印刷品及印刷油墨耐光老化試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

——GB/T22771-2008標(biāo)準(zhǔn)的解讀

樊漢卿1，陳愛(ài)軍2，張恒3，孫杏蕾3

1全國(guó)油墨行業(yè)信息中心 2上海牡丹油墨有限公司 3美國(guó)Q-Lab公司中國(guó)代表處

摘要：本文通過(guò)氙燈加速老化試驗(yàn)方法來(lái)研究印刷品及印刷油墨的耐光性并對(duì)GB/T 22771-2008進(jìn)行解讀。首先介紹了印刷品和印刷油墨耐光老化試驗(yàn)的原理，然后使用Q-Sun B02型氙燈試驗(yàn)箱對(duì)13種膠印油墨進(jìn)行耐光曝曬，最后在解讀GB/T 22771-2008標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上分析試驗(yàn)結(jié)果，并指出GB/T 22771-2008標(biāo)準(zhǔn)在對(duì)一系列樣品進(jìn)行曝曬時(shí)可能存在評(píng)定不準(zhǔn)確的問(wèn)題及解決方法。

關(guān)鍵詞：印刷品；印刷油墨；耐光老化；氙燈測(cè)試；GB/T22771-2008

1. GB/T 22771-2008標(biāo)準(zhǔn)的背景

越來(lái)越多的油墨需要耐光測(cè)試，如噴印油墨和包裝材料用油墨。GB/T 22771-2008標(biāo)準(zhǔn)《印刷技術(shù) 印刷品與印刷油墨用濾光氙弧燈評(píng)定耐光性》修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO12040:1997[1]，是印刷、油墨行業(yè)比較通用的一個(gè)耐光老化測(cè)試方法，也是印刷油墨耐光老化測(cè)試的第一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用該標(biāo)準(zhǔn)可以評(píng)定不同印刷、油墨樣品的耐光等級(jí)。

本文以下部分將通過(guò)具體耐光老化試驗(yàn)來(lái)演示如何執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)評(píng)價(jià)印刷品及印刷油墨的耐光等級(jí)。同時(shí)指出標(biāo)準(zhǔn)存在的不足及需要繼續(xù)改進(jìn)的地方。

2. 印刷品及印刷油墨耐光老化試驗(yàn)的原理

2.1 戶外老化因素

老化損害主要由三個(gè)因素引起：光照，溫度和濕度。這三個(gè)因素中的任一個(gè)都會(huì)引起材料老化，它們的共同作用，大于其中任一因素造成的危害。

2.1.1光照

高分子材料的化學(xué)鍵對(duì)太陽(yáng)光中不同波段的光線的敏感性不同，一般對(duì)應(yīng)一個(gè)閾值，太陽(yáng)光的短波段紫外線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）鍵的作用閾值是393nm。然而，對(duì)于某些印刷品和油墨，長(zhǎng)波段紫外線甚至可見(jiàn)光也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生破壞，造成變色或褪色。

2.1.2溫度

溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速度越快。老化反應(yīng)是一種光致化學(xué)反應(yīng)，溫度不影響光致化學(xué)反應(yīng)中的光致反應(yīng)速度，卻影響后繼的化學(xué)反應(yīng)速度。因此溫度對(duì)材料老化的影響往往是非線性的。

2.1.3濕度

水會(huì)直接參與材料老化反應(yīng)。相對(duì)濕度、露水和雨水等是自然界中水的幾個(gè)主要表現(xiàn)形式。研究表明，戶外材料每天都將長(zhǎng)時(shí)間處于潮濕狀態(tài)（平均每天長(zhǎng)達(dá)8-12個(gè)小時(shí)）[2]。而露水是戶外潮濕的主要原因。露水造成的危害比雨水更大，因?yàn)樗街诓牧仙系臅r(shí)間更長(zhǎng)，形成更為嚴(yán)酷的潮濕侵蝕。對(duì)于戶內(nèi)用材料，一般只考慮相對(duì)濕度的影響。

2.2 氙燈加速耐光測(cè)試

2.2.1日光模擬

作為氙燈試驗(yàn)箱[3]的光源，氙燈可產(chǎn)生紫外線、可見(jiàn)光和紅外線，能夠很好地模擬全光譜太陽(yáng)光。

氙燈產(chǎn)生的光譜用于測(cè)試前必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾，減少不需要的部分紫外光譜。使用不同類(lèi)型的玻璃濾光器可以得到不同的光譜。濾光器的使用取決于被測(cè)材料和產(chǎn)品最終使用條件。不同的過(guò)濾器過(guò)濾的紫外線的短波段的截止點(diǎn)不同，這將在很大程度上影響老化的速度和類(lèi)型。有三類(lèi)經(jīng)常使用的濾光器：日光過(guò)濾器，窗玻璃過(guò)濾器，紫外延展過(guò)濾器。在印刷品和印刷油墨測(cè)試中一般選擇窗玻璃過(guò)濾器，下圖1所示是Q-Lab公司配備有過(guò)濾器的Q-Sun氙燈試驗(yàn)箱的光譜與透過(guò)玻璃的太陽(yáng)光光譜之間的比較。

圖2 樣品2（方形）和樣品7（圓點(diǎn)）的△E*與曝曬時(shí)間之間的關(guān)系

4. 結(jié)論及建議

我們通過(guò)具體試驗(yàn)分析了13種不同膠印油墨樣品的耐光老化性能，同時(shí)也分析解讀了GB/T 22771-2008的部分內(nèi)容，尤其是曝曬、耐光等級(jí)評(píng)定等章節(jié)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，按照GB/T22771-2008標(biāo)準(zhǔn)，可以區(qū)分曝曬樣品耐光性的好、中、差。

雖然GB/T22771-2008標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)定印刷品及印刷油墨耐光老化性能的一個(gè)普遍應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)，整體上的評(píng)定結(jié)果是真實(shí)客觀的，但是有時(shí)也會(huì)給出存在爭(zhēng)議的試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果存在爭(zhēng)議時(shí)，我們建議應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中第一種曝曬方法，即對(duì)每個(gè)樣品和一套藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單獨(dú)曝曬，當(dāng)樣品發(fā)生明顯變化時(shí)，與藍(lán)色羊毛標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，用與樣品發(fā)生相同的明顯變化的藍(lán)色羊毛的等級(jí)編號(hào)來(lái)表示測(cè)試樣品的耐光等級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

1. ISO12040:1997《印刷技術(shù) 印刷品與印刷油墨 用濾光氙弧燈評(píng)定耐光性》

2. Douglas M.Grossman, The right choice-UV fluorescent testing or xenon arc testing. PCI,March 10, 2006

3. 張恒，QUV和Q-Sun兩種有效測(cè)試耐候性和光穩(wěn)定性方法的比較，汽車(chē)工藝與材料，2006年第8期

4. ISO11341:2004《色漆和清漆—人工老化和暴露－濾過(guò)的氙弧輻射》

5. ASTM G155-05a《用于非金屬材料暴露的氙燈測(cè)試設(shè)備》

6. ISO 4892-2:2003《塑料—實(shí)驗(yàn)室光源下的暴露方法第2部分:氙弧燈光源》