BS ISO 05630——纸和纸板加速老化标准系列(100℃高温与光照暴露)

Paper and Board — Accelerated Ageing — Exposure to Elevated Temperature at 100 °C (Part 5) and Exposure to Light (Part 7)(ISO 5630)

📄 BS ISO 5630 系列规定了纸和纸板加速老化的方法,由英国标准协会(BSI)作为 ISO 5630 的英国实施版本发布,归属于英国技术委员会 PAI/11(纸、纸板与纸浆试验方法)的职责范围,标准号位于 ICS 85.060(纸和纸板)分类下。本批 BS ISO 05630 系列包括第 5 部分(100 ℃ 高温暴露)与第 7 部分(光照暴露),分别于 2008 年与 2014 年发布(第一版)。

💡 纸和纸板在使用与保存中会因热、光、氧、湿等作用缓慢老化,导致发黄、变脆、强度下降。加速老化试验通过提高温度或加强光照,在短时间内模拟长期老化的效果,是评价纸张耐久性(如档案纸、图书用纸、包装纸)的重要方法。

一、系列概述与适用范围 📌

本标准系列适用于各类纸和纸板(含涂布纸、文化用纸、包装纸、档案纸等)的加速老化评价。方法原理是:将试样置于规定的高温或光照环境中处理规定时间,使纸张发生热降解或光降解,然后测定处理前后性能(如抗张强度、耐折度、撕裂度、白度、pH 等)的变化,评价其耐久性。

第 5 部分规定100 ℃ 高温暴露(干热老化);第 7 部分规定光照暴露(模拟日光/荧光灯光老化的影响)。二者分别针对热老化与光老化这两类主要的老化机制。

⚠️ 加速老化试验是”加速”而非”等效”:高温与强光会诱发不同的降解机理,且加速程度与真实老化并非严格线性。评价纸张长期耐久性时,应结合多种老化方法与实际保存条件综合判断。

二、系列构成与分部清单 🧱

分部标准名称(中文)老化方式
BS ISO 5630-5:2008纸和纸板 加速老化 第5部分:100℃高温暴露干热(100 ℃,规定时间)
BS ISO 5630-7:2014纸和纸板 加速老化 第7部分:光照暴露光照(规定光源与辐照度)

三、老化试验方法要点 🔬

3.1 高温暴露(第 5 部分)

将按规定尺寸切取的试样悬挂或置于老化箱中,在 100 ℃(±允许偏差)与规定湿度条件下处理规定时间(如若干天/小时),处理期间试样不得相互接触,保证均匀受热。处理后取出,在标准大气条件下状态调节,再测定性能。

3.2 光照暴露(第 7 部分)

将试样置于规定的光源(如氙弧灯、荧光紫外灯)下,控制辐照度、波长范围、温度与相对湿度,暴露规定时间。试样应固定并保证受照均匀,避免遮挡。暴露后状态调节并测定性能。

3.3 装置与取样

  • 老化箱/光源装置:能精确控制温度、湿度(高温法)或辐照度、温度、湿度(光照法)。
  • 取样:按标准规定取样,试样应具有代表性并避免预损伤;切取方向与尺寸按性能测定要求确定。
  • 状态调节:老化前后试样均应在标准大气条件(如 23 ℃、50 % RH)下状态调节,保证含水率一致。
💡 状态调节是老化试验中决定结果可比性的关键:纸张含水率对强度与白度影响显著。老化前后必须在同一标准大气条件下充分调节,否则性能变化被水分差异掩盖。

四、性能评价与结果表达 📊

老化前后分别测定试样的性能(如抗张强度、耐折度、撕裂度、白度、不透明度、pH 等),计算性能保持率(老化后/老化前 ×100 %)或性能变化率,评价老化程度。常用评价指标包括:

  • 抗张强度保持率:反映纤维结合强度与纸张强度的退化。
  • 耐折度保持率:反映纸张抗反复弯折的能力,对档案纸尤为重要。
  • 白度变化(Δ白度):反映发黄与光降解程度。
  • pH 与碱保留:反映纸张酸碱性变化,酸性环境会加速老化。

报告应载明标准编号与分部、老化条件(温度、时间、辐照度、湿度)、取样信息、状态调节条件、老化前后性能与保持率/变化率。

🚨 光照暴露试验中光源(如氙弧灯、紫外灯)发出强光与紫外线,可能伤害眼睛与皮肤;高温暴露存在烫伤风险。操作人员应佩戴防护镜,在设备关闭或防护下操作,并遵守实验室安全规程。

五、工程实践与应用要点 🛠️

  • 🔍 纸张耐久性评价:档案纸、图书用纸、证件纸等按 BS ISO 5630 评价老化性能,判定是否满足长期保存要求。
  • 🔧 材料选型:对需要长期保存或光照环境的纸张,选用耐老化性能好的配方(如中性/碱性施胶、含碱保留剂)。
  • 📊 工艺优化:评价浆料、施胶、填料与涂布工艺对纸张老化性能的影响。
  • 📋 质量追溯:记录批次、老化条件与性能结果,建立纸张耐久性档案。

六、常见问题解答 ❓

❓ 问:为什么加速老化结果不能直接等同于实际存放年限?
答:因为加速老化改变了老化机理与速率,高温、强光诱发的主要降解途径与实际缓慢老化未必相同,且非严格线性。加速老化用于相对比较与筛选,实际耐久性应结合实际存放数据判断。
❓ 问:高温老化和光照老化有什么不同?
答:高温(干热)老化主要导致热降解、脱水和酸催化水解,使纸张变脆、强度下降;光照老化主要引起光氧化与发黄,使白度下降、变色。应根据纸张主要老化风险选择方法。
❓ 问:为什么老化前后都要状态调节?
答:纸张性能随含水率变化,状态调节使试样达到一致的含水率与应力状态,排除水分差异对性能测定的干扰,保证老化前后可比。
❓ 问:光照暴露时为什么要控制辐照度与湿度?
答:辐照度决定光老化速率,湿度影响光氧化与水解反应,温度影响反应速率。控制这些参数才能保证老化条件可重复、结果可比。
❓ 问:哪些性能最适合评价纸张老化?
答:通常用抗张强度、耐折度、撕裂度等力学性能的保持率,以及白度、色度、pH 等光学与化学指标。档案纸重点关注耐折度与碱保留。
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