佛羅里達(dá)和亞利桑那戶外自然曝曬

試問怎么才能知道油墨在其使用壽命內(nèi)遇到的各種照明條件下是否發(fā)生褪色?產(chǎn)品失效會帶來什么后果?如何在消費(fèi)者購買能力與產(chǎn)品性能之間權(quán)衡性價(jià)比?是否有一個(gè)快速簡便的方法來確定(或決定)哪一種油墨是您的較佳選擇?

本文首次以系列研究來為您回答這些問題，并為油墨的耐久性評估提供了一種有效的方法。該系列研究分為三個(gè)部分。其中第1部分的結(jié)論是在佛羅里達(dá)和亞利桑那玻璃框下自然太陽光曝曬所得到的。這些是國際認(rèn)可的能夠提供“最嚴(yán)苛環(huán)境”的曝曬地點(diǎn)，可以使油墨處于高紫外光、高溫和高相對濕度的環(huán)境下。

平版印刷油墨在極端環(huán)境下的耐光性測試由位于佛羅里達(dá)和亞利桑那的Q-Lab老化研究服務(wù)中心測試機(jī)構(gòu)提供

第2部分將展示實(shí)驗(yàn)室加速測試如何模擬自然曝曬的結(jié)果。第3部分將為您提供指導(dǎo)和建議，幫助您確定哪一種油墨最適合您。此項(xiàng)研究工作目標(biāo)明確，旨在將平版印刷油墨的自然曝曬與實(shí)驗(yàn)室加速測試結(jié)果關(guān)聯(lián)起來

試驗(yàn)程序

日光是由短波紫外線，可見光和紅外線組成。而紫外線是導(dǎo)致油墨降解的首要因素，溫度和濕度作為次要因素也會加速降解的速率。

平版印刷油墨在靠近窗玻璃的地方會被強(qiáng)烈的太陽光照射，而夏季在汽車儀表盤位置的油墨所處的環(huán)境則更加苛刻，這些環(huán)境中高紫外線、高溫和高相對濕度。本研究的曝曬地點(diǎn)選在佛羅里達(dá)和亞利桑那是因?yàn)檫@兩個(gè)地方可提供這種嚴(yán)酷的曝曬環(huán)境。

GATF選用了8種顏色的被廣泛應(yīng)用的平版印刷油墨：黃#1、黃#2、黃#3、品紅、紫羅蘭、橙色、紅色和紫色。試驗(yàn)使用Little Joe印刷打樣機(jī)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(jìn)行所有類型的暴露測試。

G AT F的技術(shù)人員為耐光性測試選用了8種不同顏色、具有代表性的平版印刷油墨，它們在測試中將被印刷在同種標(biāo)準(zhǔn)襯底上。

油墨試樣在佛羅里達(dá)和亞利桑那的Q-Lab老化研究服務(wù)中心完成測試。所有試樣都安裝在帶玻璃框的曝曬架上，曝曬角度為45°朝南，為的是最大限度的接收透過玻璃的太陽光。

之所以選擇透過玻璃的日光光譜，是因?yàn)樗梢阅M最嚴(yán)苛條件下的室內(nèi)光照條件。

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(jì)來測量顏色。每個(gè)試樣的顏色變化都以△E的值來表示。

油墨試樣安裝在位于佛羅里達(dá)和亞利桑那曝曬場的ASTM G24帶玻璃框的曝曬架上。

注：認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室可對油墨進(jìn)行視覺顏色評估或進(jìn)行儀器測量顏色評估。

佛羅里達(dá)和亞利桑那曝曬

佛羅里達(dá)曝曬測試在每個(gè)季節(jié)開始：秋分 (9/21/02), 冬至 (12/21/02), 春分 (3/21/03) 和夏至 (6/21/03)。亞利桑那曝曬測試則在秋天 (10/7/02) 開始。表1為總光照能量(即輻照量)，單位為MJ/m² ，該數(shù)值是在佛羅里達(dá)和亞利桑那曝曬90天之后通過各種戶外曝曬試驗(yàn)所得的結(jié)論。

表1：戶外曝曬300–3000nm波長范圍內(nèi)的總輻照量，單位MJ/m²

圖1為8種顏色油墨在佛羅里達(dá)秋季試驗(yàn)中耐光性能的曲線圖。

圖1- 8種不同顏色油墨的耐光性

如圖所示，油墨的耐久相差很大。有些顏料的耐久性很好，而有些卻很差。

90天曝曬之后，大多數(shù)油墨試樣都嚴(yán)重褪色到無法用于分析。然而在暴露35天時(shí)，油墨試樣的耐光性能表現(xiàn)開始拉開差距，有好有壞。因此，35天是用來評估油墨在各種戶外曝曬試驗(yàn)中耐光性能。

圖2為佛羅里達(dá)秋季曝曬試驗(yàn)中3種黃色油墨試樣的耐久性范圍圖。

圖2-相同顏色油墨的耐光性

此圖非常明顯地顯示了同顏色的3種不同油墨的耐久性范圍。雖然顏色相同，但它們的耐光性能卻表現(xiàn)的完全不同。黃色A的表現(xiàn)明顯優(yōu)于黃色B和黃色 C。事實(shí)上，黃色A是一種耐光性好的黃色油墨，適用于藝術(shù)品或者戶外應(yīng)用，而黃色B和黃色C則傾向用于一般的商業(yè)印刷。

季節(jié)變化的影響

由于自然曝曬的時(shí)間很短(35天)，在每個(gè)季節(jié)進(jìn)行重復(fù)測試以確定一年中各個(gè)時(shí)間段對老化的影響。結(jié)果證明在一年內(nèi)的不同時(shí)間進(jìn)行測試對耐光性能的排序沒有影響。各個(gè)季節(jié)的曝曬試驗(yàn)之間的排序相同，然而老化的速度有一些不同。為了對每個(gè)季節(jié)老化速度的不同進(jìn)行定量，我們對 35天曝曬的△E平均值進(jìn)行了比較。例如佛羅里達(dá)冬季曝曬試驗(yàn)所有油墨的?E平均值為21，而佛羅里達(dá)秋季曝曬試驗(yàn)所有油墨的?E平均值為44。在這個(gè)例子中，秋季試驗(yàn)的嚴(yán)酷程度大約是冬季試驗(yàn)的兩倍以上。由于季節(jié)導(dǎo)致老化速度不同，不能在一年的不同時(shí)間里比較試樣的絕對值。這種不一致性在加速耐光性測試中可能不會出現(xiàn)。表2為佛羅里達(dá)不同季節(jié)和亞利桑那曝曬試驗(yàn)35天后所有油墨樣品的△E值：

表2 不同戶外曝曬試驗(yàn)中油墨的?E顏色變化

圖3為佛羅里達(dá)秋季35天和冬季45天曝曬試驗(yàn)對比圖。這兩個(gè)曝曬試驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)品性能等級排序*相關(guān)性非常好。

圖3-油墨耐光性能的相關(guān)性

佛羅里達(dá)：秋季vs冬季

等級排序=1.0 *等級排序數(shù)值1.0表示等級排序相關(guān)性非常好。該數(shù)值為0則表示等級排序相關(guān)性零亂。數(shù)值為-1.0則表示等級排序相關(guān)性很差。

圖4為佛羅里達(dá)冬季45天和佛羅里達(dá)夏季35天對比圖。同樣，兩個(gè)季節(jié)曝曬試驗(yàn)的等級排序也很好，等級排序數(shù)值為1.0。

圖4-油墨耐光性能的相關(guān)性

佛羅里達(dá)：冬季vs夏季

等級排序=1.0

亞利桑那曝曬

亞利桑那曝曬試驗(yàn)與佛羅里達(dá)曝曬試驗(yàn)有很好的相關(guān)性。亞利桑那試驗(yàn)說明了快速測試結(jié)果可以在佛羅里達(dá)試驗(yàn)的相同周期(35天)內(nèi)獲得。

圖5比較了亞利桑那和佛羅里達(dá)35天的數(shù)據(jù)。

亞利桑那vs佛羅里達(dá)

等級排序=0.96

如表3所示，所有戶外曝曬試驗(yàn)的等級排序數(shù)值都非常好(0.90及以上)。

表3 等級排序相關(guān)性列表

總結(jié)

1.佛羅里達(dá)和亞利桑那玻璃框下曝曬試驗(yàn)提供了一種極端嚴(yán)酷環(huán)境，并快速區(qū)分具有良好耐光性和較差耐光性顏料的方法。

2.所有戶外曝曬之間相關(guān)性很好。

3.所有戶外曝曬都快速、有效。曝曬35天，所有油墨試樣的相關(guān)耐久性已得到確定。

4.在此試驗(yàn)系列中，在一年的不同測試時(shí)間里，油墨的性能排序是一致的。季節(jié)變化僅對老化速度有影響。5.戶外曝曬對每種油墨的耐光性測試都非常有效。因?yàn)橛袌?bào)道稱(Tobias和Everett, 2002)油墨打印的襯底可能對油墨穩(wěn)定性有影響，建議使用多種襯底對油墨進(jìn)行測試。

平版印刷油墨的耐光性研究（第2部分）將展示實(shí)驗(yàn)室加速測試如何模擬自然曝曬的結(jié)果。第3部分將為您提供建議，如何開發(fā)一種快速、方便的方法來確定哪種油墨是您所需的。