氙灯老化试验箱测试平版印刷油墨耐光性解析

GATF和Q-Lab老化研究服务中心使用Q-SUN氙灯老化试验箱对油墨试样进行测试。其中一台氙灯老化试验箱是体积较小，价格较低的台式试验箱，没有配备相对湿度控制（Xe-1机型），而另一种是全尺寸、全功能的氙灯老化实验箱，配备有准确的相对湿度控制功能（Xe-3机型）。在不同的机型中进行老化试验，看能否得到相同的结果。
GATF挑选了8种广泛应用的平印油墨颜色作为试样，包括品红色、紫罗兰、橙色、红色、紫色、和三个不同的黄色。试验使用Little Joe印刷打样机来确保印刷品的典型胶印膜厚。油墨印在标准的、有涂层的、70磅重的纸上。每一种颜色的样品都将进行所有类型的暴露测试。
透过玻璃框的太阳光曝晒为油墨试验提供了一个高紫外线、高温和高相对湿度（RH）的曝晒环境。我们在佛罗里达和亚利桑那标准曝晒场对油墨进行曝晒试验，该试验可广泛应用于测试油漆、塑料、纺织品和其它各种材料。
大约一个月的时间里，这些的、真实测试环境可以迅速区分耐光性好的和差的油墨。不同曝晒季节或曝晒地点，测试都快速、有效，而且油墨的相对排序都非常相似。自然曝晒试验中的差异是各种试样性能退化的速度。

氙灯试验条件：
Q-SUN氙灯老化试验箱（Xe-1机型和Xe-3机型）ASTM D3424，方法3
窗玻璃滤光器
辐照度：0.55W/m2/nm，波长340nm
相对湿度：Xe-1型试验箱，有效RH=15%
Xe-3型试验箱，RH=50%
暴露循环：在63±3°C(145±5°F)温度下持续光照
测试时间：31天
总辐照量=1473kJ/m2，波长340nm
分别在曝晒前、曝晒过程中和曝晒结束后测量油墨试样的颜色变化。根据ASTM D2244标准，使用分光光度计来测量颜色。每个试样的颜色变化都以ΔE的值（总颜色变化）来表示。
Q-SUN试验结果
10天之后，两台Q-SUN氙灯老化试验箱都非常好地区分了优质油墨和劣质油墨。图2为Q-SUN Xe-1试验箱中8种颜色油墨试样的耐光性能。两台试验箱也都能挑选出耐光性好和耐光性差的黄色油墨。图3为Q-SUN Xe-1试验箱中3种黄色油墨试样的耐光范围。尽管他们初的外观是相似的，但其中一种黄色油墨的耐光性能比其它的要好很多。这展示了各种油墨配方的耐光范围，同时说明了测试的价值。具有优良耐光性的黄色油墨于艺术品或户外应用，而其它的是用于一般商业印刷。

相对湿度
为了确定RH（相对湿度）的作用，同时使用相对湿度为50%（Xe-3-H机型）和有效相对湿度约为15%（Xe-1机型）的两种不同Q-SUN试验箱对油墨进行暴露测试。图4对暴露试验10天后的结果进行对比。所得数据有非常好的相关性。相对湿度对这些油墨的影响非常小。

Q-SUN与佛罗里达的对比
Q-SUN试验箱测试结果和户外数据进行对比。图5比较了使用Q-SUN试验箱暴露10天和佛罗里达玻璃框下曝晒35天的数据。

尽管颜色变化ΔE的值不相同，但两种暴露试验显示了完美的等级排序一致性。在这个比较中，Q-SUN试验10天大概相当于佛罗里达曝晒35天的结果。对于这组油墨试样，Q-SUN提供了将近4倍的加速系数。
如表1所示，Q-SUN试验箱测试和户外曝晒结果的等级排序具有非常高的一致性。
等级排序数值1.0表示完美的等级排序一致性。数值0则表示等级排序一致性比较混乱。数值-1.0表示等级排序相关性为负。