Les matériaux d'emballage des cosmétiques sont principalement le plastique, le verre et le papier. Lors de l'utilisation, de la transformation et du stockage des plastiques, divers facteurs externes tels que la lumière, l'oxygène, la chaleur, les radiations, les odeurs, la pluie, les moisissures et les bactéries dégradent leur structure chimique, entraînant la perte de leurs excellentes propriétés initiales. Ce phénomène est généralement appelé vieillissement. Les principales manifestations du vieillissement des plastiques sont la décoloration, les modifications des propriétés physiques, mécaniques et électriques.
1. Contexte du vieillissement plastique
Dans notre vie quotidienne, certains produits sont inévitablement exposés à la lumière. Les rayons ultraviolets du soleil, combinés à la chaleur, à la pluie et à la rosée, provoquent un vieillissement accéléré des matériaux : perte de résistance, fissures, écaillage, ternissement, décoloration et poudrage. La lumière du soleil et l’humidité sont les principaux facteurs de vieillissement des matériaux. La dégradation de nombreux matériaux est liée à leur sensibilité et au spectre lumineux qu’ils reçoivent. Chaque matériau réagit différemment à ce spectre.
Les principaux facteurs de vieillissement des plastiques en milieu naturel sont la chaleur et les rayons ultraviolets, car les matériaux plastiques y sont principalement exposés. L'étude du vieillissement des plastiques induit par ces deux types d'environnements est donc cruciale pour leur utilisation réelle. Les tests de vieillissement peuvent être classés en deux grandes catégories : l'exposition en extérieur et le vieillissement accéléré en laboratoire.
Avant la mise en production à grande échelle d'un produit, un test de vieillissement accéléré devrait être réalisé afin d'évaluer sa résistance au vieillissement. Cependant, le vieillissement naturel peut prendre plusieurs années, voire plus, avant de donner des résultats visibles, ce qui est incompatible avec les conditions de production réelles. De plus, les conditions climatiques varient d'un endroit à l'autre. Un même matériau doit donc être testé dans différents lieux, ce qui augmente considérablement le coût des essais.
2. Test d'exposition en extérieur
L'exposition directe en extérieur désigne l'exposition directe au rayonnement solaire et aux autres conditions climatiques. C'est le moyen le plus direct d'évaluer la résistance aux intempéries des matériaux plastiques.
Avantages :
Faible coût absolu
Bonne consistance
Simple et facile à utiliser
Inconvénients :
Cycle généralement très long
diversité climatique mondiale
La sensibilité des différents échantillons varie selon les climats.
3. Méthode d'essai de vieillissement accéléré en laboratoire
Les tests de vieillissement sous lumière en laboratoire permettent non seulement de raccourcir le cycle, mais offrent également une excellente reproductibilité et un large champ d'application. Entièrement réalisés en laboratoire, sans contraintes géographiques, ils sont faciles à mettre en œuvre et offrent une grande maîtrise. La simulation de l'environnement lumineux réel et l'utilisation de méthodes de vieillissement accéléré sous lumière artificielle permettent d'évaluer rapidement les performances des matériaux. Les principales méthodes utilisées sont les tests de vieillissement sous lumière ultraviolette, sous lampe au xénon et sous lampe à arc au carbone.
1. Méthode de test de vieillissement à la lumière xénon
Le test de vieillissement des lampes au xénon simule le spectre complet de la lumière solaire. Ce test permet de recréer un climat artificiel naturel en un temps réduit. Il constitue un outil important pour la sélection des formules et l'optimisation de la composition des produits lors de la recherche scientifique et de la production, et représente également un élément essentiel du contrôle qualité.
Les données des tests de vieillissement des lampes au xénon peuvent aider à sélectionner de nouveaux matériaux, à transformer les matériaux existants et à évaluer l'impact des modifications de formules sur la durabilité des produits.
Principe de base : La chambre d’essai aux lampes au xénon utilise des lampes au xénon pour simuler les effets de la lumière solaire et de l’humidité condensée pour simuler la pluie et la rosée. Le matériau testé est placé dans un cycle d’alternance de lumière et d’humidité à une température donnée, ce qui permet de reproduire en quelques jours ou semaines les risques qui surviennent en extérieur pendant des mois, voire des années.
Application de test :
Il peut fournir des simulations environnementales correspondantes et des tests accélérés pour la recherche scientifique, le développement de produits et le contrôle de la qualité.
Il peut être utilisé pour la sélection de nouveaux matériaux, l'amélioration de matériaux existants ou l'évaluation de la durabilité après des modifications de la composition des matériaux.
Il peut parfaitement simuler les changements induits par l'exposition des matériaux à la lumière du soleil dans différentes conditions environnementales.
2. Méthode de test de vieillissement par lumière fluorescente UV
Le test de vieillissement aux UV simule principalement l'effet de dégradation des rayons UV du soleil sur le produit. Il permet également de reproduire les dommages causés par la pluie et la rosée. Le test consiste à exposer le matériau à tester à un cycle interactif contrôlé de lumière solaire et d'humidité, tout en augmentant la température. Des lampes fluorescentes ultraviolettes sont utilisées pour simuler la lumière solaire, et l'influence de l'humidité peut être simulée par condensation ou pulvérisation.
La lampe fluorescente UV est une lampe à mercure basse pression émettant à une longueur d'onde de 254 nm. L'ajout de phosphore permet d'augmenter cette longueur d'onde. La distribution énergétique de la lampe dépend du spectre d'émission généré par le phosphore et la diffusion dans le tube de verre. On distingue généralement les lampes fluorescentes UVA et UVB. Le type de lampe UV à utiliser est déterminé par l'application sur le matériau exposé.
3. Méthode d'essai de vieillissement sous lumière d'une lampe à arc au carbone
La lampe à arc au carbone est une technologie ancienne. Cet instrument était initialement utilisé par les chimistes allemands spécialisés dans les colorants synthétiques pour évaluer la résistance à la lumière des textiles teints. On distingue deux types de lampes à arc au carbone : les lampes à arc fermées et les lampes à arc ouvertes. Quel que soit leur type, leur spectre est très différent de celui de la lumière solaire. Du fait de l'ancienneté de cette technologie, les premières techniques de simulation du vieillissement sous lumière artificielle utilisaient cet équipement. C'est pourquoi cette méthode est encore présente dans les anciennes normes, notamment japonaises, où la lampe à arc au carbone était fréquemment employée comme méthode de test de vieillissement sous lumière artificielle.
Date de publication : 20 août 2024