화장품 포장재는 주로 플라스틱, 유리, 종이로 만들어집니다. 플라스틱은 사용, 가공, 보관 과정에서 빛, 산소, 열, 방사선, 냄새, 비, 곰팡이, 세균 등 다양한 외부 요인에 의해 화학 구조가 파괴되어 본래의 우수한 특성을 잃게 됩니다. 이러한 현상을 일반적으로 노화라고 합니다. 플라스틱 노화의 주요 증상은 변색, 물리적 특성 변화, 기계적 특성 변화, 전기적 특성 변화입니다.
1. 플라스틱 노화의 배경
일상생활에서 여러 제품들은 필연적으로 빛에 노출됩니다. 햇빛 속의 자외선은 고온, 비, 이슬과 같은 환경 요인과 결합되어 제품의 강도 저하, 갈라짐, 벗겨짐, 광택 상실, 변색, 분필화 등의 노화 현상을 일으킵니다. 햇빛과 습도는 소재 노화의 주요 원인입니다. 햇빛은 소재의 민감도와 스펙트럼에 따라 다양한 소재를 열화시키는데, 각 소재는 스펙트럼에 대해 서로 다른 반응을 보입니다.
자연 환경에서 플라스틱의 노화를 유발하는 가장 흔한 요인은 열과 자외선입니다. 플라스틱 소재가 가장 많이 노출되는 환경이 열과 햇빛(자외선)이기 때문입니다. 이러한 두 가지 환경에 의한 플라스틱 노화 연구는 실제 사용 환경에서 특히 중요합니다. 노화 시험은 크게 옥외 노출 시험과 실험실 가속 노화 시험의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
제품을 대량 생산에 투입하기 전에, 제품의 내노화성을 평가하기 위해 광노화 실험을 수행해야 합니다. 그러나 자연 노화는 결과를 확인하는 데 수년 또는 그 이상이 걸릴 수 있으며, 이는 실제 생산 환경과 맞지 않습니다. 더욱이, 지역마다 기후 조건이 다르기 때문에 동일한 시험 재료를 여러 지역에서 시험해야 하므로 시험 비용이 크게 증가합니다.
2. 옥외 노출 시험
옥외 직접 노출이란 햇빛 및 기타 기후 조건에 직접 노출되는 것을 의미합니다. 이는 플라스틱 소재의 내후성을 평가하는 가장 직접적인 방법입니다.
장점:
낮은 절대 비용
좋은 일관성
간단하고 조작하기 쉽습니다.
단점:
일반적으로 매우 긴 주기
지구 기후 다양성
각 시료는 서로 다른 기후 조건에서 각기 다른 민감도를 나타냅니다.
3. 실험실 가속 노화 시험 방법
실험실 광노화 시험은 시험 주기를 단축할 뿐만 아니라, 우수한 재현성과 폭넓은 적용 범위를 자랑합니다. 모든 공정이 실험실 내에서 진행되므로 지리적 제약이 없으며, 조작이 간편하고 제어력이 뛰어납니다. 실제 조명 환경을 모사하고 인공 가속 광노화 방법을 사용하여 재료 성능을 신속하게 평가할 수 있습니다. 주요 방법으로는 자외선 광노화 시험, 제논 램프 광노화 시험, 탄소 아크 광노화 시험 등이 있습니다.
1. 제논 광 노화 시험 방법
크세논 램프 노화 시험은 햇빛의 전체 스펙트럼을 모방하는 시험입니다. 이 시험은 단시간 내에 자연적인 인공 환경을 시뮬레이션할 수 있습니다. 과학 연구 및 생산 과정에서 배합을 선별하고 제품 구성을 최적화하는 중요한 수단이며, 제품 품질 검사의 중요한 부분이기도 합니다.
크세논 램프 노화 시험 데이터는 새로운 재료를 선택하고, 기존 재료를 개선하며, 배합 변화가 제품 내구성에 미치는 영향을 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.
기본 원리: 제논 램프 시험 챔버는 제논 램프를 사용하여 햇빛의 영향을 모사하고, 응축된 습기를 사용하여 비와 이슬의 영향을 모사합니다. 시험 대상 물질은 특정 온도에서 빛과 습기가 번갈아 가며 작용하는 환경에 놓이게 되며, 이를 통해 수개월 또는 수년간 지속되는 옥외 환경에서 발생할 수 있는 위험 요소를 단 며칠 또는 몇 주 만에 재현할 수 있습니다.
테스트 애플리케이션:
이 시스템은 과학 연구, 제품 개발 및 품질 관리를 위한 적절한 환경 시뮬레이션 및 가속 시험을 제공할 수 있습니다.
이는 신소재 선정, 기존 소재 개선 또는 소재 구성 변화 후 내구성 평가에 활용될 수 있습니다.
이 장치는 다양한 환경 조건에서 햇빛에 노출된 물질로 인해 발생하는 변화를 잘 시뮬레이션할 수 있습니다.
2. 자외선 형광등 노화 시험 방법
자외선 노화 시험은 주로 햇빛 속 자외선이 제품에 미치는 열화 효과를 모사하는 시험입니다. 동시에 비와 이슬로 인한 손상도 재현할 수 있습니다. 이 시험은 온도를 상승시키면서 햇빛과 습기가 상호 작용하는 제어된 환경에 시험 대상 재료를 노출시켜 진행합니다. 햇빛을 모사하기 위해 자외선 형광등을 사용하고, 습기의 영향은 결로 또는 분무를 통해 모사할 수 있습니다.
형광 UV 램프는 파장이 254nm인 저압 수은 램프입니다. 인(phosphorus)을 첨가하여 파장을 더 길게 변환시키기 때문에, 형광 UV 램프의 에너지 분포는 인의 공존으로 발생하는 방출 스펙트럼과 유리관의 확산에 따라 달라집니다. 형광 램프는 일반적으로 UVA와 UVB로 구분됩니다. 어떤 종류의 UV 램프를 사용할지는 사용하려는 재료의 노출 용도에 따라 결정됩니다.
3. 탄소 아크 램프 광 노화 시험 방법
탄소 아크 램프는 오래된 기술입니다. 탄소 아크 램프는 원래 독일의 합성 염료 화학자들이 염색된 직물의 내광성을 평가하는 데 사용했습니다. 탄소 아크 램프는 밀폐형과 개방형으로 나뉩니다. 종류에 관계없이 탄소 아크 램프의 스펙트럼은 햇빛의 스펙트럼과 상당히 다릅니다. 이 기술의 오랜 역사 때문에 초기 인공광 시뮬레이션 노화 기술에 이 장비가 사용되었으며, 따라서 이 방법은 특히 일본의 초기 표준에서 여전히 찾아볼 수 있습니다. 일본의 초기 표준에서는 탄소 아크 램프 기술이 인공광 노화 시험 방법으로 자주 사용되었습니다.
게시 시간: 2024년 8월 20일