化粧品包装材は主にプラスチック、ガラス、紙でできています。プラスチックは、使用、加工、保管の過程で、光、酸素、熱、放射線、臭気、雨、カビ、細菌など様々な外部要因によって化学構造が破壊され、本来の優れた特性が失われます。この現象は一般に劣化と呼ばれます。プラスチックの劣化の主な兆候としては、変色、物理的特性の変化、機械的特性の変化、電気的特性の変化などが挙げられます。
1. プラスチックの劣化の背景
私たちの生活の中で、一部の製品は必然的に光にさらされます。日光に含まれる紫外線は、高温、雨、露と相まって、強度低下、ひび割れ、剥離、光沢の低下、変色、粉化などの劣化現象を引き起こします。日光と湿度は、材料の劣化を引き起こす主な要因です。日光は多くの材料を劣化させますが、これは材料の感度とスペクトルに関連しています。各材料はスペクトルに対して異なる反応を示します。
自然環境におけるプラスチックの最も一般的な劣化要因は熱と紫外線です。これは、プラスチック材料が最もさらされる環境が熱と日光（紫外線）であるためです。これらの2種類の環境によって引き起こされるプラスチックの劣化を研究することは、実際の使用環境において特に重要です。その劣化試験は、大きく分けて屋外暴露試験と実験室での促進劣化試験の2種類に分類できます。
製品を本格的に使用する前に、耐老化性を評価するために軽度の老化試験を実施する必要があります。しかし、自然老化では結果が出るまでに数年、あるいはそれ以上かかる場合があり、実際の生産状況とは明らかに異なります。さらに、地域によって気候条件が異なるため、同じ試験材料を異なる場所で試験する必要があり、試験コストが大幅に増加します。
2. 屋外暴露試験
屋外での直接暴露とは、日光やその他の気候条件に直接さらされることを指します。これは、プラスチック材料の耐候性を評価する最も直接的な方法です。
利点：
絶対コストが低い
良好な安定性
シンプルで操作も簡単
デメリット：
通常は非常に長いサイクル
地球規模の気候多様性
異なるサンプルは、異なる気候条件下で異なる感度を示す。
3. 実験室における加速劣化試験方法
実験室での光劣化試験は、サイクルを短縮できるだけでなく、再現性が高く、適用範囲も広いという利点があります。地理的な制約を考慮せず、全工程を実験室で完結できるため、操作が容易で制御性にも優れています。実際の照明環境をシミュレートし、人工的な加速光劣化法を用いることで、材料性能を迅速に評価することが可能です。主な方法としては、紫外線劣化試験、キセノンランプ劣化試験、カーボンアーク光劣化試験などがあります。
1. キセノン光による劣化試験方法
キセノンランプによる経年劣化試験は、太陽光の全スペクトルをシミュレートする試験です。キセノンランプによる経年劣化試験は、短時間で自然環境を人工的に再現できます。これは、科学研究および生産過程における配合の選別や製品組成の最適化のための重要な手段であり、製品品質検査の重要な一部でもあります。
キセノンランプの経年劣化試験データは、新しい材料の選定、既存の材料の改良、および配合の変更が製品の耐久性に及ぼす影響の評価に役立ちます。
基本原理：キセノンランプ試験室は、キセノンランプを用いて太陽光の効果をシミュレートし、凝縮した水分を用いて雨や露の効果をシミュレートします。試験対象物は、一定温度下で光と水分の交互サイクルに置かれ、試験が行われます。これにより、屋外で数ヶ月、あるいは数年にわたって発生する危険性を、数日から数週間で再現することができます。
テストアプリケーション：
科学研究、製品開発、品質管理のための、適切な環境シミュレーションおよび加速試験を提供することができる。
これは、新しい材料の選定、既存の材料の改良、または材料組成の変更後の耐久性の評価に使用できます。
このシステムは、さまざまな環境条件下で日光にさらされた材料によって引き起こされる変化を適切にシミュレートできる。
2. 紫外線蛍光灯による劣化試験方法
紫外線劣化試験は、主に日光中の紫外線が製品に及ぼす劣化効果をシミュレートするものです。同時に、雨や露による損傷も再現できます。この試験は、温度を上昇させながら、日光と水分を制御された相互作用サイクルで試験対象材料に照射することによって行われます。日光のシミュレートには紫外線蛍光灯が使用され、水分の影響は結露や噴霧によってシミュレートすることもできます。
蛍光UVランプは、波長254nmの低圧水銀ランプです。リンを共存させることで波長を長くしているため、蛍光UVランプのエネルギー分布は、リンの共存によって生成される発光スペクトルとガラス管の拡散に依存します。蛍光ランプは通常、UVAとUVBに分類されます。使用するUVランプの種類は、照射対象物によって異なります。
3. カーボンアークランプの光劣化試験方法
カーボンアークランプは、古くからある技術です。カーボンアークランプは、もともとドイツの合成染料化学者が染色された繊維の耐光性を評価するために使用していました。カーボンアークランプは、密閉型と開放型に分けられます。どちらのタイプのカーボンアークランプでも、そのスペクトルは太陽光のスペクトルとは大きく異なります。この技術は長い歴史を持つため、初期の人工光シミュレーション老化技術ではこの装置が使用されていました。そのため、この方法は初期の規格、特に日本の初期の規格にもよく見られ、人工光老化試験方法としてカーボンアークランプ技術がよく用いられていました。
投稿日時：2024年8月20日