氙燈老化試驗箱測試平版印刷油墨耐光性解析

更新時間：2020-11-17

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GATF和Q-Lab老化研究服務中心使用Q-SUN氙燈老化試驗箱對油墨試樣進行測試。其中一臺氙燈老化試驗箱是體積較小，價格較低的臺式試驗箱，沒有配備相對濕度控制（Xe-1機型），而另一種是全尺寸、全功能的氙燈老化實驗箱，配備有準確的相對濕度控制功能（Xe-3機型）。在不同的機型中進行老化試驗，看能否得到相同的結果。
GATF挑選了8種廣泛應用的平印油墨顏色作為試樣，包括品紅色、紫羅蘭、橙色、紅色、紫色、和三個不同的黃色。試驗使用Little Joe印刷打樣機來確保印刷品的典型膠印膜厚。油墨印在標準的、有涂層的、70磅重的紙上。每一種顏色的樣品都將進行所有類型的暴露測試。
透過玻璃框的太陽光曝曬為油墨試驗提供了一個高紫外線、高溫和高相對濕度（RH）的曝曬環境。我們在佛羅里達和亞利桑那標準曝曬場對油墨進行曝曬試驗，該試驗可廣泛應用于測試油漆、塑料、紡織品和其它各種材料。
大約一個月的時間里，這些的、真實測試環境可以迅速區分耐光性好的和差的油墨。不同曝曬季節或曝曬地點，測試都快速、有效，而且油墨的相對排序都非常相似。自然曝曬試驗中的差異是各種試樣性能退化的速度。

氙燈試驗條件：
Q-SUN氙燈老化試驗箱（Xe-1機型和Xe-3機型）ASTM D3424，方法3
窗玻璃濾光器
輻照度：0.55W/m2/nm，波長340nm
相對濕度：Xe-1型試驗箱，有效RH=15%
Xe-3型試驗箱，RH=50%
暴露循環：在63±3°C(145±5°F)溫度下持續光照
測試時間：31天
總輻照量=1473kJ/m2，波長340nm
分別在曝曬前、曝曬過程中和曝曬結束后測量油墨試樣的顏色變化。根據ASTM D2244標準，使用分光光度計來測量顏色。每個試樣的顏色變化都以ΔE的值（總顏色變化）來表示。
Q-SUN試驗結果
10天之后，兩臺Q-SUN氙燈老化試驗箱都非常好地區分了優質油墨和劣質油墨。圖2為Q-SUN Xe-1試驗箱中8種顏色油墨試樣的耐光性能。兩臺試驗箱也都能挑選出耐光性好和耐光性差的黃色油墨。圖3為Q-SUN Xe-1試驗箱中3種黃色油墨試樣的耐光范圍。盡管他們初的外觀是相似的，但其中一種黃色油墨的耐光性能比其它的要好很多。這展示了各種油墨配方的耐光范圍，同時說明了測試的價值。具有優良耐光性的黃色油墨于藝術品或戶外應用，而其它的是用于一般商業印刷。

相對濕度
為了確定RH（相對濕度）的作用，同時使用相對濕度為50%（Xe-3-H機型）和有效相對濕度約為15%（Xe-1機型）的兩種不同Q-SUN試驗箱對油墨進行暴露測試。圖4對暴露試驗10天后的結果進行對比。所得數據有非常好的相關性。相對濕度對這些油墨的影響非常小。

Q-SUN與佛羅里達的對比
Q-SUN試驗箱測試結果和戶外數據進行對比。圖5比較了使用Q-SUN試驗箱暴露10天和佛羅里達玻璃框下曝曬35天的數據。

盡管顏色變化ΔE的值不相同，但兩種暴露試驗顯示了完美的等級排序一致性。在這個比較中，Q-SUN試驗10天大概相當于佛羅里達曝曬35天的結果。對于這組油墨試樣，Q-SUN提供了將近4倍的加速系數。
如表1所示，Q-SUN試驗箱測試和戶外曝曬結果的等級排序具有非常高的一致性。
等級排序數值1.0表示完美的等級排序一致性。數值0則表示等級排序一致性比較混亂。數值-1.0表示等級排序相關性為負。