Vật liệu bao bì mỹ phẩm chủ yếu là nhựa, thủy tinh và giấy. Trong quá trình sử dụng, gia công và bảo quản, do tác động của nhiều yếu tố bên ngoài như ánh sáng, oxy, nhiệt độ, bức xạ, mùi, mưa, nấm mốc, vi khuẩn, v.v., cấu trúc hóa học của nhựa bị phá hủy, dẫn đến mất đi các đặc tính tốt ban đầu. Hiện tượng này thường được gọi là lão hóa. Các biểu hiện chính của lão hóa nhựa là sự đổi màu, thay đổi tính chất vật lý, thay đổi tính chất cơ học và thay đổi tính chất điện.
1. Bối cảnh lão hóa nhựa
Trong cuộc sống, một số sản phẩm không thể tránh khỏi việc tiếp xúc với ánh sáng, và tia cực tím trong ánh nắng mặt trời, kết hợp với nhiệt độ cao, mưa và sương, sẽ khiến sản phẩm trải qua các hiện tượng lão hóa như mất độ bền, nứt nẻ, bong tróc, xỉn màu, đổi màu và bong tróc. Ánh nắng mặt trời và độ ẩm là những yếu tố chính gây ra sự lão hóa vật liệu. Ánh nắng mặt trời có thể làm suy giảm chất lượng của nhiều vật liệu, điều này liên quan đến độ nhạy và phổ ánh sáng của vật liệu. Mỗi vật liệu phản ứng khác nhau với phổ ánh sáng.
Các yếu tố gây lão hóa phổ biến nhất đối với nhựa trong môi trường tự nhiên là nhiệt độ và tia cực tím, bởi vì môi trường mà vật liệu nhựa tiếp xúc nhiều nhất là nhiệt độ cao và ánh sáng mặt trời (tia cực tím). Nghiên cứu sự lão hóa của nhựa do hai loại môi trường này gây ra có tầm quan trọng đặc biệt đối với môi trường sử dụng thực tế. Thử nghiệm lão hóa có thể được chia thành hai loại chính: thử nghiệm lão hóa ngoài trời và thử nghiệm lão hóa tăng tốc trong phòng thí nghiệm.
Trước khi sản phẩm được đưa vào sử dụng rộng rãi, cần tiến hành thử nghiệm lão hóa nhẹ để đánh giá khả năng chống lão hóa của nó. Tuy nhiên, quá trình lão hóa tự nhiên có thể mất vài năm hoặc thậm chí lâu hơn để thấy được kết quả, điều này rõ ràng không phù hợp với sản xuất thực tế. Hơn nữa, điều kiện khí hậu ở các địa điểm khác nhau là khác nhau. Cùng một vật liệu thử nghiệm cần được thử nghiệm ở các địa điểm khác nhau, điều này làm tăng đáng kể chi phí thử nghiệm.
2. Thử nghiệm tiếp xúc ngoài trời
Tiếp xúc trực tiếp ngoài trời đề cập đến việc tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và các điều kiện khí hậu khác. Đây là cách trực tiếp nhất để đánh giá khả năng chống chịu thời tiết của vật liệu nhựa.
Thuận lợi:
Chi phí tuyệt đối thấp
Độ nhất quán tốt
Đơn giản và dễ sử dụng
Nhược điểm:
Thường là chu kỳ rất dài
Đa dạng khí hậu toàn cầu
Các mẫu khác nhau có độ nhạy khác nhau trong các điều kiện khí hậu khác nhau.
3. Phương pháp thử nghiệm lão hóa tăng tốc trong phòng thí nghiệm
Thử nghiệm lão hóa ánh sáng trong phòng thí nghiệm không chỉ rút ngắn chu kỳ mà còn có độ lặp lại tốt và phạm vi ứng dụng rộng. Toàn bộ quy trình được thực hiện trong phòng thí nghiệm, không bị giới hạn bởi vị trí địa lý, dễ vận hành và có khả năng kiểm soát cao. Mô phỏng môi trường chiếu sáng thực tế và sử dụng các phương pháp lão hóa ánh sáng gia tốc nhân tạo có thể đạt được mục đích đánh giá nhanh chóng hiệu suất vật liệu. Các phương pháp chính được sử dụng là thử nghiệm lão hóa bằng tia cực tím, thử nghiệm lão hóa bằng đèn xenon và thử nghiệm lão hóa bằng đèn hồ quang carbon.
1. Phương pháp thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng xenon
Thử nghiệm lão hóa bằng đèn xenon là một thử nghiệm mô phỏng toàn bộ quang phổ ánh sáng mặt trời. Thử nghiệm lão hóa bằng đèn xenon có thể mô phỏng điều kiện khí hậu tự nhiên và nhân tạo trong thời gian ngắn. Đây là một phương tiện quan trọng để sàng lọc công thức và tối ưu hóa thành phần sản phẩm trong quá trình nghiên cứu khoa học và sản xuất, đồng thời cũng là một phần quan trọng của việc kiểm tra chất lượng sản phẩm.
Dữ liệu thử nghiệm lão hóa bằng đèn xenon có thể giúp lựa chọn vật liệu mới, cải tiến vật liệu hiện có và đánh giá tác động của những thay đổi trong công thức đến độ bền của sản phẩm.
Nguyên lý cơ bản: Buồng thử nghiệm đèn xenon sử dụng đèn xenon để mô phỏng tác động của ánh sáng mặt trời, và sử dụng hơi nước ngưng tụ để mô phỏng mưa và sương. Vật liệu cần thử nghiệm được đặt trong chu kỳ luân phiên ánh sáng và độ ẩm ở một nhiệt độ nhất định để thử nghiệm, và nó có thể tái tạo các mối nguy hiểm xảy ra ngoài trời trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm chỉ trong vài ngày hoặc vài tuần.
Ứng dụng thử nghiệm:
Nó có thể cung cấp mô phỏng môi trường tương ứng và các thử nghiệm tăng tốc cho nghiên cứu khoa học, phát triển sản phẩm và kiểm soát chất lượng.
Nó có thể được sử dụng để lựa chọn vật liệu mới, cải tiến vật liệu hiện có hoặc đánh giá độ bền sau khi thay đổi thành phần vật liệu.
Nó có thể mô phỏng tốt những thay đổi do vật liệu tiếp xúc với ánh sáng mặt trời dưới các điều kiện môi trường khác nhau.
2. Phương pháp thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng huỳnh quang UV
Thử nghiệm lão hóa tia cực tím chủ yếu mô phỏng tác động làm suy giảm chất lượng của sản phẩm dưới tác động của tia cực tím trong ánh sáng mặt trời. Đồng thời, nó cũng có thể tái tạo lại những hư hại do mưa và sương gây ra. Thử nghiệm được thực hiện bằng cách đặt vật liệu cần thử nghiệm trong một chu kỳ tương tác được kiểm soát giữa ánh sáng mặt trời và độ ẩm trong khi tăng nhiệt độ. Đèn huỳnh quang tia cực tím được sử dụng để mô phỏng ánh sáng mặt trời, và ảnh hưởng của độ ẩm cũng có thể được mô phỏng bằng cách ngưng tụ hoặc phun sương.
Đèn huỳnh quang UV là loại đèn thủy ngân áp suất thấp có bước sóng 254nm. Do có thêm phốt pho để chuyển đổi thành bước sóng dài hơn, sự phân bố năng lượng của đèn huỳnh quang UV phụ thuộc vào phổ phát xạ được tạo ra bởi sự hiện diện của phốt pho và sự khuếch tán của ống thủy tinh. Đèn huỳnh quang thường được chia thành UVA và UVB. Ứng dụng chiếu xạ vật liệu sẽ quyết định loại đèn UV nào nên được sử dụng.
3. Phương pháp thử nghiệm lão hóa ánh sáng của đèn hồ quang cacbon
Đèn hồ quang carbon là một công nghệ lâu đời. Thiết bị hồ quang carbon ban đầu được các nhà hóa học thuốc nhuộm tổng hợp người Đức sử dụng để đánh giá độ bền màu của vải nhuộm. Đèn hồ quang carbon được chia thành đèn hồ quang carbon kín và đèn hồ quang carbon hở. Bất kể loại đèn hồ quang carbon nào, quang phổ của nó đều khác biệt đáng kể so với quang phổ ánh sáng mặt trời. Do lịch sử lâu đời của công nghệ này, công nghệ mô phỏng lão hóa bằng ánh sáng nhân tạo ban đầu đã sử dụng thiết bị này, vì vậy phương pháp này vẫn có thể được thấy trong các tiêu chuẩn trước đây, đặc biệt là trong các tiêu chuẩn ban đầu của Nhật Bản, nơi công nghệ đèn hồ quang carbon thường được sử dụng như một phương pháp thử nghiệm lão hóa bằng ánh sáng nhân tạo.
Thời gian đăng bài: 20/08/2024