印刷油墨耐光性试验加速测试与自然曝晒相关性研究

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1、印刷油墨耐光性加速测试与自然曝晒相关性研究张顺淇1，钱佳1，张恒2，孙杏蕾21杭州秉信纸业有限公司2美国Q-Lab公司中国代表处摘要：本文介绍了印刷油墨耐光性试验的原理。按照GB/T22771-2008标准中的测试条件对11种印刷油墨样品进行氙灯加速测试。同时对这些样品进行自然曝晒，并分析了实验室加速测试与户外曝晒结果之间的相关性。以此为例，分析多少小时加速试验结果和多少天自然曝晒结果相当。关键词：印刷油墨；耐光性；氙灯测试；自然曝晒；相关性前言由于印刷品要长期暴晒在日光下，油墨的耐光性好坏直接影响印刷品的外观效果，所以测定印刷油墨的耐光性

2、是非常必要的。氙灯加速耐光性测试通过模拟全光谱太阳光可以使产品每天24h暴晒在相当于夏季中午阳光的光照环境下，所经受的曝晒在平均光照强度、光照小时方面都大大高于室外自然曝晒。因此，可以加速获得试验结果。下面就印刷油墨耐光性氙灯加速测试与自然曝晒之间的相关性进行研究。1.印刷油墨耐光性试验的原理1.1户外老化因素老化损害主要由三个因素引起：光照，温度和湿度。这三个因素中的任一个都会引起材料老化，它们的共同作用，大于其中任一因素造成的危害。1.1.1光照高分子材料的化学键对太阳光中不同波段的光线的敏感性不同，一般对应一个阈值，太阳光的短波段紫外

3、线是引起大部分聚合物物理性能老化的主要原因。如C-N（碳-氮）键的作用阈值是393nm。然而，对于某些印刷品和油墨，长波段紫外线甚至可见光也会对其产生破坏，造成变色或褪色。1.1.2温度温度越高，化学反应速度越快。老化反应是一种光致化学反应，温度不影响光致化学反应中的光致反应速度，却影响后继的化学反应速度。因此温度对材料老化的影响往往是非线性的。1.1.3湿度水会直接参与材料老化反应。相对湿度、露水和雨水等是自然界中水的几个主要表现形式。研究表明，户外材料每天都将长时间处于潮湿状态（平均每天长达8-12个小时）[1]。而露水是户外潮湿的主要

4、原因。露水造成的危害比雨水更大，因为它附着在材料上的时间更长，形成更为严酷的潮湿侵蚀。对于户内用材料，一般只考虑相对湿度的影响。1.2氙灯加速耐光性测试1.2.1日光模拟5作为氙灯试验箱[2]的光源，氙灯可产生紫外线、可见光和红外线，能够很好地模拟全光谱太阳光。氙灯产生的光谱用于测试前必须经过过滤，减少不需要的部分紫外光谱。使用不同类型的玻璃滤光器可以得到不同的光谱。滤光器的使用取决于被测材料和产品最终使用条件。不同的过滤器过滤的紫外线的短波段的截止点不同，这将在很大程度上影响老化的速度和类型。有三类经常使用的滤光器：日光过滤器，窗玻璃过滤

5、器，紫外延展过滤器。在印刷品和印刷油墨测试中一般选择窗玻璃过滤器，下图1所示是Q-Lab公司配备有过滤器的Q-Sun氙灯试验箱的光谱与透过玻璃的太阳光光谱之间的比较。图1配备有窗玻璃过滤器的Q-Sun光谱和透过玻璃的太阳光谱之间的比较1.2.2辐照度控制最新的氙灯试验箱需装备有辐照度控制系统，如Q-Lab公司的Q-Sun氙灯试验箱使用的是太阳眼闭环控制系统，来提供稳定的光照强度。在氙灯测试系统内，辐照度控制非常重要。氙灯光谱范围从295nm延伸到3000nm，最新的标准中要求，光强的控制基于点控制（如ISO11341-2004[3],AST

6、MG155-05a[4],ISO4892-2:2003[5]等），控制点的选择则基于模拟环境和检测材料性能的不同，对于户外环境，检测材料的物理性能，一般采用340nm控制点；而对于室内环境，检测材料的变色和褪色，一般采用420nm控制点。在有些标准中也采用300-400nm的TUV控制。1.2.3温度控制氙灯测试设备中，温度的控制很也重要，因为温度影响材料老化的速率。氙灯试验箱一般是通过黑板温度计或黑标温度计来精确控制样品表面温度。一般欧洲的ISO标准大多使用黑标温度计，而美国的一些标准则使用黑板温度计。有些型号的氙灯试验箱还能同时控制箱体

7、空气温度，以达到全面的曝晒环境温度控制。1.2.4潮湿模拟氙灯试验箱可以通过水喷淋或湿度控制系统来模拟潮湿的影响。水喷淋可以模拟雨水对户外产品的热冲击和应力腐蚀。湿度会影响某些物品（比如某些纺织品或油墨等）发生老化的类型和速度，在此类材料的测试标准中都建议控制相对湿度。2.印刷油墨耐光性加速测试2.1试验条件及过程5按照GB/T22771-2008[6]标准中的测试条件，对11种不同的油墨样品进行氙灯加速耐光性测试。具体试验条件见表1。表1氙灯加速耐光性测试条件试验设备Q-SunXe-3氙灯试验箱（美国Q-Lab公司产品）试验样品11种不同

8、的油墨样品，分别命名样品1、样品2······样品11试验标准GB/T22771-2008辐照度1.10W/m2@420nm过滤器WindowIR过滤器黑标温度50℃箱体空气温度