1  GB/T 22771-2008標準的(dí)背景

    越來越(yuè)多的油墨需(xū)要(yào)耐光(guāng)測試，例(lì)如：噴印油墨和(hé)包裝材料用油墨(mò)。GB/T 22771-2008標準(zhǔn)《印刷技(jì)術印(yìn)刷(shuā)品(pǐn)與(yǔ)印刷油墨(mò)用濾光氙(xiān)弧(hú)燈評定耐光性》修改采(cǎi)用國際(jì)標準(zhǔn)ISO 12040:1997[1]。耐光(guāng)老化(huà)測試方法，該標(biāo)準(zhǔn)也是印刷(shuā)油(yóu)墨(mò)耐(nài)光老化測試(shì)的第一個國家標(biāo)準。應(yīng)用(yòng)該(gāi)標(biāo)準可以評定不同印(yìn)刷(shuā)，油(yóu)墨(mò)樣品的耐(nài)光(guāng)等級(jí)。

    本(běn)文以下(xià)部分將通過具體耐光(guāng)老(lǎo)化(huà)試驗(yàn)來(lái)演示(shì)如(rú)何(hé)執(zhí)行該標準(zhǔn)，來(lái)評(píng)價印(yìn)刷品(pǐn)及(jí)印刷(shuā)油墨(mò)的耐光等級。同時指出標(biāo)準存(cún)在的不(bù)足及(jí)需要繼續改(gǎi)進的地方。

2 印刷(shuā)品(pǐn)及印刷油墨耐光老化(huà)試驗(yàn)的原(yuán)理(lǐ)

2.1 戶外老(lǎo)化(huà)因素(sù)

老化損(sǔn)害主(zhǔ)要由三個(gè)因(yīn)素(sù)引(yǐn)起：光(guāng)照(zhào)，溫度和(hé)濕(shī)度(dù)。這(zhè)三(sān)個(gè)因(yīn)素中的(dí)任一(yī)個都(dū)會引起(qǐ)材料老(lǎo)化，它(tā)們(mén)的共同(tóng)作(zuò)用(yòng)大於其中任(rèn)一(yī)因(yīn)素(sù)造成的危(wēi)害。

2.1.1 光照(zhào)

高分(fēn)子(zǐ)材料(liào)的化(huà)學鍵(jiàn)對太(tài)陽光中不(bù)同(tóng)波段(duàn)的(dí)光綫(xiàn)的敏感性(xìng)不(bù)同(tóng)，一(yī)般(bān)對應(yīng)一(yī)個閾值(zhí)，太陽光的短波(bō)段(duàn)紫外綫(xiàn)是引起大(dà)部分聚(jù)合物(wù)物(wù)理(lǐ)性(xìng)能老化(huà)的主要原因。如(rú)C-N(碳-氮)鍵(jiàn)的(dí)作(zuò)用(yòng)閾值是393nm。然(rán)而(ér)，對於某(mǒu)些(xiē)印刷(shuā)品(pǐn)和(hé)油(yóu)墨係(xì)統(tǒng)來說(shuō)，長波段(duàn)紫(zǐ)外(wài)綫甚至可見光也會(huì)對其(qí)產生破(pò)壞，造成變(biàn)色或褪(tuì)色。

2.1.2 溫(wēn)度(dù)

溫度越(yuè)高，化學(xué)反(fǎn)應速度越快。老化反應(yīng)是(shì)一(yī)種光(guāng)致(zhì)化學反應(yīng)，溫度不(bù)影(yǐng)響(xiǎng)光(guāng)致化學(xué)反(fǎn)應中(zhōng)的光致反應速度，卻影響後(hòu)續(xù)的化學(xué)反應速度。而(ér)且(qiě)溫度(dù)對材(cái)料(liào)老(lǎo)化的(dí)影響(xiǎng)往(wǎng)往是(shì)非(fēi)綫性的。

2.1.3 濕度

水(shuǐ)會(huì)直(zhí)接參與材料(liào)老(lǎo)化反(fǎn)應。相(xiāng)對(duì)濕(shī)度(dù)，露(lòu)水和(hé)雨水等(děng)是(shì)自然界(jiè)中(zhōng)水(shuǐ)的幾個(gè)主(zhǔ)要表現形(xíng)式。研究(jiū)表(biǎo)明(míng)，戶(hù)外材料每(měi)天都(dū)將長時間處於(yú)潮濕(shī)狀態(平均(jūn)每天(tiān)長(cháng)達8~12個(gè)小時[2]。而(ér)露水是戶(hù)外(wài)潮濕的主(zhǔ)要原(yuán)因。露(lòu)水造成的危害(hài)比(bǐ)雨(yǔ)水更大(dà)，因(yīn)為它(tā)附著在材料(liào)上(shàng)的(dí)時間更(gēng)長，形成(chéng)更為嚴重(zhòng)的潮濕侵蝕(shí)。對(duì)於(yú)戶(hù)內(nèi)用(yòng)材(cái)料，一(yī)般(bān)隻(zhī)考(kǎo)慮(lǜ)相(xiāng)對濕度(dù)的影(yǐng)響(xiǎng)。

2.2 氙(xiān)燈加(jiā)速耐(nài)光測(cè)試(shì)

2.2.1 日(rì)光(guāng)模(mó)擬(nǐ)

作(zuò)為(wéi)氙燈試驗箱(xiāng)[3]的(dí)光源，氙燈(dēng)可(kě)產(chǎn)生(shēng)紫外(wài)綫，可見光和紅外(wài)綫，能(néng)夠(gòu)很好(hǎo)地模(mó)擬全(quán)光(guāng)譜太(tài)陽(yáng)光。氙燈產生(shēng)的光譜用(yòng)於測試(shì)前必須經(jīng)過過濾，減少(shǎo)不(bù)需要(yào)部分的(dí)紫(zǐ)外(wài)光譜。使用(yòng)不(bù)同類型的玻(bō)璃濾(lǜ)光(guāng)器可以得到(dào)不(bù)同的(dí)光譜。濾光器的使用取決(jué)於被(bèi)測(cè)材(cái)料和(hé)產品最終使用條件。不同的過濾(lǜ)器(qì)過(guò)濾的紫外(wài)綫的(dí)短波段(duàn)的截止點不(bù)同，這(zhè)將(jiāng)在很大程(chéng)度上(shàng)影響(xiǎng)老化的(dí)速度和(hé)類型。有三(sān)類(lèi)經常(cháng)使用的濾(lǜ)光(guāng)器：日光(guāng)過(guò)濾(lǜ)器，窗玻(bō)璃過(guò)濾器(qì)和(hé)紫外延展過濾(lǜ)器(qì)。在(zài)印刷品和印刷油墨測試中一般選(xuǎn)擇(zé)窗玻璃過(guò)濾(lǜ)器，如(rú)圖(1)所(suǒ)示是Q-Lab公(gōng)司配備(bèi)有過(guò)濾器的(dí)Q-Sun氙(xiān)燈(dēng)試(shì)驗箱的(dí)光(guāng)譜與(yǔ)透(tòu)過玻璃的(dí)太(tài)陽光(guāng)光譜之間的比較。

2.2.2 輻照(zhào)度(dù)控製

    最新的氙燈試驗(yàn)箱需(xū)裝備(bèi)有(yǒu)輻照度(dù)控(kòng)製(zhì)係(xì)統，如Q-Lab公司(sī)的Q-Sun氙(xiān)燈(dēng)試驗(yàn)箱使(shǐ)用的是太陽眼閉環控(kòng)製係統(tǒng)，來提供穩定的(dí)光照強度。

在氙(xiān)燈測(cè)試係(xì)統內，輻照度控製非常(cháng)重要。氙(xiān)燈光譜範(fàn)圍從295nm延伸到3000nm，最新的(dí)標(biāo)準中(zhōng)要(yào)求，光(guāng)強的控製基(jī)於(yú)點控製（如(rú)ISO11341-2004[4]，ASTM G  155-05a[5]，  ISO4892-2:2003[6]等(děng)），控(kòng)製點(diǎn)的選(xuǎn)擇(zé)則(zé)基(jī)於(yú)模擬環境和檢測材料性(xìng)能的(dí)不同(tóng)，對於戶外環境，檢測(cè)材料的物理性(xìng)能，一般(bān)采(cǎi)用340nm控製(zhì)點；而(ér)對於(yú)室內環境，檢(jiǎn)測(cè)材料(liào)的變色和褪色，一般采用420nm控製點。在(zài)有些標準(zhǔn)中也采用300~400nm的TUV控(kòng)製。

2.2.3 溫度控(kòng)製

氙(xiān)燈測試(shì)設備(bèi)中，溫(wēn)度(dù)的控製也(yě)很重要，因(yīn)為溫度(dù)影(yǐng)響材(cái)料(liào)老化(huà)的速率。氙燈試驗箱一(yī)般是(shì)通(tōng)過黑板溫度計(jì)或黑(hēi)標(biāo)溫度計來(lái)精確(què)控製樣品(pǐn)表(biǎo)麵(miàn)溫度。一般(bān)歐(ōu)洲的ISO標(biāo)準(zhǔn)大(dà)多(duō)使(shǐ)用(yòng)黑(hēi)標溫(wēn)度(dù)計，而(ér)美(měi)國(guó)的(dí)一些標(biāo)準(zhǔn)則(zé)使用黑板溫度計。有(yǒu)些型(xíng)號的氙(xiān)燈試驗(yàn)箱還能同時控(kòng)製箱體空(kōng)氣(qì)溫度，以達(dá)到全麵(miàn)控(kòng)製(zhì)曝曬環境(jìng)溫度的要求(qiú)。

2.2.4 潮濕模擬(nǐ)

    氙燈試驗箱可(kě)以通(tōng)過水噴(pēn)淋或(huò)濕(shī)度(dù)控製係統來模(mó)擬潮(cháo)濕對耐光性(xìng)的影響。水噴淋可(kě)以(yǐ)模擬雨(yǔ)水(shuǐ)對(duì)戶(hù)外產品的(dí)熱衝擊(jī)和(hé)應力腐蝕。濕度會影響(xiǎng)某些(xiē)物(wù)品(pǐn)(比(bǐ)如某(mǒu)些(xiē)紡織(zhī)品或(huò)油墨(mò)等)發生老化(huà)的類型和速度，在此(cǐ)類材料(liào)的(dí)測(cè)試(shì)標準中都建議控(kòng)製相(xiāng)對濕度。

圖(1)配備(bèi)有窗(chuāng)玻璃(lí)過濾器(qì)的(dí)Q-Sun光譜(pǔ)和(hé)透過玻(bō)璃(lí)的(dí)太陽(yáng)光譜之間(jiān)的(dí)比較

3 印刷品(pǐn)及(jí)印(yìn)刷(shuā)油墨(mò)氙(xiān)燈老(lǎo)化試(shì)驗及評(píng)價(jià)

3.1試驗條件及過程

    我們認為，GB/T 22771-2008的(dí)“4.4.1曝曬(shài)”一節中包含著(zhuó)兩個曝曬方法。

    一(yī)個是針對隻有一個(gè)樣(yàng)品的(dí)曝曬試驗，這個(gè)測試(shì)比(bǐ)較(jiào)簡(jiǎn)單，隻(zhī)要(yào)按規(guī)定方法(fǎ)(也(yě)就(jiù)是標準中要求的測試條件(jiàn))將(jiāng)測(cè)試樣(yàng)品在燈光(guāng)下曝曬，直(zhí)至發生(shēng)明(míng)顯變化(huà)。標(biāo)準中(zhōng)同(tóng)時(shí)指(zhǐ)出(chū)“所謂的(dí)明顯變化就是等於(yú)或小(xiǎo)於(yú)符合GB/T 250規定的(dí)的(dí)評定變色(sè)用(yòng)灰(huī)色樣卡(qiǎ)3級。觀(guān)察者應確(què)保在試驗中(zhōng)不(bù)出(chū)現(xiàn)視(shì)覺(jué)疲(pí)勞現象，並且視(shì)覺觀測時應(yīng)具(jù)備標準印(yìn)刷品的觀(guān)察(chá)條件”。

    另(lìng)一(yī)個(gè)是(shì)針(zhēn)對(duì)同(tóng)一係列印刷(shuā)品(pǐn)進行同(tóng)步和(hé)係統性試驗。這(zhè)個(gè)測試(shì)采用(yòng)連(lián)續遮蓋的(dí)曝曬方法，可以在一次(cì)試驗中(zhōng)測試耐光程(chéng)度不同的印(yìn)刷品的(dí)耐光(guāng)性。具體步(bù)驟(zhòu)如下：

    第一步：曝曬(shài)樣品(pǐn)直(zhí)至(zhì)3級(jí)藍(lán)色(sè)羊(yáng)毛(máo)標準出(chū)現(xiàn)相(xiāng)應(yīng)於(yú)評定變色(sè)用(yòng)灰(huī)色樣(yàng)卡3級的(dí)明(míng)顯變化；

    第二(èr)步：將(jiāng)印刷品和藍色羊毛(máo)標(biāo)準的曝(pù)曬(shài)部分(fēn)遮(zhē)蓋四分(fēn)之一(yī)，繼續(xù)曝(pù)曬直至(zhì)5級藍色羊(yáng)毛(máo)標(biāo)準出(chū)現相應於評定變色用灰(huī)色樣(yàng)卡(qiǎ)3級(jí)的(dí)明(míng)顯變化(huà)；

    第三(sān)步(bù)：將持續(xù)曝曬(shài)的部分(fēn)遮蓋(gài)住(zhù)四分之一(yī)，繼(jì)續曝曬(shài)，直至6級(jí)藍(lán)色羊毛(máo)標準出現相(xiāng)應(yīng)於(yú)評定變(biàn)色用灰色(sè)樣卡3級(jí)的明顯變化；

    第(dì)四(sì)步：再(zài)遮蓋更(gēng)多(duō)，繼續曝曬，直至7級藍色(sè)羊毛(máo)標準(zhǔn)發生視(shì)覺剛(gāng)剛能(néng)觀察到的變化(huà)(評(píng)定變(biàn)色用灰色樣(yàng)卡(qiǎ)4級)。

因為在通常情(qíng)況下，油墨廠或(huò)印刷廠(chǎng)的測試(shì)樣品都(dū)較(jiào)多(duō)，如果采用(yòng)第一種曝曬方法，每次隻對(duì)一個樣品進(jìn)行測試，是不太現(xiàn)實的。所以本(běn)次(cì)試(shì)驗我們選(xuǎn)用第(dì)二種(zhǒng)曝(pù)曬方(fāng)法(fǎ)，同時(shí)對(duì)13種(zhǒng)不同的膠印(yìn)油(yóu)墨樣(yàng)品進行氙燈加速(sù)耐光老化(huà)測試(shì)，同時進(jìn)行曝(pù)曬(shài)還有SDC1到(dào)7級藍色羊(yáng)毛標準，具體(tǐ)試(shì)驗(yàn)條(tiáo)件(jiàn)見表(1)。

表(biǎo)(1)氙(xiān)燈(dēng)加速耐(nài)光(guāng)老化測(cè)試的試(shì)驗條件

3.2 試(shì)驗結(jié)果及分析

3.2.1試(shì)驗(yàn)結(jié)果

GB/T 22771-2008的“4.4.2評定”一(yī)節(jié)中也(yě)給出(chū)了評(píng)定樣品(pǐn)耐光等(děng)級(jí)的方法，具體(tǐ)是(shì)：確(què)定在(zài)相(xiāng)同時間(jiān)內和測試樣品發生相(xiāng)同的(dí)明顯變(biàn)化的藍色羊(yáng)毛標準(zhǔn)樣品(pǐn)，用(yòng)藍(lán)色羊(yáng)毛標(biāo)準樣(yàng)品(pǐn)的等(děng)級(jí)編(biān)號表(biǎo)示測試(shì)樣(yàng)品(pǐn)的耐光等級。

為了驗證(zhèng)目(mù)測結果是否(fǒu)正(zhèng)確，我們(mén)還(huán)使(shǐ)用儀器測量法得到了曝(pù)曬樣(yàng)品(pǐn)及(jí)藍(lán)色(sè)羊(yáng)毛標準的(dí)顏色變化(huà)△E*。我們采用(yòng)的是(shì)CIE L*a*b*顏(yán)色單位(wèi)，D65光源和10°觀察角。

表(biǎo)(2)給(gěi)出(chū)了(liǎo)幾個具(jù)有代表性(xìng)的樣(yàng)品(pǐn)的試驗(yàn)結(jié)果(guǒ)，包括它們的(dí)△E*數(shù)值(zhí)。一般來(lái)說(shuō)，曝曬樣品(pǐn)的△E*數值與SDC藍(lán)色羊(yáng)毛(máo)標準的(dí)△E*。數(shù)值(zhí)進行比較(jiào)可以客觀(guān)給出樣品的(dí)耐光等級(jí)。

表(2)代表(biǎo)性樣品的試(shì)驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 試(shì)驗結果(guǒ)分析

在進行加(jiā)速耐光(guāng)試(shì)驗之(zhī)前，我(wǒ)們(mén)已經(jīng)大概知(zhī)道，這13個樣品(pǐn)中(zhōng)有的耐光性(xìng)很好，有(yǒu)的很差，有的一般，各樣(yàng)品(pǐn)之間的差異性很大(dà)。試驗結果顯示(shì)，確(què)實如預測的(dí)一樣，這(zhè)就(jiù)說明(míng)，使用Q-SunB02氙燈(dēng)試驗(yàn)箱(xiāng)可以(yǐ)區分樣品(pǐn)的不(bù)同耐(nài)光性(xìng)。如(rú)表(biǎo)2中的樣品l就是(shì)耐光性很好的樣(yàng)品，而樣(yàng)品2和樣品(pǐn)7是耐(nài)光性很差的樣(yàng)品，樣品10是(shì)耐光性一般(bān)的(dí)樣(yàng)品。

對於表(2)中的(dí)評(píng)級(jí)，其(qí)實GB/T 22771-2008標(biāo)準中沒有具(jù)體的(dí)說明(míng)。我們(mén)是按照自己對標(biāo)準(zhǔn)的理解(jiě)進行(háng)評級(jí)。先是在(zài)不同(tóng)曝(pù)曬階(jiē)段(duàn)分(fēn)別(bié)對(duì)樣品(pǐn)進(jìn)行(háng)評(píng)級，最(zuì)後(hòu)再給出(chū)一個綜(zōng)合(hé)耐光等(děng)級(jí)。這個所謂(wèi)的(dí)“綜合(hé)耐光等(děng)級(jí)”是在(zài)樣品出現明(míng)顯變化(huà)的(dí)那個階段評(píng)定(dìng)的(dí)耐光等級。如樣品2，它(tā)在第(dì)一階(jiē)段(曝曬(shài)2l小(xiǎo)時)和(hé)第(dì)二階(jiē)段(曝(pù)曬(shài)68小時)未出現(xiàn)明顯(xiǎn)變化，而在第三(sān)階段(曝曬(shài)156小時(shí))出現(xiàn)了(liǎo)明顯變(biàn)化(huà)，所(suǒ)以(yǐ)我們把在第三階段評定的(dí)耐(nài)光等級(jí)作為綜(zōng)合(hé)耐(nài)光(guāng)等(děng)級。

3.2.3 GB/T 22771-2008評定(dìng)方(fāng)法(fǎ)存在(zài)的(dí)問題

從表(2)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們(mén)可(kě)以看(kàn)出(chū)，應(yīng)用GB/T 22771-2008中的第二(èr)種曝曬(shài)方法對樣品(pǐn)進(jìn)行耐光等(děng)級評定(dìng)時(shí)，有(yǒu)時(shí)會(huì)不(bù)準確。例(lì)如：表(biǎo)(2)中(zhōng)的(dí)樣品(pǐn)2和(hé)樣品7，在每個(gè)曝曬(shài)階(jiē)段進(jìn)行(háng)評(píng)級(jí)時(shí)，樣品(pǐn)2在前三階(jiē)段好於(yú)樣(yàng)品(pǐn)7，在最後(hòu)階段與樣品(pǐn)7相(xiāng)當(dāng)，但是最(zuì)終的(dí)綜合(hé)評級卻(què)是樣品2為(wéi)1級(jí)，樣品(pǐn)7為2級。為了形(xíng)象地解(jiě)釋這(zhè)種(zhǒng)奇(qí)怪(guài)的情況，我(wǒ)們(mén)作(zuò)出了兩個樣品的△E*與(yǔ)曝曬時(shí)間之(zhī)間(jiān)的關(guān)係(xì)圖，如圖(2)所示(shì)。

從(cóng)圖(2)中我們發現(xiàn)，樣(yàng)品的△E*隨(suí)時間的(dí)變(biàn)化(huà)並(bìng)不(bù)是綫性的。有的(dí)樣品，如樣品2，一開始(shǐ)顏(yán)色變化比(bǐ)較緩慢，而曝曬到(dào)了一定(dìng)時間(jiān)，顏(yán)色則(zé)開(kāi)始發生快速變(biàn)化。而(ér)有的樣品(pǐn)，如(rú)樣品7，則在曝曬開(kāi)始(shǐ)階段(duàn)就顯示(shì)快速的顏色變化(huà)，相反(fǎn)，等(děng)曝曬了一段時間之(zhī)後(hòu)，顏(yán)色變化(huà)趨於平緩(huǎn)。樣品2的(dí)耐(nài)光(guāng)等級比樣(yàng)品7差的(dí)原因在於(yú)：樣品2在前(qián)兩(liǎng)個(gè)曝曬階段(duàn)(分別(bié)曝曬21小時和68小時)未出現明(míng)顯(xiǎn)變化，所以隻能將發生(shēng)明顯變化的第三個(gè)曝(pù)曬(shài)階段的耐(nài)光等(děng)級(jí)作為(wéi)最(zuì)終的(dí)綜合耐光等級；而對(duì)於樣品7，它在(zài)第二個(gè)曝(pù)曬階(jiē)段(duàn)就(jiù)出現(xiàn)了(liǎo)明(míng)顯變化(huà)，所(suǒ)以(yǐ)在這(zhè)個時候就(jiù)可以評定樣品的(dí)綜合(hé)耐(nài)光(guāng)等級(jí)。

圖(tú)(2)樣品2(方(fāng)形(xíng))和(hé)樣品7(圓(yuán)點)的(dí)△E*與曝曬時(shí)間(jiān)之間的(dí)關係

所(suǒ)以(yǐ)確(què)定合適(shì)的(dí)曝曬終(zhōng)點(diǎn)尤(yóu)為(wéi)重要。GB/T2277l-2008標準(zhǔn)中(zhōng)確定(dìng)的這四(sì)個曝(pù)曬階段(duàn)能大體評定(dìng)樣(yàng)品(pǐn)的(dí)耐光等級(jí)，但是有時也是(shì)存(cún)在上述(shù)問題。

4結(jié)論及(jí)建議

我們通過具體試驗(yàn)分(fēn)析了13種(zhǒng)不(bù)同(tóng)膠印油墨(mò)樣品的耐光(guāng)老(lǎo)化性(xìng)能，同時也分析解讀(dú)了GB/T2277l-2008的部分(fēn)內(nèi)容，尤其是曝曬，耐(nài)光(guāng)等級(jí)評定等(děng)章(zhāng)節。試驗結(jié)果顯示，按(àn)照GB/T2277l-2008標準(zhǔn)，可以(yǐ)區(qū)分曝曬(shài)樣(yàng)品耐光性的(dí)好，中，差。

雖然(rán)GB/T 2277l-2008標(biāo)準(zhǔn)是(shì)評(píng)定(dìng)印刷品及(jí)印(yìn)刷油(yóu)墨耐光老化(huà)性能(néng)的(dí)一個普遍應用(yòng)的標準，整體上的評定(dìng)結果是真(zhēn)實客(kè)觀(guān)的，但是有(yǒu)時(shí)也會給(gěi)出存(cún)在爭(zhēng)議的試驗(yàn)結果。當試(shì)驗結果存在爭議時，我們建議(yì)應用標(biāo)準(zhǔn)中(zhōng)第(dì)一(yī)種(zhǒng)曝曬方法，即對(duì)每(měi)個樣(yàng)品和一套藍(lán)色(sè)羊毛標(biāo)準進行(háng)單獨(dú)曝曬(shài)，當樣(yàng)品發生(shēng)明顯變(biàn)化時，與(yǔ)藍色羊(yáng)毛(máo)標準進(jìn)行比(bǐ)較(jiào)，用與樣(yàng)品發(fā)生相(xiāng)同(tóng)的(dí)明顯變化(huà)的藍色羊毛的(dí)等級編號(hào)來表(biǎo)示(shì)測試(shì)樣品(pǐn)的耐光等(děng)級。