作為(wéi)運(yùn)輸(shū)包(bāo)裝的(dí)一(yī)種，彩(cǎi)色(sè)瓦(wǎ)楞(léng)紙(zhǐ)箱必然(rán)會麵(miàn)臨(lín)長期(qī)自然曝曬的情況，如(rú)果其(qí)表麵印刷的(dí)油墨(mò)耐光(guāng)性(xìng)較(jiào)差，將直(zhí)接影(yǐng)響其(qí)外(wài)觀效果。為(wéi)保證彩(cǎi)色(sè)瓦楞紙箱(xiāng)能(néng)長時間(jiān)呈現較好(hǎo)的(dí)色彩(cǎi)效果，油(yóu)墨的(dí)耐(nài)光(guāng)性試(shì)驗十(shí)分必要。本(běn)文將采用氙燈(dēng)加(jiā)速(sù)耐光性(xìng)試(shì)驗(yàn)來測(cè)試油墨(mò)的(dí)耐(nài)光性，並對油(yóu)墨氙燈(dēng)加速(sù)耐光性試(shì)驗與自然(rán)曝(pù)曬試驗(yàn)之間(jiān)的相(xiāng)關(guān)性(xìng)進(jìn)行探(tàn)討。

戶外(wài)老化(huà)因素

戶(hù)外(wài)老(lǎo)化主要(yào)與3個(gè)因(yīn)素有關(guān)：光(guāng)照，溫(wēn)度(dù)和濕度。其(qí)中(zhōng)任何(hé)一(yī)個因(yīn)素(sù)都會導致油(yóu)墨老(lǎo)化，且(qiě)三(sān)者共同作(zuò)用(yòng)所(suǒ)造成的老(lǎo)化程度最大(dà)。

1.光(guāng)照

高(gāo)分子(zǐ)材料(liào)的化(huà)學(xué)鍵對日光(guāng)中(zhōng)不(bù)同波段光(guāng)綫的敏感程度不(bù)同(tóng)，短(duǎn)波(bō)段的(dí)紫(zǐ)外(wài)綫(xiàn)是引起大部分聚合物物理(lǐ)性(xìng)能老(lǎo)化的主要原(yuán)因(yīn)。然而，對(duì)於(yú)某些印刷品和油(yóu)墨(mò)，除了日光中短(duǎn)波段的紫外綫之外(wài)，長波(bō)段的紫(zǐ)外綫(xiàn)甚(shèn)至可(kě)見光(guāng)也會(huì)對其產生影(yǐng)響，從而(ér)引起變色(sè)或(huò)退色現象(xiàng)的發(fā)生(shēng)。

2.溫度

老化反應是(shì)一種(zhǒng)光致化(huà)學反應，溫(wēn)度雖然不影響光(guāng)致反應速度(dù)，但會(huì)會影響後(hòu)繼的化(huà)學反(fǎn)應(yīng)速(sù)度。因此，溫度對油墨(mò)老化的影(yǐng)響是非綫(xiàn)性(xìng)的。

3.濕度(dù)

水會(huì)直(zhí)接參與(yǔ)油墨(mò)的(dí)老化反應(yīng)。研(yán)究表明，戶外(wài)材(cái)料每天都長(cháng)時間(jiān)(平均每天長達(dá)8～12小(xiǎo)時(shí))處於潮濕狀態，而(ér)露水(shuǐ)是引起(qǐ)戶(hù)外材料潮濕的主(zhǔ)要(yào)原(yuán)因。

氙燈加(jiā)速耐(nài)光(guāng)性試(shì)驗原(yuán)理

1.日光(guāng)模擬

作為氙(xiān)燈試驗(yàn)箱的(dí)光(guāng)源(yuán)，氙燈(dēng)可(kě)產(chǎn)生紫外綫，可見(jiàn)光(guāng)和紅外綫(xiàn)，能夠很(hěn)好地模擬全光譜日(rì)光(guāng)。

在(zài)進(jìn)行加(jiā)速(sù)耐光性試驗(yàn)之(zhī)前(qián)，氙燈產(chǎn)生(shēng)的(dí)光譜必須經(jīng)濾光(guāng)器過濾，以減少(shǎo)不需要(yào)的紫外(wài)綫。使用(yòng)不(bù)同類(lèi)型的(dí)濾(lǜ)光(guāng)器(qì)過濾(lǜ)能得到(dào)不同的光(guāng)譜(pǔ)，尤(yóu)其(qí)是紫外(wài)綫(xiàn)短波段(duàn)的(dí)截止(zhǐ)點不(bù)同，將(jiāng)在很大程度上(shàng)影(yǐng)響油(yóu)墨(mò)老(lǎo)化(huà)的(dí)速度。濾光器的選擇取(qǔ)決(jué)於試驗材料(liào)和產品(pǐn)的最終使用(yòng)條(tiáo)件(jiàn)，通(tōng)常使(shǐ)用(yòng)的濾(lǜ)光器有3種：日光(guāng)過(guò)濾(lǜ)器，窗(chuāng)玻(bō)璃過濾器和紫外延展過(guò)濾器(qì)。在氙(xiān)燈加(jiā)速耐光性試驗(yàn)中(zhōng)，一般選(xuǎn)擇(zé)的是窗玻璃(lí)過(guò)濾器。

2.輻(fú)照度控製(zhì)

最新(xīn)的氙(xiān)燈試驗箱(xiāng)均(jūn)配備(bèi)了(liǎo)輻照度控製係(xì)統，如(rú)Q-Lab公(gōng)司的 Q-Sun Xe-3氙(xiān)燈試驗(yàn)箱配備了太(tài)陽眼閉(bì)環(huán)控(kòng)製係統，以(yǐ)提供(gōng)更加(jiā)穩定的光照(zhào)強度。

在氙燈試驗係統(tǒng)中，對(duì)輻照度(dù)的(dí)控(kòng)製(zhì)非(fēi)常重(zhòng)要。氙燈(dēng)的(dí)光(guāng)譜範圍一般(bān)為295～3000nm，最新標(biāo)準要求光強(qiáng)的控製應基於點控(kòng)製(如ISO 11341-2004，ASTM G155-05a， ISO 4892-2 ∶ 2003等)，控製點的選擇則基於(yú)模擬(nǐ)環(huán)境(jìng)和(hé)試(shì)驗材(cái)料(liào)和(hé)產(chǎn)品的物理性(xìng)能(néng)。對(duì)於戶外(wài)環境(jìng)，一(yī)般(bān)采用340nm。

3.溫(wēn)度(dù)控(kòng)製(zhì)

溫度(dù)是影(yǐng)響(xiǎng)油墨老(lǎo)化速度的直(zhí)接因素，因(yīn)此需要(yào)嚴(yán)格控(kòng)製氙(xiān)燈(dēng)試驗箱的溫(wēn)度。氙燈試驗(yàn)箱一(yī)般(bān)是(shì)通過(guò)黑(hēi)板(bǎn)溫度計(jì)或(huò)黑(hēi)標溫(wēn)度計(jì)來(lái)精確控(kòng)製試(shì)驗(yàn)樣品(pǐn)的表麵溫度的。其中，ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大(dà)多(duō)使用黑(hēi)標(biāo)溫度計(jì)，而美(měi)國的(dí)一些標(biāo)準(zhǔn)則使(shǐ)用(yòng)黑板(bǎn)溫度計。有些氙燈試(shì)驗箱還能(néng)同時控(kòng)製箱體空(kōng)氣溫度，實(shí)現了對曝曬(shài)環境溫度的全麵(miàn)控製(zhì)。

4.濕(shī)度模(mó)擬(nǐ)

一般(bān)，氙(xiān)燈試(shì)驗(yàn)箱(xiāng)通(tōng)過水(shuǐ)噴(pēn)淋(lín)或濕度(dù)控(kòng)製係統來(lái)模擬濕度對油墨的(dí)影(yǐng)響(xiǎng)。其中，水噴淋用於(yú)模擬雨(yǔ)水(shuǐ)對戶外彩色瓦楞(léng)紙箱(xiāng)的(dí)熱(rè)衝擊和(hé)應力(lì)腐蝕(shí);濕(shī)度(dù)控製係(xì)統則用於控(kòng)製試(shì)驗過(guò)程中的(dí)相(xiāng)對(duì)濕(shī)度(dù)。

氙(xiān)燈(dēng)加(jiā)速(sù)耐(nài)光性(xìng)試(shì)驗

1.試(shì)驗條件

按(àn)照(zhào)GB/T 22771-2008標準(zhǔn)中的(dí)試驗(yàn)條(tiáo)件，對11種不(bù)同(tóng)的油墨樣(yàng)品(pǐn)進(jìn)行(háng)氙燈加速耐光(guāng)性試(shì)驗(yàn)。具(jù)體試驗(yàn)條件(jiàn)見表1。

2.試(shì)驗(yàn)結果(guǒ)

使用儀器測量法測(cè)得油墨樣(yàng)品試驗前後的色差(chà)△E * (采用D65光源， 10°觀(guān)察(chá)角(jiǎo))，試驗結(jié)果見(jiàn)表(biǎo)2。

3.結果(guǒ)分(fēn)析(xī)

在進(jìn)行(háng)氙(xiān)燈加速(sù)耐光(guāng)性試(shì)驗(yàn)之(zhī)前(qián)，我們(mén)已(yǐ)經(jīng)知道(dào)，這11種油墨樣品(pǐn)中，有的(dí)耐光(guāng)性較(jiào)好，有(yǒu)的耐(nài)光性一般，有(yǒu)的耐(nài)光(guāng)性較差，差異(yì)性較(jiào)大。而(ér)試驗(yàn)結果也正(zhèng)好(hǎo)驗證了這(zhè)一(yī)點，並充(chōng)分證(zhèng)明(míng)了使用氙(xiān)燈試驗(yàn)箱可(kě)以區(qū)分油墨(mò)樣品(pǐn)不(bù)同的耐(nài)光等級(jí)。如表2中樣品9的耐光(guāng)性較(jiào)好，樣(yàng)品(pǐn)3耐光性(xìng)一(yī)般，而(ér)樣品(pǐn)1的耐光性較(jiào)差。這(zhè)3種油墨(mò)樣(yàng)品(pǐn)在(zài)不同(tóng)試(shì)驗(yàn)階段(duàn)的△E * 變(biàn)化(huà)示(shì)意(yì)圖見圖1。

自然曝曬試驗(yàn)

1.試驗過(guò)程及結果(guǒ)

在(zài)進行氙燈(dēng)加速(sù)耐光性(xìng)試驗的(dí)同時(shí)，我們還(huán)對這(zhè)些油墨(mò)樣品(pǐn)進行了自(zì)然曝曬試驗(yàn)。將11種油墨樣(yàng)品放(fàng)置在(zài)靠近工廠倉(cāng)庫(kù)的(dí)窗(chuāng)玻璃(lí)旁(páng)，用以(yǐ)模擬油墨樣品(pǐn)在(zài)實(shí)際應用中(zhōng)遇到(dào)的(dí)較為嚴(yán)酷的環境。將(jiāng)這(zhè)些油墨樣(yàng)品曝(pù)曬(shài)61天(tiān)後(hòu)，使(shǐ)用儀器測量法測(cè)得油墨樣(yàng)品(pǐn)試驗(yàn)前後的(dí)色差△E * ，試(shì)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表(biǎo)3。

2.結果(guǒ)分(fēn)析

同氙(xiān)燈加速耐光性(xìng)試驗的結(jié)果類似，不(bù)同(tóng)油墨樣品(pǐn)的(dí)自(zì)然(rán)曝曬試驗結果也(yě)不(bù)同，有(yǒu)的較好(hǎo)，有的(dí)一般，有的較(jiào)差。

氙(xiān)燈(dēng)加(jiā)速耐光性(xìng)試(shì)驗(yàn)與自(zì)然(rán)曝(pù)曬試(shì)驗的(dí)相關性

表2和表(biǎo)3分(fēn)別列(liè)出了氙燈加(jiā)速(sù)耐光性試驗(yàn)和(hé)自(zì)然(rán)曝(pù)曬(shài)試(shì)驗中(zhōng)11種油墨樣品(pǐn)在(zài)試驗前後的色(sè)差△E * 。根據試(shì)驗結(jié)果，分(fēn)別計算了(liǎo)不同試驗(yàn)階段(duàn)氙燈加速耐光性(xìng)試驗和(hé)自然曝曬試驗(yàn)之(zhī)間的(dí)相(xiāng)關係數(r s )(見(jiàn)表(biǎo)4)。該(gāi)相(xiāng)關係(xì)數(shù)是指利(lì)用兩種不(bù)同的試(shì)驗方法對同一組(zǔ)油墨(mò)樣品進(jìn)行試驗，所得試(shì)驗(yàn)結果(guǒ)的相關性。相關係(xì)數(shù)r s 的(dí)計算公式為r s =1-6∑d i 2 /[n(n 2 -1)]，其(qí)中，n 表(biǎo)示油(yóu)墨(mò)樣(yàng)品的個數，d i 表示兩(liǎng)列數(shù)據中每一(yī)行(háng)數據之間的差值。r s 越接近(jìn)1，氙燈加(jiā)速耐光性(xìng)試驗與自(zì)然曝(pù)曬試驗的相關性(xìng)就(jiù)越好(hǎo)。

從(cóng)表4可以(yǐ)看(kàn)出，氙燈加速耐光性試驗(yàn)與(yǔ)自然曝曬試驗(yàn)所有試驗(yàn)階(jiē)段的相關(guān)係(xì)數多(duō)大(dà)於(yú)0.70，相關(guān)性非常好(hǎo)。其中(zhōng)，氙燈(dēng)加速耐光性試驗10小(xiǎo)時與自然曝曬試驗3天之間的相(xiāng)關(guān)係數(shù)高達(dá)0.98。

從(cóng)表2和(hé)表(biǎo)3的(dí)試(shì)驗(yàn)結(jié)果可以(yǐ)看出(chū)，油墨樣品自(zì)然曝(pù)曬試(shì)驗61天的色(sè)差值並(bìng)沒有氙燈加速(sù)耐(nài)光性試(shì)驗 40小時的(dí)色差(chà)值大(dà)。我們以自然曝(pù)曬試(shì)驗61天時(shí)油墨樣品的色差值為基準，分(fēn)別(bié)換算(suàn)氙燈加(jiā)速耐光(guāng)性(xìng)試驗(yàn)中每(měi)種油墨樣(yàng)品達(dá)到同(tóng)樣色(sè)差值(zhí)時(shí)的(dí)時(shí)間，再取(qǔ)其算(suàn)術平(píng)均值(zhí)，最後得(dé)出(chū)：氙(xiān)燈(dēng)加速(sù)耐光性(xìng)試驗(yàn)29 小時相當於(yú)自(zì)然曝(pù)曬(shài)試驗61天(tiān)的(dí)效果，也(yě)就(jiù)是說氙(xiān)燈(dēng)加速(sù)耐光性(xìng)試(shì)驗的速(sù)率是自(zì)然曝曬試(shì)驗速率的50 倍。當然(rán)，這(zhè)個(gè)倍(bèi)數隻(zhī)是(shì)針對本文研究(jiū)的11種油墨(mò)樣(yàng)品而(ér)言，對於其他油墨(mò)樣品或者其他(tā)包裝材料未必適用。