佛罗里达州和亚利桑那州户外玻璃暴露研究实验详情

阳光包含短波紫外线和可见光和红外线能量。 紫外线是油墨降解的主要原因,温度和湿度是可加速降解速度的次要压力因素。

平版油墨可能会在靠近窗户的地方遇到强烈的阳光,或者更糟糕的是,在夏季的几个月里,它们可能会遇到高紫外线、高温和高湿度的汽车仪表盘。 本研究选择佛罗里达州和亚利桑那州的测试地点是因为它们提供了这些极端环境(图 18.1)。

1、测试实验

图形艺术技术基金会(GATF)选择了八种广泛使用的平版印刷油墨颜色:黄色1号、黄色2号、黄色3号、品红、紫色、橙色、红色和紫色(图18.2)。一台小乔打样机被用来在典型的胶印薄膜厚度上制作印刷品。油墨印刷在一个典型的涂层,70磅普通纸基板上。对所有曝光的每一种油墨颜色进行重复打印。

油墨测试样本由位于佛罗里达州和亚利桑那州的Q-Lab风化研究服务处测试。它们被放置在玻璃覆盖的橱柜中,向南倾斜45度,以最大限度地暴露通过窗户玻璃过滤的阳光(图18.3)。之所以选择透过窗户玻璃光谱的阳光,是因为它最能代表最坏的室内照明条件。

油墨测试样品在曝光前、曝光期间和曝光后的颜色变化进行测量。用分光光度计按照ASTM D2244进行颜色测量。记录每个标本的总颜色变化,以delta E单位表示。佛罗里达州的暴露测试在四个季节间隔开始:秋分(9/21/02)、冬至(12/21/02)、春分(3/21/03)和夏至(6/21/03)。亚利桑那州的暴露测试开始于秋季(10/7/02)。

表18.1显示了总光能强度(即辐射剂量),以兆焦耳/米?在佛罗里达和亚利桑那的各种户外暴露测试结束后90天。

图18.4显示了八种油墨颜色在佛罗里达秋季曝光期间的抗褪色性能。有些油墨颜色具有很好的抗褪色性,而有些油墨颜色则具有很差的抗褪色性。90 d后,大部分油墨试样褪色严重,无法用于分析。

图 18.2

图 18.2 GATF 技术人员选择了八种具有代表性的平版印刷油墨颜色,印刷在标准基材上进行抗褪色测试。

图 18.3 墨水样品被放置在佛罗里达州和亚利桑那州基准地点的 ASTM G24 玻璃覆盖暴露架中。

图 18.4

图 18.4 八种颜色的抗褪色范围。

然而,在35 d时,油墨表现出了从优秀到差的广泛的抗褪色性。因此,选择35 d来评价油墨在各种户外曝光条件下的性能。

图18.5显示了三个黄色油墨测试样本在佛罗里达州秋季暴露下的耐久性范围。三种黄色油墨虽然颜色相同,但抗褪色性能有显著差异。黄色A的性能比黄色B或黄色C好得多,这是因为黄色A耐褪色,适用于美术复制品或户外应用,而黄色B和C适用于一般商业印刷。

图 18.5 一种颜色的抗褪色范围

图 18.5 一种颜色的抗褪色范围

图 18.6

图 18.6 佛罗里达州的抗褪色相关性:秋季与冬季。

2、季节变化的影响

由于自然暴露时间只有35 d,因此按季节间隔重复试验,以确定一年中的不同时间对降解的影响。结果表明,季节对抗退色性排名没有影响。各季节暴露量在等级上相互相关。然而,降解速率不同。

为了量化季节性退化速率的差异,可以比较平均三角洲E (35 d)。例如,佛罗里达州冬季暴露的所有油墨的平均delta E值是21,而佛罗里达州秋季暴露的所有油墨的delta E值是44。在这种情况下,秋季暴露比冬季暴露大约严重2比1。人们不应比较在一年中不同时间暴露的标本的绝对值,因为暴露率随季节而变化。当使用加速褪色测试设备时,这种不一致性可能不是一个因素。

图18.6对比了佛罗里达秋季(35 d)和冬季(45 d)的暴露情况。两组暴露之间存在完美的秩序相关。

图 18.7 比较了佛罗里达冬季(45 天)和。 佛罗里达夏季(35 天)。 两个季节性暴露之间存在完美的排名顺序(1.0)。

3、暴露

亚利桑那州的暴露量与佛罗里达州的暴露量密切相关。亚利桑那州暴露表明,快速测试结果在同一时间(35 d)与佛罗里达州暴露。图18.8对比了亚利桑那州和佛罗里达州35 d时的情况。由表18.2可知,所有室外暴露量的秩次相关值均为0.90及以上。

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