我們整體研究的目的是：(1)對(duì)典型平版印刷油墨在處于“最嚴(yán)苛”環(huán)境里的耐光性能進(jìn)行量化;(2)建立合理的油墨耐光性測(cè)試基準(zhǔn);(3)確定測(cè)試方法，提供快速、簡(jiǎn)單的方法來(lái)評(píng)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(dá)和亞利桑那以“透過(guò)玻璃框下的太陽(yáng)光”方式進(jìn)行的戶外曝曬結(jié)果。我們?cè)谶@些極端氣候環(huán)境中做曝曬測(cè)試的主要原因是為了研究平版印刷油墨處在一個(gè)非常嚴(yán)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(shí)驗(yàn)室氙弧暴露試驗(yàn)結(jié)果。我們有兩個(gè)目標(biāo)，想確定：(1)通過(guò)對(duì)真實(shí)退化模式和相對(duì)等級(jí)排序的分析，研究實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)M戶外真實(shí)曝曬的結(jié)果如何;(2)與自然曝曬相比，實(shí)驗(yàn)室暴露究竟能快多少?

為什么選擇氙燈試驗(yàn)?

在歷史上，加速實(shí)驗(yàn)室測(cè)試在油墨行業(yè)已經(jīng)得到應(yīng)用，以求快速獲得測(cè)試結(jié)果。其中氙燈試驗(yàn)箱已被廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗芡ㄟ^(guò)加強(qiáng)關(guān)鍵環(huán)境影響因素而快速得出測(cè)試結(jié)果，比如光譜、光強(qiáng)、相對(duì)濕度(RH)和溫度。

對(duì)大多數(shù)室內(nèi)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，透過(guò)窗玻璃的直射太陽(yáng)光是最嚴(yán)酷的室內(nèi)光照條件。柯達(dá)公司最近一項(xiàng)研究表明，即使透過(guò)窗玻璃的非直射太陽(yáng)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(xiàng)GATF / Q-Lab研究使用配備“窗玻璃濾光器”的Q-SUN ® 氙燈老化試驗(yàn)箱來(lái)獲得適當(dāng)?shù)墓庾V。

試驗(yàn)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(yàn)箱對(duì)油墨試樣進(jìn)行測(cè)試。其中一臺(tái)氙燈老化試驗(yàn)箱是體積較小，價(jià)格較低的臺(tái)式試驗(yàn)箱，沒(méi)有配備相對(duì)濕度控制(Xe-1機(jī)型)，而另一種是全尺寸、全功能的氙燈老化實(shí)驗(yàn)箱，配備有精確的相對(duì)濕度控制功能 (Xe-3機(jī)型)。我們?cè)诓煌臋C(jī)型中進(jìn)行老化試驗(yàn)，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(gè)不同的黃色。試驗(yàn)使用Little Joe印刷打樣機(jī)來(lái)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(cè)試。

佛羅里達(dá)和亞利桑那曝曬總結(jié)

在第1部分中，透過(guò)玻璃框的太陽(yáng)光曝曬為油墨試驗(yàn)提供了一個(gè)高紫外線、高溫和高相對(duì)濕度(RH)的曝曬環(huán)境。我們?cè)诜鹆_里達(dá)和亞利桑那標(biāo)準(zhǔn)曝曬場(chǎng)對(duì)油墨進(jìn)行曝曬試驗(yàn)，該試驗(yàn)可廣泛應(yīng)用于測(cè)試油漆、塑料、紡織品和其它各種材料。

在大約一個(gè)月的時(shí)間里，這些極端的、真實(shí)測(cè)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(diǎn)，測(cè)試都快速、有效，而且油墨的相對(duì)排序都非常相似。自然曝曬試驗(yàn)中的差異是各種試樣性能退化的速度。

氙燈試驗(yàn)條件

Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱(Xe-1機(jī)型和Xe-3機(jī)型)

ASTM D3424,方法3

窗玻璃濾光器

輻照度：0.55 W/m² /nm，波長(zhǎng)340 nm

相對(duì)濕度：Xe-1型試驗(yàn)箱，有效RH = 15%; Xe-3型試驗(yàn)箱，RH = 50%

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

測(cè)試時(shí)間：31天

總輻照量= 1473 kJ/m² ，波長(zhǎng)340 nm

圖1-配備窗玻璃濾光器的Q-SUN老化實(shí)驗(yàn)箱vs透過(guò)窗玻 璃的太陽(yáng)光

分別在曝曬前、曝曬過(guò)程中和曝曬結(jié)束后測(cè)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(lái)測(cè)量顏色。每個(gè)試樣的顏色變化都以 ?E的值(總顏色變化)來(lái)表示。

Q-SUN試驗(yàn)結(jié)果

10天之后，兩臺(tái)Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)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(yàn)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(tái)試驗(yàn)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(yàn)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(shí)說(shuō)明了測(cè)試的價(jià)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(duì)濕度

為了確定RH(相對(duì)濕度)的作用，同時(shí)使用相對(duì)濕度為50% (Xe-3-H機(jī)型)和有效相對(duì)濕度約為 15%(Xe-1機(jī)型)的兩種不同Q-SUN試驗(yàn)箱對(duì)油墨進(jìn)行暴露測(cè)試。圖4對(duì)暴露試驗(yàn)10天后的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

圖4-相對(duì)濕度對(duì)耐光性能無(wú)明顯影響

所得數(shù)據(jù)有非常好的相關(guān)性。相對(duì)濕度對(duì)這些油墨的影響非常小。

Q-SUN與佛羅里達(dá)的對(duì)比

在第1部分中，我們?yōu)樵诜鹆_里達(dá)和亞利桑那極端氣候環(huán)境下的油墨耐光性測(cè)試建立了標(biāo)準(zhǔn)。在第2 部分中，我們想將Q-SUN試驗(yàn)箱測(cè)試結(jié)果和戶外數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。圖5比較了使用Q-SUN試驗(yàn)箱暴露10 天和佛羅里達(dá)玻璃框下曝曬35天的數(shù)據(jù)。

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

盡管顏色變化?E的絕對(duì)值不相同，但兩種暴露試驗(yàn)顯示了優(yōu)秀的等級(jí)排序*一致性。在這個(gè)比較中， Q-SUN試驗(yàn)10天大概相當(dāng)于佛羅里達(dá)曝曬35天的結(jié)果。對(duì)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(yàn)箱測(cè)試和戶外曝曬結(jié)果的等級(jí)排序具有非常高的一致性。

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

表1 等級(jí)排序相關(guān)數(shù)據(jù)

即使是最小的實(shí)驗(yàn)室都能負(fù)擔(dān)像Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱一類的臺(tái)式試驗(yàn)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(shí)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。無(wú)論在任何季節(jié)，佛羅里達(dá)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(dá)、亞利桑那曝曬一樣，Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)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(méi)有一個(gè)加速實(shí)驗(yàn)室測(cè)試可以完全替代實(shí)際的真實(shí)環(huán)境，Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱測(cè)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(tái)式氙燈老化試驗(yàn)箱和較昂貴的 Q-SUN Xe-3氙燈老化試驗(yàn)箱作出的試驗(yàn)結(jié)果完全一致。在這個(gè)特定的研究中，RH(相對(duì)濕度)對(duì)測(cè)試結(jié)果沒(méi)有顯著的影響。Q-SUN Xe-1氙燈老化試驗(yàn)箱操作簡(jiǎn)便。

3. Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱能夠快速得到試驗(yàn)結(jié)果。僅僅10天時(shí)間，Q-SUN氙燈老化試驗(yàn)箱就可再現(xiàn)佛羅里達(dá)玻璃框下35天的曝曬。根據(jù)每年的曝曬時(shí)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。。