Photovieillissement accéléré en SEPAP - Définition

Enceintes SEPAP de photovieillissement artificiel accéléré

Les principes évoqués précédemment ont présidé à la construction (1978) d’enceintes spécifiques par le Service de Photovieillissement Accéléré des Polymères (SEPAP) du Laboratoire de Photochimie Moléculaire et Macromoléculaire (LPMM) unité de recherche associée à l’Université Blaise Pascal et au CNRS - France [2], unité CNRS 6505). Une de ces enceintes référencée SEPAP 12-24 est actuellement construite et commercialisée par ATLAS MTT - France.

L’excitation lumineuse est assurée par quatre lampes à vapeur de mercure moyenne pression de 400 watts disposées aux quatre angles d’un parallélépipède. Ces lampes, dont les plus courtes longueurs d'ondes sont éliminées par une enveloppe en verre de borosilicate, ont des durées de 5000 heures. La température des surfaces exposées (et non de l’ambiance environnante) est maintenue et contrôlée par une thermosonde en contact avec un film de référence de même composition que les échantillons à exposer. Cette température peut varier de 45 °C à 80 °C et un bon compromis entre excitation photochimique et excitation thermique est toujours assuré aux échantillons. 24 échantillons d’environ 1X5 cm sont positionnés sur un carrousel tournant à vitesse constante au centre de l’enceinte pour assurer un éclairement homogène de tous les échantillons. La taille des échantillons est adaptée à un suivi de l’évolution chimique, à faible taux de conversion, par spectroscopie dans l’infrarouge. Toutefois cette méthode n’étant pas séparative (on analyse globalement des bandes recouvrant un certain nombre de fonctions chimiques) des méthodes de dérivations chimiques ont été proposéesnotamment pour doser sélectivement les groupes acides qui sont souvent des produits clés de la dégradation, ils représentent en effet à la fois les scissions de chaînes macromoléculaires et le niveau d’oxydation donc de vieillissement du polymère. Les enceintes SEPAP 12-24 doivent être calibrées à l’aide de films d’étalonnage élaborés à partir de polyéthylènes additivés. L’analyse fine du mécanisme de l’évolution chimique qui contrôle la dégradation a pu être proposée pour un grand nombre de polymères et il a pu être vérifié que ce mécanisme était identique à celui qui intervenait en vieillissement naturel sur site agréé ou en cours d’usage réel extérieur. Aujourd’hui une dizaine de normes françaises et européennes font référence à ces enceintes (films agricoles, câbles) et une vingtaine de sociétés ont inclus les tests SEPAP dans leur cahier des charges pour leurs sous-traitants.

L’analyse de l’évolution chimique dans les conditions accélérées d’une enceinte SEPAP 12-24 et l’analyse de l’évolution chimique dans une phase précoce d'exposition (1 an) permettent de définir un facteur d’accélération si l’on sait discerner dans le mécanisme la formation d’un « produit critique » qui peut styliser le chemin réactionnel contrôlant. Ce facteur d’accélération ne peut être universel pour tous les matériaux formulés qui participent à des mécanismes réactionnels très différents, mais il peut être déterminé pour des familles de polymères. A titre d’exemple il est voisin de 12 (1 mois = 1 an sur le terrain) pour le polyéthylène de référence. Ces facteurs d’accélération ont effectivement été déterminés dans des cas très précis de polymères de formulations bien définies et exposés sous des formes qui permettent de tenir compte de la diffusion de l’oxygène (d'éviter tout déficit d’oxygène) et des stabilisants migrants (effet « réservoir »).