วัสดุบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางส่วนใหญ่ได้แก่ พลาสติก แก้ว และกระดาษ ในระหว่างการใช้งาน การแปรรูป และการเก็บรักษา พลาสติกจะถูกทำลายโดยปัจจัยภายนอกต่างๆ เช่น แสง ออกซิเจน ความร้อน รังสี กลิ่น ฝน เชื้อรา แบคทีเรีย ฯลฯ ทำให้คุณสมบัติดั้งเดิมของพลาสติกเสื่อมลง ปรากฏการณ์นี้โดยทั่วไปเรียกว่า การเสื่อมสภาพ อาการหลักของการเสื่อมสภาพของพลาสติก ได้แก่ การเปลี่ยนสี การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล และการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้า
1. ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพของพลาสติกตามอายุ
ในชีวิตประจำวันของเรา ผลิตภัณฑ์บางอย่างย่อมต้องสัมผัสกับแสง และรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงแดด ร่วมกับอุณหภูมิสูง ฝน และน้ำค้าง จะทำให้ผลิตภัณฑ์เกิดการเสื่อมสภาพ เช่น การสูญเสียความแข็งแรง การแต cracking การลอก การหมองคล้ำ การเปลี่ยนสี และการเป็นผง แสงแดดและความชื้นเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้วัสดุเสื่อมสภาพ แสงแดดสามารถทำให้วัสดุหลายชนิดเสื่อมสภาพ ซึ่งเกี่ยวข้องกับความไวและสเปกตรัมของวัสดุแต่ละชนิด วัสดุแต่ละชนิดตอบสนองต่อสเปกตรัมแตกต่างกัน
ปัจจัยที่ทำให้พลาสติกเสื่อมสภาพในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่พบได้บ่อยที่สุดคือความร้อนและรังสีอัลตราไวโอเลต เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่วัสดุพลาสติกสัมผัสมากที่สุดคือความร้อนและแสงแดด (รังสีอัลตราไวโอเลต) การศึกษาการเสื่อมสภาพของพลาสติกที่เกิดจากสภาพแวดล้อมทั้งสองประเภทนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง การทดสอบการเสื่อมสภาพสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลักๆ คือ การสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอก และการทดสอบการเสื่อมสภาพแบบเร่งในห้องปฏิบัติการ
ก่อนนำผลิตภัณฑ์ไปใช้ในวงกว้าง ควรทำการทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยแสงเพื่อประเมินความทนทานต่อการเสื่อมสภาพ อย่างไรก็ตาม การเสื่อมสภาพตามธรรมชาติอาจใช้เวลาหลายปีหรือนานกว่านั้นจึงจะเห็นผล ซึ่งเห็นได้ชัดว่าไม่สอดคล้องกับการผลิตจริง นอกจากนี้ สภาพภูมิอากาศในแต่ละพื้นที่ก็แตกต่างกัน วัสดุที่ใช้ทดสอบชนิดเดียวกันจำเป็นต้องทดสอบในสถานที่ต่างๆ ซึ่งทำให้ต้นทุนการทดสอบเพิ่มขึ้นอย่างมาก
2. การทดสอบการสัมผัสสภาพแวดล้อมภายนอก
การทดสอบการสัมผัสกับสภาพอากาศโดยตรงภายนอกอาคาร หมายถึงการสัมผัสกับแสงแดดและสภาพอากาศอื่นๆ โดยตรง ซึ่งเป็นวิธีที่ตรงที่สุดในการประเมินความทนทานต่อสภาพอากาศของวัสดุพลาสติก
ข้อดี:
ต้นทุนสัมบูรณ์ต่ำ
ความสม่ำเสมอที่ดี
ใช้งานง่ายและสะดวก
ข้อเสีย:
โดยปกติแล้วจะเป็นวงจรที่ยาวมาก
ความหลากหลายของสภาพภูมิอากาศโลก
ตัวอย่างแต่ละชนิดมีความไวต่อสภาพอากาศที่แตกต่างกัน
3. วิธีการทดสอบการเร่งอายุในห้องปฏิบัติการ
การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยแสงในห้องปฏิบัติการไม่เพียงแต่ช่วยลดระยะเวลาการทดสอบเท่านั้น แต่ยังมีความน่าเชื่อถือสูงและมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง กระบวนการทั้งหมดดำเนินการในห้องปฏิบัติการโดยไม่จำกัดพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ ใช้งานง่าย และควบคุมได้ดี การจำลองสภาพแวดล้อมแสงจริงและการใช้วิธีการเร่งการเสื่อมสภาพด้วยแสงเทียมสามารถบรรลุวัตถุประสงค์ในการประเมินประสิทธิภาพของวัสดุได้อย่างรวดเร็ว วิธีการหลักที่ใช้ ได้แก่ การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยแสงอัลตราไวโอเลต การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยหลอดซีนอน และการทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยแสงอาร์คคาร์บอน
1. วิธีทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยแสงซีนอน
การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยหลอดซีนอนเป็นการทดสอบที่จำลองสเปกตรัมแสงอาทิตย์เต็มรูปแบบ การทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยหลอดซีนอนสามารถจำลองสภาพอากาศเทียมตามธรรมชาติได้ในระยะเวลาสั้นๆ เป็นวิธีการสำคัญในการคัดกรองสูตรและปรับปรุงส่วนประกอบของผลิตภัณฑ์ในกระบวนการวิจัยและผลิตทางวิทยาศาสตร์ และยังเป็นส่วนสำคัญของการตรวจสอบคุณภาพผลิตภัณฑ์อีกด้วย
ข้อมูลจากการทดสอบการเสื่อมสภาพของหลอดไฟซีนอนสามารถช่วยในการคัดเลือกวัสดุใหม่ ปรับปรุงวัสดุที่มีอยู่ และประเมินว่าการเปลี่ยนแปลงสูตรส่งผลต่อความทนทานของผลิตภัณฑ์อย่างไร
หลักการพื้นฐาน: ห้องทดสอบหลอดซีนอนใช้หลอดซีนอนจำลองผลกระทบของแสงแดด และใช้ความชื้นควบแน่นจำลองฝนและน้ำค้าง วัสดุที่ทดสอบจะถูกวางไว้ในสภาวะที่มีแสงและความชื้นสลับกันที่อุณหภูมิที่กำหนด เพื่อทำการทดสอบ และสามารถจำลองอันตรายที่เกิดขึ้นกลางแจ้งเป็นเวลาหลายเดือนหรือหลายปีได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่วันหรือสัปดาห์
แอปพลิเคชันทดสอบ:
สามารถจำลองสภาพแวดล้อมและทำการทดสอบแบบเร่งด่วนเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ การพัฒนาผลิตภัณฑ์ และการควบคุมคุณภาพได้
สามารถใช้ในการคัดเลือกวัสดุใหม่ การปรับปรุงวัสดุที่มีอยู่ หรือการประเมินความทนทานหลังจากการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของวัสดุได้
สามารถจำลองการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากวัสดุที่สัมผัสกับแสงแดดภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันได้เป็นอย่างดี
2. วิธีทดสอบการเสื่อมสภาพจากแสงยูวีของหลอดฟลูออเรสเซนต์
การทดสอบการเสื่อมสภาพจากรังสียูวีส่วนใหญ่จำลองผลกระทบของรังสียูวีในแสงแดดต่อผลิตภัณฑ์ ในขณะเดียวกันก็สามารถจำลองความเสียหายที่เกิดจากฝนและน้ำค้างได้เช่นกัน การทดสอบจะดำเนินการโดยการนำวัสดุที่ต้องการทดสอบไปสัมผัสกับแสงแดดและความชื้นในวงจรการโต้ตอบที่ควบคุมได้ พร้อมทั้งเพิ่มอุณหภูมิ โดยใช้หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ยูวีเพื่อจำลองแสงแดด และสามารถจำลองอิทธิพลของความชื้นได้โดยการควบแน่นหรือการฉีดพ่น
หลอด UV ฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดปรอทความดันต่ำที่มีความยาวคลื่น 254 นาโนเมตร เนื่องจากการเติมฟอสฟอรัสร่วมด้วยเพื่อแปลงให้มีความยาวคลื่นยาวขึ้น การกระจายพลังงานของหลอด UV ฟลูออเรสเซนต์จึงขึ้นอยู่กับสเปกตรัมการปล่อยแสงที่เกิดจากฟอสฟอรัสร่วมด้วยและการแพร่กระจายของแสงในหลอดแก้ว โดยทั่วไปแล้วหลอดฟลูออเรสเซนต์จะแบ่งออกเป็น UVA และ UVB การใช้งานหลอด UV จะเป็นตัวกำหนดว่าควรใช้หลอด UV ประเภทใด
3. วิธีทดสอบการเสื่อมสภาพของแสงจากหลอดไฟอาร์คคาร์บอน
หลอดไฟอาร์คคาร์บอนเป็นเทคโนโลยีเก่าแก่ เดิมทีเครื่องมืออาร์คคาร์บอนถูกใช้โดยนักเคมีสังเคราะห์สีย้อมชาวเยอรมันเพื่อประเมินความคงทนต่อแสงของสิ่งทอที่ย้อมสี หลอดไฟอาร์คคาร์บอนแบ่งออกเป็นหลอดไฟอาร์คคาร์บอนแบบปิดและแบบเปิด ไม่ว่าจะเป็นหลอดไฟอาร์คคาร์บอนชนิดใด สเปกตรัมของมันก็แตกต่างจากสเปกตรัมของแสงแดดอย่างมาก เนื่องจากเทคโนโลยีนี้มีประวัติยาวนาน เทคโนโลยีการจำลองการเสื่อมสภาพด้วยแสงประดิษฐ์ในยุคแรกๆ จึงใช้เครื่องมือนี้ ดังนั้นวิธีการนี้จึงยังคงพบเห็นได้ในมาตรฐานยุคแรกๆ โดยเฉพาะในมาตรฐานยุคแรกของญี่ปุ่น ซึ่งมักใช้เทคโนโลยีหลอดไฟอาร์คคาร์บอนเป็นวิธีการทดสอบการเสื่อมสภาพด้วยแสงประดิษฐ์
วันที่เผยแพร่: 20 สิงหาคม 2567
