印刷品相对耐光性和耐候性评价标准规程(D3424-11)

📋 概述与适用范围

本标准编号为 D3424‑11,全称为“印刷品相对耐光性和耐候性评价标准规程”,由美国材料与试验协会发布,旨在为印刷品在自然或人工加速暴露条件下的颜色稳定性评估提供统一方法。该标准最早于1998年颁布,历经多次修订,2011年版的重要更新之一是删除了基于封闭碳弧灯的方法5与6,因为碳弧灯光谱辐射与太阳光、窗玻璃滤过太阳光及室内照明灯发射光谱严重不匹配,且相关设备已不再普及,体现标准随技术进步的动态演进。

标准适用于印刷在任何平整基材上的产品,包括纸张、纸板、金属箔、金属板和塑料薄膜,并且涵盖凸版印刷、胶印、柔版印刷、凹版印刷和丝网印刷等所有常见印刷工艺。通过使用本标准的试验方法,可评估印刷品在窗后日光、户外气候、室内荧光照明等典型使用环境下的相对耐光性与耐候性。所有方法均要求将测试样品与适当的对照样(参考标准)同时暴露,从而获得相对评价结果,而非绝对性能指标。

该标准与ASTM外观评价体系紧密关联,引用了诸如D1729(视觉颜色评估规程)、D2244(色差计算方法)、D2616(灰度卡试验方法)以及E1331/E1347/E1349(光谱光度测量方法)等一系列配套标准,共同构成从暴露、测量到评价的完整技术链条。使用者需根据具体应用场景选择合适的方法,并遵循引用标准中的具体操作要求。

提示:本标准评价的是相对耐光性与耐候性,所有试验必须同时暴露对照样,不可单独评定绝对性能。对照样应选择已知稳定性的标准印刷品或符合要求的参考物质。

⚙️ 试验原理与方法

本标准的试验原理是通过将被测印刷品与对照样一同暴露在特定光照和气候条件下,测量或观察两者颜色变化的差异,从而判断印刷品的相对耐光性和耐候性。标准共提供了六种现行试验方法,分别模拟不同的使用环境。每次暴露试验前,需制备足够尺寸的试样,确保其平整且印刷均匀;同时对对照样提出相同要求,以消除基材和印刷工艺本身的干扰。

方法1为窗后日光暴露,将试样置于自然日光透过窗玻璃的环境中,适用于模拟室内靠近窗口的使用条件。方法2为户外自然暴露,将试样直接暴露于自然环境,经受太阳辐射、温度、湿度、雨水等综合气候因素,适合评估户外用印刷品。方法3采用氙弧灯装置配合窗玻璃滤光片,模拟窗后日光的光谱分布,属于加速试验,可在较短时间内获得与自然暴露类似的效果。方法4同样使用氙弧灯,但加装日光滤光片并配备水喷淋系统,用以模拟户外风化条件,包括光照、温度变化和雨水冲刷。

针对室内荧光照明环境,标准设计了方法7和方法8。方法7采用荧光灯装置,同时结合窗玻璃滤过的日光模拟,以复现室内常见混合照明场景。方法8则只用荧光冷白灯,模拟无日光干扰的纯室内荧光照明条件。所有加速试验均需严格控制设备参数,如辐照度、温度、湿度及喷水周期,并定期校准。暴露周期结束后,可通过D1729标准规定的视觉方法(使用D2616灰度卡)或按D2244标准用仪器测量色差(采用E1331/E1347/E1349规定的几何条件)来评价颜色变化。对于荧光试样,还需遵循E991标准的一单色仪法以避免测量误差。

注意:加速暴露试验条件应尽可能模拟最终使用环境,但无法完全复现自然老化的所有因素。试验结果仅用于相对比较,直接预测实际寿命需谨慎,并应结合使用经验进行修正。

📊 技术参数与指标

下表汇总了各试验方法的核心技术条件,包括暴露光源、模拟环境及特殊配置,这些参数直接决定了试验的适用范围和加速倍率。使用者应根据印刷品的预期使用场景选择最匹配的方法。

🟦 方法编号📏 中文名称📐 暴露条件🎯 模拟环境⚡ 特殊要求
方法1窗后日光暴露自然日光透过窗玻璃室内窗后环境
方法2户外自然暴露直接户外气候户外使用环境按G7、G24规程
方法3氙灯窗滤暴露氙弧灯+窗玻璃滤光片窗后日光滤光片按标准校正
方法4氙灯喷水暴露氙弧灯+日光滤光片+水喷淋户外风化水质及喷水周期控制
方法7荧光组合暴露荧光灯+窗滤日光模拟室内混合照明双光源配置
方法8荧光冷白暴露荧光冷白灯室内荧光照明按D4674执行

注:方法5(封闭碳弧灯)和方法6已从标准正文删除,详见附录X1,其光谱匹配差且设备已淘汰,不得再使用。

🟦 基材类型📏 具体材料🎯 适用印刷工艺
纸质纸张、纸板凸版、胶印、柔版、凹版、丝网
金属金属箔、金属板同纸质工艺
塑料塑料薄膜同纸质工艺
🟦 引用标准📏 中文名称🎯 在评价中的作用
D1729漫射照明不透明材料颜色与色差视觉评估规程规定视觉评估的光源和观察条件
D2244颜色公差与色差计算方法从仪器测量坐标计算色差数值
D2616灰度卡评价视觉色差试验方法提供灰度等级标准用于色差评级
E1331半球几何分光光度法测量反射比和颜色仪器测量反射色及色差
E1347三刺激值色度法测量颜色和色差快速三刺激值测量
E1349双向几何分光光度法测量反射比和颜色45°/0°或0°/45°几何测量
要点:选择试验方法时应根据印刷品预期暴露环境确定。室内靠近窗口用方法1或3;户外用方法2或4;仅受荧光灯照射的室内用方法8;混合光源环境用方法7。

🔬 工程应用与注意事项

在印刷包装、出版、标签及装饰材料等行业,该标准广泛用于油墨、涂料及承印材料的耐光耐候性能评估与质量控制。实际工程中,通常将标准方法作为产品开发阶段的筛选试验,或作为材料变更时的验证手段。由于标准强调“相对”评价,因此正确的对照样选择至关重要:对照样应具有已知的稳定性,最好是与产品使用环境相关的基准材料。若对照样自身不稳定,将导致评价失效。

试验过程中需特别注意几个关键点。首先,加速试验设备必须定期校准,氙灯灯管老化后光谱会偏移,滤光片也会因污染而改变透射特性,直接影响结果准确性。其次,水喷淋用水应当为去离子水或蒸馏水,避免水中矿物质在试样表面沉积造成遮盖效应。第三,试样固定方式应保证暴露面均匀受光,且不得遮挡对照样。对于柔性基材(如薄膜),需使用背板支撑以确保平整,防止卷曲导致曝光不均匀。

视觉评估时,观察人员应经过D1729标准的培训,并在标准光源箱内完成;使用灰度卡评定时应取多个角度观察,并取多数值。仪器测量需保持几何条件一致,对于荧光材料尤其要严格执行E991方法,否则会出现显著的测量偏差。不同加速试验方法之间的结果不能直接互换,当需要关联自然暴露时,必须建立内部的换算关系或使用标准参考材料进行修正。

关键:碳弧灯方法(方法5和6)已从标准中废止,其光谱与太阳光严重不匹配,现有设备不应再用于印刷品耐候性评价,必须采用氙灯或荧光灯替代方法。

❓ 常见问题解答

🔍 问:为何标准中删除了碳弧灯暴露方法(方法5和6)?
答:碳弧灯光谱辐射与太阳光、窗玻璃滤过太阳光及室内照明灯发射光谱匹配极差,导致试验结果与真实使用环境缺乏相关性;加之碳弧灯设备

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