 Un certain nombre de facteurs sont susceptibles de réduire le degré de corrélation entre les essais
accélérés utilisant les sources lumineuses de laboratoire et les expositions extérieures (des informations
plus spécifiques sur la capacité de chaque facteur à altérer le degré de stabilité des matériaux sont
données dans l’Annexe B):
a) les différences dans l’irradiation spectrale relative entre la source lumineuse de laboratoire et le
rayonnement solaire;
b) les niveaux d’irradiance supérieurs à ceux rencontrés dans des conditions d’utilisation réelles;
c) les cycles d’exposition impliquant une exposition continue à un rayonnement provenant d’une
source lumineuse de laboratoire sans aucune période d’obscurité;
d) les températures d’éprouvettes supérieures à celles rencontrées en conditions réelles;
e) les conditions d’exposition entraînant des différences de température peu réalistes entre les
éprouvettes de couleurs claires et foncées;
f) les conditions d’exposition entraînant des cyclages très fréquents entre les températures
d’éprouvettes basses et élevées, ou entraînant un choc thermique peu réaliste;
g) les niveaux d’humidité pendant l’essai accéléré peu réalistes par rapport aux conditions d’utilisation
réelles;
h) l’absence d’agents biologiques, de polluants, de précipitations acides ou de condensation.
4.3 Utilisation d’essais accélérés avec des sources lumineuses de laboratoire
4.3.1 Il est préférable d’utiliser les résultats des essais de vieillissement accéléré artificiel ou
d’irradiation accélérée artificielle effectués conformément à l’une des parties de la présente Norme
internationale pour comparer la performance relative des matériaux. Des comparaisons entre matériaux
ne peuvent être effectuées que si ces matériaux font conjointement l’objet d’un essai dans le même
dispositif d’exposition. Les résultats peuvent être exprimés en comparant le temps d’exposition ou
l’exposition énergétique nécessaire pour réduire le niveau d’une propriété caractéristique à un niveau
spécifié. Une application courante consiste à réaliser un essai afin d’établir que le niveau qualitatif de
différents lots ne varie pas par rapport à celui d’un matériau de contrôle dont la performance est connue.
4.3.1.1 Il est fortement recommandé d’exposer au moins un matériau de contrôle à chaque essai afin
de comparer la performance des matériaux d’essai avec celle du matériau de contrôle. Il convient que le
matériau de contrôle soit de composition et de construction similaires et qu’il soit choisi de sorte que
ses types de défaillance soient identiques à ceux du matériau soumis à l’essai. Il est préférable d’utiliser
deux matériaux de contrôle, l’un d’une durabilité relativement satisfaisante et l’autre d’une durabilité
relativement faible.
4.3.1.2 Il est nécessaire d’utiliser un nombre suffisant de répliques de chaque matériau de contrôle et
de chaque matériau d’essai afin de permettre une évaluation statistique des résultats. Sauf spécification
contraire, utiliser un minimum de trois répliques pour tous les matériaux de contrôle et d’essai. Si les
propriétés des matériaux sont mesurées par des essais destructifs, un jeu séparé d’éprouvettes est
nécessaire pour chaque période d’exposition.
4.3.2 Dans certains essais de spécification, les matériaux d’essai sont exposés en même temps, comme
un matériau de référence vieilli (tissu témoin en laine bleue, par exemple). La (les) propriété(s) du
4 © ISO 2016 – Tous droits réservés
matériau d’essai est (sont) mesurée(s) après qu’une propriété définie du matériau de référence ait atteint
un niveau spécifié. Lorsque le matériau de référence diffère du matériau d’essai de par sa composition,
il peut ne pas être sensible à des contraintes d’exposition engendrant une défaillance du matériau
d’essai ou être très sensible à une contrainte d’exposition ayant un effet limité sur le matériau d’essai.
La variabilité des résultats obtenus pour le matériau de référence peut être très différente de celle du
matériau d’essai. Toutes ces différences entre le matériau de référence et le matériau d’essai peuvent
produire des résultats erronés lorsque le matériau de référence fait office de matériau de contrôle ou
sert à déterminer la durée de la période d’exposition.
NOTE 1 Les définitions des matériaux de contrôle et de référence adaptées aux essais de vieillissement sont
données à l’Article 3.
NOTE 2 Des matériaux de référence vieillis peuvent également être utilisés pour surveiller l’homogénéité des
conditions opératoires au cours d’un essai d’exposition. Des informations sur la sélection et la caractérisation
des matériaux de référence utilisés à cet effet sont données dans la Référence [4]. La Référence [5] décrit un
mode opératoire qui utilise la variation de l’indice carbonyle d’un matériau de référence vieilli spécifique en
polyéthylène pour surveiller les conditions d’exposition au vieillissement naturel et au vieillissement accéléré
artificiel.
4.3.3 Dans certains essais de spécification, les propriétés des éprouvettes sont évaluées après un
temps d’exposition ou une exposition énergétique spécifique en utilisant un cycle d’essai avec un
ensemble de conditions prescrit. Il convient de ne pas utiliser les résultats d’un essai d’exposition
accéléré effectué conformément à l’une des parties de la présente Norme internationale pour établir un
degré de «réussite/échec» des matériaux, fondé sur le niveau d’une propriété spécifique après un temps
d’exposition ou une exposition énergétique spécifique, à moins que la reproductibilité combinée des
effets d’un cycle d’exposition particulier et de la méthode de mesurage des propriétés n’ait été établie.
5 Exigences relatives aux dispositifs d’exposition en laboratoire
5.1 Irradiance
5.1.1 Les sources lumineuses de laboratoire sont utilisées pour fournir l’irradiance aux éprouvettes.
Pour produire l’irradiance des éprouvettes, une lampe à arc au xénon est utilisée dans l’ISO 4892-2, une
lampe fluorescente UV dans l’ISO 4892-3 et une lampe à arc au carbone dans l’ISO 4892-4.
5.1.2 Le dispositif d’exposition doit permettre de positionner les éprouvettes et tout capteur concerné
de manière à assurer une irradiance uniforme de la source de rayonnement.
NOTE L’irradiance spectrale produite dans un dispositif de vieillissement accéléré artificiel est très
importante. Idéalement, il est attendu que l’irradiance spectrale relative produite par le dispositif soit très proche
de celle du rayonnement solaire, notamment dans la région UV de courte longueur d’onde. L’Annexe C fournit
des informations sur les principaux spectres solaires de référence qui peuvent servir à comparer l’irradiance
spectrale produite pendant l’exposition accélérée artificielle à celle du rayonnement solaire. Les parties suivantes
de la présente Norme internationale contiennent des exigences spécifiques à l’irradiance spectrale relative
produite dans les dispositifs décrits dans ces parties.
5.1.3 Le dispositif d’exposition doit être conçu de sorte que l’irradiance en tout emplacement de la
surface utilisée pour les expositions d’éprouvettes représente au moins 70 % de l’irradiance maximale
mesurée sur cette surface. Les modes opératoires permettant aux fabricants de dispositifs de mesurer
l’uniformité de l’irradiance sont exposés dans l’Annexe A.
NOTE L’uniformité de l’irradiance dans les dispositifs d’exposition dépend de différents facteurs, tels que les
dépôts susceptibles de se développer dans le système optique et sur les parois de l’enceinte. De plus, l’uniformité
de l’irradiance peut être affectée par le type et le nombre d’éprouvettes exposées. L’uniformité de l’irradiance
déclarée par le fabricant est valable pour un équipement neuf et des conditions de mesure bien définies.
5.1.4 Si l’irradiance minimale en tout point de la surface utilisée pour l’exposition des éprouvettes est
comprise entre 70 % et 90 % de l’irradiance maximale, les éprouvettes doivent être périodiquement
repositionnées pour réduire la variabilité de l’exposition énergétique. Le mode opératoire et le plan de
repositionnement doivent être approuvés par toutes les parties concernées.
NOTE La Référence [6] décrit plusieurs modes opératoires possibles, y compris le positionnement aléatoire
des répliques, qui peuvent être utilisés pour réduire la variabilité des contraintes d’exposition rencontrées par
les éprouvettes au cours de leur exposition.
5.1.5 Si l’irradiance en tout point de la surface utilisée pour l’exposition des éprouvettes est au
moins égale à 90 % de l’irradiance maximale, le repositionnement régulier des éprouvettes au cours
de l’exposition n’est pas nécessaire pour assurer une exposition énergétique uniforme. Bien que le
repositionnement régulier des éprouvettes puisse ne pas être nécessaire, il constitue néanmoins une
bonne méthode pour garantir que la variabilité des contraintes d’exposition rencontrées lors de la
période d’exposition est maintenue au minimum.
NOTE 1 Selon la sensibilité spécifique du matériau, le repositionnement régulier des éprouvettes constitue
une bonne méthode pour minimiser la variabilité des contraintes rencontrées au cours de l’exposition.
NOTE 2 Le placement aléatoire des répliques est également une bonne méthode pour réduire l’effet de toute
variabilité des conditions dans la surface d’exposition.
5.1.6 Les instructions du fabricant du dispositif concernant le remplacement des lampes et des filtres,
ainsi que le vieillissement prématuré des lampes et/ou filtres, doivent être suivies.
5.1.7 Un radiomètre conforme aux exigences exposées dans l’ISO 9370 peut être utilisé pour mesurer
l’irradiance E ou l’irradiance spectrale E , ainsi que l’exposition énergétique H ou l’exposition énergétique
λ
spectrale H dans le plan de la surface des éprouvettes.
λ
5.1.7.1 Lorsqu’il est utilisé, le radiomètre doit être monté de manière à recevoir le même rayonnement
que la surface des éprouvettes. S’il n’est pas positionné dans le plan des éprouvettes, il doit avoir un
champ de vision suffisamment large et doit être étalonné pour une irradiance par rapport à la distance
des éprouvettes. Le radiomètre doit être étalonné en utilisant une combinaison de filtres de source
lumineuse du même type que ceux qui seront utilisés pour les essais ou en appliquant un coefficient de
perte spectrale approprié. L’étalonnage doit être vérifié conformément aux instructions du fabricant de
l’instrument de mesure du rayonnement. Un étalonnage complet du radiomètre, traçable par rapport à
un organisme de normalisation radiométrique reconnu, doit être effectué au moins une fois par an. Des
étalonnages plus fréquents sont recommandés.
Pour les lampes fluorescentes UVB, les radiomètres de terrain doivent être étalonnés avec des lampes dont
la répartition spectrale énergétique est identique à celle des lampes qui seront utilisées pour les essais.
NOTE 1 La Référence [7] fournit des lignes directrices spécifiques pour l’étalonnage des radiomètres à l’aide
de spectroradiomètres. Cette méthode peut être utilisée pour étalonner le(s) radiomètre(s) des instruments.
NOTE 2 Voir l’ISO 9370 pour obtenir les définitions des radiomètres de terrain et de référence.
5.1.7.2 Lorsqu’elle est mesurée, l’irradiance dans la plage de longueurs d’ondes convenue entre toutes
les parties intéressées doit être mentionnée dans le rapport d’essai. Certains dispositifs prévoient le
mesurage de l’irradiance dans une plage de longueurs d’onde spécifique (par exemple, 300 nm à 400 nm
ou 300 nm à 800 nm), ou dans une bande passante étroite centrée sur une longueur d’onde unique
(340 nm, par exemple).
5.2 Température
5.2.1 La température superficielle des matériaux exposés dépend principalement de l’absorption du
rayonnement, de l’émissivité de l’éprouvette, de la conduction thermique au sein de l’éprouvette et de
la transmission de chaleur entre l’éprouvette et l’air ou le porte-éprouvettes. Étant donné qu’il n’est pas
pratique de surveiller la température superficielle d’éprouvettes individuelles, un capteur à panneau
noir est utilisé pour mesurer et contrôler la température dans l’enceinte d’exposition. Le panneau noir
6 © ISO 2016 – Tous droits réservés
du capteur de température à surface noire doit être monté dans la surface d’exposition de l’éprouvette
de manière à être dans le même plan et avec la même orientation et à recevoir le même rayonnement
et être soumis aux mêmes conditions de refroidissement que la surface plane du panneau d’essai. Pour
les éprouvettes tridimensionnelles, le panneau noir doit être dans un plan et avec une orientation qui
représente le mieux la majorité de la surface concernée de l’éprouvette ou dans le plan de la surface
primaire concernée.
5.2.2 Deux types de capteurs thermiques à surface noire peuvent être utilisés: les thermomètres à
étalon noir (BST) et les thermomètres à panneau noir (BPT).
5.2.2.1 Les thermomètres à étalon noir se composent d’une tôle plane (plate) en acier inoxydable dont
l’épaisseur est comprise entre 0,5 et 1,2 mm. Les dimensions de longueur et de largeur types sont de
70 mm et 40 mm environ. La surface de cette plaque qui se trouve face à la source de rayonnement
doit être revêtue d’une couche noire ayant une bonne résistance au vieillissement. La plaque noire
revêtue ne doit pas refléter plus de 10 % de tout le rayonnement incident jusqu’à 2 500 nm. Un élément
thermosensible (sonde à résistance en platine, par exemple) doit être fixé au centre de la plaque, du
côté opposé à la source de rayonnement, de manière à assurer un bon contact thermique avec la plaque.
Ce côté de la plaque métallique doit être fixé à une plaque d’appui de 5 mm d’épaisseur composée de
poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) non chargé. Un petit espace suffisant pour maintenir la sonde à
résistance en platine doit être usiné sur la plaque d’appui en PVDF. La distance entre la sonde et cet
évidement de la plaque en PVDF doit être d’environ 1 mm. La longueur et la largeur de la plaque en
PVDF doivent être suffisantes pour éviter tout contact thermique métallique entre la plaque métallique
noire recouverte et le support de montage sur lequel elle est fixée. Les montures métalliques du
support du panneau noir isolé doivent se situer à au moins 4 mm des bords de la plaque métallique.
Les thermomètres à étalon noir dont la construction est différente sont admis tant que la température
indiquée par l’autre construction ne dépasse pas ± 1,0 °C de celle de la construction spécifiée à toute
température en état stable et aux réglages d’irradiance que le dispositif peut atteindre. En outre, le temps
nécessaire à une autre construction de thermomètre à étalon noir pour atteindre un état stable doit se
situer dans une limite de 10 % du temps nécessaire au thermomètre à étalon noir spécifié pour atteindre
cet état stable.
NOTE Les thermomètres à étalon noir sont parfois appelés «thermomètres à panneau noir isolés».
5.2.2.2 Les thermomètres à panneau noir se composent d’une plaque de métal plane (plate) résistant
à la corrosion. Les dimensions types sont d’environ 150 mm de longueur, 70 mm de largeur et 1 mm
d’épaisseur. La surface de cette plaque qui est dirigée vers la source de rayonnement doit être revêtue
d’une couche noire ayant une bonne résistance au vieillissement. La plaque noire revêtue ne doit pas
refléter plus de 10 % de tout le rayonnement incident jusqu’à 2 500 nm. Un élément thermosensible doit
être solidement fixé au centre de la surface exposée. Cet élément thermosensible peut être une sonde
bimétallique noire à cadran, un capteur à résistance, une thermistance ou un thermocouple. Le côté
arrière du panneau métallique doit être exposé à l’air libre.
NOTE 1 La géométrie de l’installation influe sur la stabilité des thermomètres à panneau noir car le
refroidissement par convection agit des deux côtés du panneau.
NOTE 2 Les thermomètres à panneau noir sont parfois appelés «thermomètres à panneau noir non isolés».
5.2.2.3 Sauf spécification contraire, les températures doivent être mesurées en utilisant l’une des
deux conceptions de thermomètre décrites ci-dessus. Si d’autres systèmes sont utilisés pour mesurer
la température de panneaux noirs ou blancs, la construction précise du panneau noir ou blanc doit être
mentionnée dans le rapport d’essai.
5.2.3 La température indiquée par le thermomètre à panneau ou étalon noir dépend de l’irradiance
de la source lumineuse de laboratoire, ainsi que de la température et de la vitesse de déplacement de
l’air dans l’enceinte d’exposition. Les températures du thermomètre à panneau noir correspondent
généralement à celles des revêtements noirs des panneaux métalliques dont le côté arrière est dépourvu
d’isolation thermique. Les températures du thermomètre à étalon noir correspondent généralement à
celles de la surface exposée des échantillons noirs à faible conductivité thermique. Dans les conditions
d’exposition types, la température indiquée par un thermomètre à étalon noir est de 3 °C à 12 °C plus
élevée que celle indiquée par un thermomètre à panneau noir. Cependant, il convient de déterminer, pour
chaque condition d’exposition, la différence réelle entre une température indiquée par un thermomètre
à panneau noir et une température mesurée avec un thermomètre à étalon noir. Dans la mesure où
les thermomètres à étalon noir sont isolés, leur temps de réponse aux variations de température est
légèrement supérieur à celui d’un thermomètre à panneau noir.
5.2.4 Avec une irradiance faible, la différence entre la température indiquée par un thermomètre à
panneau noir ou un thermomètre à étalon noir et la température réelle de l’éprouvette peut être infime.
Lorsque des sources de rayonnement qui émettent un très faible rayonnement infrarouge sont utilisées,
les différences de températures indiquées par les deux types de panneau noir ou entre les éprouvettes de
couleurs claire et sombre sont très faibles.
5.2.5 Afin d’évaluer la plage des températures superficielles des éprouvettes exposées et d’avoir
un meilleur contrôle de l’irradiance ou des conditions dans l’enceinte d’exposition, l’utilisation d’un
thermomètre à panneau ou étalon blanc est recommandée, parallèlement à celle d’un thermomètre à
panneau ou étalon noir. La construction du thermomètre à panneau ou étalon blanc doit être identique
à celle du thermomètre à panneau ou étalon noir correspondant, à l’exception de l’utilisation d’un
revêtement blanc ayant une bonne résistance au vieillissement. La réflexion du revêtement blanc doit
être d’au moins 60 % entre 450 nm et 800 nm et d’au moins 30 % entre 800 nm et 1 500 nm.
5.2.6 Les fabricants de dispositifs d’exposition doivent s’assurer que les dispositifs conçus pour
satisfaire aux exigences de la présente partie de l’ISO 4892 sont en mesure de satisfaire aux exigences
suivantes de contrôle de température du capteur de température noir ou blanc dans sa position de
fonctionnement prévue. Ces exigences s’appliquent dans des conditions d’équilibre.
Tableau 1 — Exigences pour la température de consigne du capteur de température noir ou
blanc à la position de fonctionnement prévue
Température de Écart de température admissible du capteur dans sa
consigne position de fonctionnement
≤ 70 °C ± 3 °C
> 70 °C ± 4 °C
5.2.7 Les fabricants de dispositifs d’exposition doivent s’assurer que les dispositifs conçus pour
satisfaire aux exigences de la présente partie de l’ISO 4892 sont en mesure de satisfaire aux exigences
suivantes de contrôle de température d’un capteur de température noir ou blanc placé dans une position
quelconque dans la surface d’exposition autorisée. Ces exigences s’appliquent dans des conditions
d’équilibre.
Tableau 2 — Exigences pour la température de consigne du capteur de température noir ou
blanc en une position quelconque dans la surface d’exposition autorisée
Écart de température admissible du capteur
Température de
lorsqu’il est placé à un endroit quelconque de la
consigne
surface d’exposition
≤ 70 °C ± 5 °C
> 70 °C ± 7 °C
NOTE Pour certains matériaux, des différences de vitesse de dégradation peuvent apparaître entre des
dispositifs fonctionnant dans les plages de températures admissibles. Un repositionnement régulier des
éprouvettes ou un positionnement aléatoire des répliques pendant l’exposition réduira la variabilité due aux
différences de température dans la surface d’exposition.
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5.2.8 Le rapport d’essai doit indiquer si un thermomètre à étalon ou panneau noir et si un thermomètre
à étalon ou panneau blanc a été utilisé.
NOTE Selon la conception spécifique du dispositif fourni par différents fabricants, des températures
différentes peuvent être indiquées par un seul type de thermomètre à étalon ou panneau noir.
5.2.9 Si la température de l’air à l’intérieur de l’enceinte d’exposition est mesurée, l’élément de
détection thermique doit être protégé de la source de rayonnement et de la vaporisation d’eau. La
température de l’air dans l’enceinte mesurée dans cette position peut être différente de celle relevée près
de la surface des éprouvettes exposées. Les fabr
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