Solar simulation testing : qu’est-ce que c’est et à quoi ça sert ?

Comment vérifier la résistance et le comportement des matériaux à une exposition prolongée au soleil ?

Le test de simulation solaire : à quoi sert-il ?


L’exposition au rayonnement solaire provoque un certain nombre de processus irréversibles dans le temps, entraînant divers effets indésirables sur les performances et l’aspect des produits, de l’affaiblissement du matériau à la perte de brillance des couleurs.


Afin de garantir une longue durée de vie à un produit, il est nécessaire de vérifier la résistance et le comportement des matériaux face à une exposition prolongée à la lumière solaire, éventuellement en combinaison avec d’autres facteurs, tels que la température et l’humidité, dans le but de reproduire ce qui se passe dans les conditions environnementales de la vie du produit.

 

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Comment s’assurer qu’un produit répond à certaines exigences avant sa mise sur le marché ?


Les tests de simulation solaire sont essentiels pour toutes les applications où il est nécessaire de déterminer comment les produits et les matériaux réagissent au rayonnement solaire pendant leur durée de vie.
Il existe de nombreuses normes de référence pour vérifier la résistance au rayonnement solaire dans le temps.

Deux exemples : les tests DIN 75220 et MIL - STD - 810.


DIN 75220

Ce type d’essai concerne les applications automobiles : il est utilisé pour déterminer le comportement au vieillissement des pièces automobiles en polymère.
Il est applicable à des ensembles complexes ou à des véhicules entiers et est, donc, particulièrement adapté à la détection des interactions entre différents matériaux au sein d’un composant ou entre plusieurs composants.
Il permet de tester les conditions des trois différentes zones :

DIN 75220 - solar simulation testing

 

- Extérieur : toutes les pièces qui se trouvent à l’extérieur et qui sont directement exposées au rayonnement solaire ;
- Intérieur 1 : la partie intérieure de l’habitacle où les vitres réduisent l’intensité du rayonnement solaire mais augmentent sensiblement la température ;
- Intérieur 2 : la partie interne de l’habitacle dont la température est légèrement inférieure à celle de l’intérieur 1.

 

MIL – STD – 810 (méthode spécifique pour les tests de simulation solaire)

Les principaux objectifs de cette méthode sont les suivants :
- Déterminer les effets thermiques du rayonnement solaire direct sur le matériau, c’est à dire l’effet du réchauffement des rayons du soleil.
- Aider à identifier la photodégradation (c’est à dire le processus de dégradation des matériaux) résultant du rayonnement solaire direct, ce qui permet d’identifier les points critiques.
Cette norme permet de simuler une journée type (procédure 1) ou de simuler les pires conditions possibles (procédure 2), selon les exigences d’essais.

 

MIL-STD-810-Iprocedure-daytime-1

Procédure I : cycles pour les effets du réchauffement

- Sélectionner la température A1 ou A2*

 

MIL-STD-810-IIprocedure-actinic-effects-1

Procédure II : conditions stationnaires pour les effets indésirables (effets actiniques)
- Sélectionner la température A1 ou A2*

 

*Les températures A1 et A2 se réfèrent au climat des zones géographiques dont on souhaite reproduire les conditions environnementales.

 


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Qu’est-ce que le rayonnement solaire ?


Le Soleil joue un rôle fondamental pour la vie sur Terre : il permet et nourrit la vie sur notre planète, il est à la bonne distance pour qu’il y ait de l’eau à la surface, il régule le climat, marque les jours et, grâce à son champ magnétique, nous protège des particules potentiellement dangereuses provenant du reste de l’Univers. Mais toute cette énergie qui nous parvient sous forme de rayonnement et de particules a des conséquences sur la vie et la durabilité des infrastructures et des matériaux.

Le rayonnement solaire se compose d’un rayonnement ultraviolet, d’un rayonnement visible à l’œil humain et d’un rayonnement infrarouge.
Solar radiation Le spectre du rayonnement solaire sur la surface de la Terre présente plusieurs composantes : directe, diffuse et réfléchie.

La somme de ces composantes prend le nom de valeur de « rayonnement solaire global ».
Les rayons du Soleil traversent l’atmosphère, qui se compose de nombreuses substances, telles que la vapeur d’eau, les aérosols, les nuages, l’oxygène, le dioxyde de carbone, l’azote, etc. Certaines de ces substances absorbent une partie des rayons du Soleil ou les dévient.
Le rayonnement solaire diffus est l’ensemble des rayons solaires déviés par les substances présentes dans l’atmosphère, tandis que le rayonnement direct se compose de tous les rayons solaires qui atteignent la Terre sans que leur trajectoire soit perturbée par de telles substances. Une partie du rayonnement qui atteint le sol peut être absorbée par la surface de la Terre, tandis qu’une autre partie est renvoyée vers le haut, constituant le rayonnement solaire réfléchi.

 


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