我們整體研究的目的是：(1)對典型平版印刷油墨在處于“最嚴苛”環(huán)境里的耐光性能進行量化;(2)建立合理的油墨耐光性測試基準(zhǔn);(3)確定測試方法，提供快速、簡單的方法來評估油墨的性能。

在第1部分中(GATFWorld, 2004年4月)，我們展示了在佛羅里達和亞利桑那以“透過玻璃框下的太陽光”方式進行的戶外曝曬結(jié)果。我們在這些極端氣候環(huán)境中做曝曬測試的主要原因是為了研究平版印刷油墨處在一個非常嚴酷的室內(nèi)環(huán)境中是否能保持耐光性。

在第2部分，我們將展示同一組平版印刷油墨試樣的實驗室氙弧暴露試驗結(jié)果。我們有兩個目標(biāo)，想確定：(1)通過對真實退化模式和相對等級排序的分析，研究實驗室試驗?zāi)M戶外真實曝曬的結(jié)果如何;(2)與自然曝曬相比，實驗室暴露究竟能快多少?

為什么選擇氙燈試驗?

在歷史上，加速實驗室測試在油墨行業(yè)已經(jīng)得到應(yīng)用，以求快速獲得測試結(jié)果。其中氙燈試驗箱已被廣泛應(yīng)用，因為它能通過加強關(guān)鍵環(huán)境影響因素而快速得出測試結(jié)果，比如光譜、光強、相對濕度(RH)和溫度。

對大多數(shù)室內(nèi)產(chǎn)品來說，透過窗玻璃的直射太陽光是最嚴酷的室內(nèi)光照條件。柯達公司最近一項研究表明，即使透過窗玻璃的非直射太陽光仍在家中室內(nèi)照明條件中占主導(dǎo)地位(Bugner, LaBarca 等，2003)。因此，此項GATF / Q-Lab研究使用配備“窗玻璃濾光器”的Q-SUN ® 氙燈老化試驗箱來獲得適當(dāng)?shù)墓庾V。

試驗程序

GATF和Q-Lab老化研究服務(wù)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，配備有精確的相對濕度控制功能 (Xe-3機型)。我們在不同的機型中進行老化試驗，看能否得到相同的結(jié)果。

GATF挑選了8種廣泛應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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。

佛羅里達和亞利桑那曝曬總結(jié)

在第1部分中，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(huán)境。我們在佛羅里達和亞利桑那標(biāo)準(zhǔn)曝曬場對油墨進行曝曬試驗，該試驗可廣泛應(yīng)用于測試油漆、塑料、紡織品和其它各種材料。

在大約一個月的時間里，這些極端的、真實測試環(huán)境可以迅速區(qū)分耐光性好的和差的油墨。不同曝曬季節(jié)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：0.55 W/m² /nm，波長340 nm

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(huán)：在 63 ± 3°C(145 ± 5°F)溫度下持續(xù)光照

測試時間：31天

總輻照量= 1473 kJ/m² ，波長340 nm

圖1-配備窗玻璃濾光器的Q-SUN老化實驗箱vs透過窗玻 璃的太陽光

分別在曝曬前、曝曬過程中和曝曬結(jié)束后測量油墨試樣的顏色變化。根據(jù)ASTM D2244標(biāo)準(zhǔn)，使用分光光度計來測量顏色。每個試樣的顏色變化都以 ?E的值(總顏色變化)來表示。

Q-SUN試驗結(jié)果

10天之后，兩臺Q-SUN氙燈老化試驗箱都非常好地區(qū)分了優(yōu)質(zhì)油墨和劣質(zhì)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。

圖2 – Q-SUN中8種平版印刷油墨的耐光性

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。

圖3-Q-SUN中3種黃色油墨的耐光性

盡管他們最初的外觀是相似的，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(yōu)良耐光性的黃色油墨專用于藝術(shù)品或戶外應(yīng)用，而其它的是用于一般商業(yè)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(jié)果進行對比。

圖4-相對濕度對耐光性能無明顯影響

所得數(shù)據(jù)有非常好的相關(guān)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

在第1部分中，我們?yōu)樵诜鹆_里達和亞利桑那極端氣候環(huán)境下的油墨耐光性測試建立了標(biāo)準(zhǔn)。在第2 部分中，我們想將Q-SUN試驗箱測試結(jié)果和戶外數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。

圖5 - Q-SUN試驗箱顯示了與佛羅里達曝曬之間較高的 相關(guān)性

盡管顏色變化?E的絕對值不相同，但兩種暴露試驗顯示了優(yōu)秀的等級排序*一致性。在這個比較中， Q-SUN試驗10天大概相當(dāng)于佛羅里達曝曬35天的結(jié)果。對于這組油墨試樣，Q-SUN提供了將近4倍的加速系數(shù)。

如表1所示，Q-SUN試驗箱測試和戶外曝曬結(jié)果的等級排序具有非常高的一致性。

*等級排序數(shù)值1.0表示優(yōu)秀的等級排序一致性。數(shù)值0則表示等級排序一致性比較混亂。數(shù)值-1.0表示等級排序相關(guān)性為負。

表1 等級排序相關(guān)數(shù)據(jù)

即使是最小的實驗室都能負擔(dān)像Q-SUN氙燈老化試驗箱一類的臺式試驗設(shè)備

結(jié)論

第1部分（平版印刷油墨的耐光性研究（第1部分））已確定了這些平版印刷油墨耐光性能的真實基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。無論在任何季節(jié)，佛羅里達和亞利桑那玻璃框下曝曬(35天)后都可迅速區(qū)分具有良好耐光性的油墨和較差耐光性的油墨。而在第2部分我們可以得出以下結(jié)論：

1. 像佛羅里達、亞利桑那曝曬一樣，Q-SUN氙燈老化試驗箱也可分辨出表現(xiàn)良好的油墨與表現(xiàn)差的油墨。雖然沒有一個加速實驗室測試可以完全替代實際的真實環(huán)境，Q-SUN氙燈老化試驗箱測試卻與已有的戶外曝曬基準(zhǔn)數(shù)據(jù)有很好的相關(guān)性。

2. Q-SUN Xe-1臺式氙燈老化試驗箱和較昂貴的 Q-SUN Xe-3氙燈老化試驗箱作出的試驗結(jié)果完全一致。在這個特定的研究中，RH(相對濕度)對測試結(jié)果沒有顯著的影響。Q-SUN Xe-1氙燈老化試驗箱操作簡便。

3. Q-SUN氙燈老化試驗箱能夠快速得到試驗結(jié)果。僅僅10天時間，Q-SUN氙燈老化試驗箱就可再現(xiàn)佛羅里達玻璃框下35天的曝曬。根據(jù)每年的曝曬時間不同，加速系數(shù)的范圍從大約4倍到將近7倍。然而需要注意的是，這些加速系數(shù)可能不適用于其它類型的油墨。。