MBN 51000-5 Matériaux, systèmes de matériaux et produits semi-finis à base de polymères - Partie 5 : Essais de résistance aux intempéries

La norme « MBN 51000-5 Matériaux, systèmes de matériaux et produits semi-finis à base de polymères - Partie 5 : Essais de résistance aux intempéries » développée par le groupe Mercedes Benz traite de l'exposition des matériaux, systèmes de matériaux et produits semi-finis à base de polymères utilisés dans les véhicules à diverses conditions météorologiques. L’objectif principal de cette norme est le test de vieillissement à la lumière chaude (HLA). Cette méthode d’essai simule une exposition à long terme à la chaleur et à la lumière (lumière UV) pour évaluer comment les matériaux se détériorent au fil du temps dans ces conditions.

Cette méthode d’essai est particulièrement importante pour les matériaux tels que les tableaux de bord, les garnitures, les joints et autres composants à base de polymères utilisés dans les intérieurs et extérieurs des véhicules, où ils sont exposés au soleil et à des températures extrêmes. L’objectif est d’évaluer si les matériaux conserveront leurs performances, leur apparence et leur durabilité dans ces conditions difficiles.

L'objectif de la méthode d'essai de vieillissement à la lumière chaude (HLA) est d'évaluer comment les matériaux vieillissent lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées et à la lumière (UV) pendant des périodes prolongées. Lors des tests, les matériaux sont exposés à une chaleur intense (généralement supérieure à 70 degrés ou selon les spécifications) et à la lumière UV. Les tests sont généralement effectués dans une salle spéciale conçue pour imiter l’exposition réelle au soleil. La durée des tests peut varier, et dure généralement entre 300 et 1000 XNUMX heures selon le matériau et les spécifications. Les principales propriétés testées sont : les changements de couleur (décoloration), les propriétés mécaniques (flexibilité, dureté), la résistance chimique et les propriétés physiques (telles que le gonflement ou la fissuration).

L'objectif de la méthode d'essai d'impact sur l'apparence et la fonctionnalité définie dans cette norme est de vérifier si les matériaux continueront à bien fonctionner et à conserver leurs propriétés esthétiques après une exposition prolongée au soleil et à la chaleur. Ceci est particulièrement important pour les pièces telles que les garnitures intérieures et les composants extérieurs qui sont souvent exposés à un rayonnement UV élevé dans des conditions de conduite réelles.

Voici une ventilation des résultats typiques observés lors des tests de vieillissement à la lumière chaude (HLA) :

• Décoloration (décoloration ou jaunissement) : Il s’agit de changements de couleur du matériau dus à une exposition prolongée aux rayons UV et à la chaleur. Les matériaux tels que le plastique et les tissus synthétiques peuvent jaunir ou perdre leurs couleurs d’origine. Les matériaux intérieurs tels que les tableaux de bord, les revêtements et les garnitures sont particulièrement sensibles à la décoloration lorsqu'ils sont exposés aux rayons UV. Le cuir et les textiles peuvent foncer ou s’éclaircir avec le temps. La décoloration est indésirable car elle affecte l’esthétique du véhicule. Les constructeurs automobiles souhaitent garantir que les matériaux conservent leur attrait visuel même après une utilisation à long terme.
• Fissuration, fractures fragiles ou rupture de surface : il s'agit de la perte de flexibilité et d'intégrité due à la dégradation de la structure du polymère ou du matériau. Des fissures ou des fentes peuvent se produire dans les plastiques, en particulier dans les matériaux tels que les tableaux de bord ou les garnitures de porte qui sont exposés à une chaleur élevée et aux rayons UV. Les joints en caoutchouc peuvent devenir cassants et ne pas assurer une étanchéité correcte en raison d'une perte d'élasticité. Les matériaux textiles ou d'ameublement, surtout s'ils sont synthétiques et sensibles aux UV, peuvent perdre leur résistance et développer de petites fissures. Les matériaux doivent conserver leur flexibilité et leur intégrité structurelle pour garantir que les pièces ne se détériorent pas ou ne perdent pas leur fonctionnalité. Les fissures ou la fragilité peuvent entraîner des problèmes de sécurité et une esthétique inesthétique.
• Perte de brillance ou de finition de surface : La surface du matériau perd son aspect brillant, ce qui donne une finition terne ou mate. Les plastiques et les garnitures utilisés dans les intérieurs automobiles (par exemple, les consoles centrales, les tableaux de bord) peuvent perdre leur brillance élevée en raison de la dégradation par les UV et de l'exposition à la chaleur. Les surfaces en cuir peuvent paraître ternes ou usées, perdant leur aspect poli ou lisse. Le niveau de brillance des matériaux intérieurs est important pour garantir une apparence de haute qualité. La perte de brillance peut donner aux matériaux un aspect ancien ou usé, affectant ainsi la perception globale de la qualité du véhicule.
• Gonflement ou ramollissement : Le matériau absorbe l’humidité ou la chaleur, ce qui provoque son expansion ou son ramollissement. Le caoutchouc et les élastomères (tels que les joints et les garnitures) peuvent gonfler en raison de la combinaison de la chaleur et de l'exposition aux UV, ce qui fait que les pièces perdent leur forme ou leur fermeté d'origine. Les matériaux polymères peuvent se ramollir et devenir moins flexibles, ce qui peut affecter leurs performances mécaniques. Les matériaux qui gonflent ou se ramollissent peuvent perdre leur conformité aux composants tels que les joints, ce qui entraîne de mauvaises performances d'étanchéité ou un mauvais alignement.
• Dégradation des propriétés mécaniques (résistance à la traction, dureté, allongement) : Il s'agit de la perte de résistance et de flexibilité des matériaux due à la dégradation de leur structure moléculaire. La résistance à la traction (la force que le matériau peut supporter avant de se rompre) peut diminuer, ce qui rend le matériau plus fragile. L'allongement à la rupture (jusqu'où le matériau peut s'étirer avant de se rompre) peut être considérablement réduit, ce qui rend les matériaux plus susceptibles de se fissurer ou de se rompre sous contrainte. Dans certains matériaux, la dureté peut augmenter, les rendant moins flexibles et cassants. Les matériaux utilisés dans les composants tels que les joints ou les garnitures doivent conserver leurs propriétés mécaniques pour garantir leur fonctionnalité. La détérioration des propriétés mécaniques peut entraîner une défaillance dans les applications réelles.
• Dégradation chimique (réaction de surface avec la lumière UV) : La structure chimique du matériau se détériore suite à l’exposition aux UV. Les polymères tels que le PVC et l’ABS peuvent subir des modifications chimiques dans leurs couches de surface, ce qui les fait se détériorer ou perdre leur résistance au fil du temps. La texture de la surface peut varier, entraînant une rugosité ou des résidus poudreux. La dégradation chimique peut endommager de manière permanente les propriétés mécaniques et esthétiques du matériau, le rendant impropre à une utilisation à long terme dans les applications automobiles.
• Développement d’odeurs : Certains matériaux, notamment les plastiques ou les tissus synthétiques, peuvent émettre des odeurs désagréables après une exposition prolongée à la chaleur et aux rayons UV. Des matériaux tels que le plastique et le caoutchouc peuvent émettre des odeurs chimiques en raison des composés organiques volatils (COV) émis après dégradation. Les émissions d’odeurs sont particulièrement préoccupantes pour l’intérieur des véhicules, car elles peuvent affecter le confort et la qualité de l’air à l’intérieur du véhicule. Les constructeurs automobiles cherchent à éviter les odeurs désagréables résultant de la dégradation des matériaux.

Les résultats des tests de vieillissement à la lumière chaude (HLA) définis dans la norme MBN 51000-5 se concentrent généralement sur l'apparence, l'intégrité mécanique et la stabilité chimique des matériaux. Les matériaux qui se décolorent, se fissurent, perdent leur éclat ou deviennent cassants après une exposition prolongée aux UV et à la chaleur ne répondent pas à la norme, tandis que ceux qui conservent leurs performances et leurs qualités esthétiques le réussissent.

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