Réduire les tests de résistance aux intempéries de plusieurs années à quelques jours
Système de prétraitement d'échantillons pour une analyse plus efficace de la dégradation des matériaux
Les matériaux courants tels que les peintures, les résines et le caoutchouc se détériorent progressivement sous l'effet de la lumière, de la chaleur, de l'humidité et d'autres facteurs environnementaux. Avec le temps, cela peut entraîner une décoloration et des fissures. Les fabricants de matériaux effectuent des tests pour évaluer leur durabilité et prévoir leur durée de vie, mais ces tests peuvent être longs.
Lancée en 2025, l'unité combinée d'accélération de la dégradation CDAS-1000 est le premier système de prétraitement d'échantillons au monde conçu pour accélérer la dégradation des matériaux en quelques jours seulement, rendant ainsi les tests de résistance aux intempéries plus efficaces.
L'unité combinée d'accélération de la dégradation CDAS-1000. Ce système de prétraitement d'échantillons est conçu pour l'analyse des gaz libérés lors de la dégradation des matériaux et l'étude des mécanismes de dégradation en surface. Il permet aux chercheurs d'évaluer la vitesse de dégradation d'un matériau en seulement un à deux jours.
Des tests de résistance aux intempéries qui durent des années
Pour les matériaux couramment utilisés en extérieur, la résistance aux intempéries — c'est-à-dire leur capacité à supporter les conditions environnementales telles que le soleil, le vent, la pluie et les variations d'humidité — est un critère essentiel. Les méthodes d'évaluation courantes comprennent les tests d'exposition en extérieur, où les matériaux sont laissés à se détériorer dans des conditions environnementales naturelles, et les tests de vieillissement accéléré, qui utilisent des équipements pour accélérer le processus de dégradation ; cependant, les premiers durent de plusieurs années à plusieurs décennies, et même les seconds nécessitent plusieurs milliers d'heures.
Les matériaux utilisés à l'extérieur se détériorent sous l'effet du soleil, de la pluie et d'autres facteurs environnementaux (photo à titre d'illustration).
Pour relever ce défi, l'unité d'accélération de dégradation combinée CDAS-1000 a été mise au point. Yuki Kato, du département Recherche et Développement de la division Instruments d'analyse et de mesure, qui a participé à son développement, explique :
Le temps nécessaire à la détérioration des matériaux n'était pas le seul défi rencontré lors des essais de résistance aux intempéries. Les chercheurs en R&D des fabricants de matériaux et d'autres organismes évaluaient le degré de dégradation en observant visuellement les changements de couleur et de brillance. Bien que ces changements soient observables, il était difficile d'en déterminer la cause. Nous souhaitions trouver une solution à ce problème.
L'unité d'accélération de la dégradation combinée CDAS-1000 avec des membres de l'équipe de développement du département Recherche et Développement, division Instruments d'analyse et de mesure. (De droite à gauche) Ryutaro Oda, responsable, Yukinori Hasegawa, responsable adjoint, et Yuki Kato, responsable adjoint.
Soutien à l'analyse des mécanismes de dégradation
Le CDAS-1000 est un système de prétraitement d'échantillons qui accélère la dégradation des matériaux sur une courte période. Les composants des gaz libérés lors de la dégradation peuvent être analysés, et l'état des surfaces des matériaux peut être examiné à l'aide d'instruments Shimadzu tels que des chromatographes en phase gazeuse couplés à la spectrométrie de masse (GC-MS), des spectrophotomètres infrarouges à transformée de Fourier (FTIR) et des microscopes électroniques à balayage (MEB). Ce système fournit des informations précieuses pour l'identification des mécanismes de dégradation, aidant ainsi les chercheurs à optimiser la recherche et le développement des matériaux.
Un flacon (récipient scellé) contenant un échantillon est placé dans l'appareil. L'ajout d'eau dans le flacon permet également d'évaluer l'hydrolyse.
L'équipe de développement a fait tester un prototype par des fabricants de matériaux et a utilisé leurs retours pour perfectionner le CDAS-1000. Les utilisateurs peuvent choisir entre deux sources lumineuses : une lampe UV émettant un rayonnement ultraviolet intense ou une lampe au xénon reproduisant l'intégralité du spectre solaire. Le système permet également de contrôler la température et l'humidité, ce qui permet aux chercheurs de réaliser des tests simulant plus fidèlement l'environnement naturel.
Commentaire d'un membre de l'équipe de développement
Kato affirme avoir une vision précise de ce qu'il espère réaliser avec le CDAS-1000.
Depuis son lancement, le système a suscité l'intérêt de chercheurs travaillant sur les matériaux de construction, le verre à vitre et la laque urushi utilisée sur les objets du patrimoine culturel. Lors de la présentation de nos travaux à une conférence internationale sur la dégradation des matériaux en France, les chercheurs présents nous ont fait part de leur satisfaction quant à ce produit.
Je crois que nous avons ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine des essais de résistance aux intempéries. Nous souhaitons remettre en question l'idée reçue selon laquelle les essais de matériaux prennent des mois, voire des années.
En allant au-delà des changements visibles pour élucider scientifiquement les mécanismes de dégradation, nous souhaitons accélérer la R&D de nos clients. C'est l'objectif que nous nous sommes fixés avec le CDAS-1000. Nous continuerons à accompagner nos clients grâce à la science et à la technologie.
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