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更新時間：2025-09-01 
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塑料包裝憑借輕量化、易加工、成本低等優勢，已成為食品、醫藥、日用品等行業的主流包裝形式。但在長期儲存與運輸過程中，塑料包裝會因日光輻射、溫度波動、濕度變化等環境因素發生老化，表現為變色、脆化、力學性能下降，甚至喪失阻隔性，直接影響內裝物的質量安全。氙燈試驗箱通過模擬全光譜太陽光輻射及溫濕度協同作用，可在短時間內重現塑料包裝的自然老化過程，為產品研發、材料篩選與保質期評估提供科學依據。本文將系統解析該設備的技術原理、測試標準及在塑料包裝檢測中的實踐應用。
光譜過濾系統：通過不同類型的濾光片調節光譜分布，如 borosilicate 濾光片模擬透過玻璃窗的陽光（適用于室內儲存的包裝），石英濾光片則模擬直接戶外暴露環境（適用于運輸過程中的包裝）。濾光片需定期更換（通常每 1000 小時），以保證光譜穩定性。
輻照度控制：在 340nm 波長處可調節范圍為 0.3-1.5W/m2，采用閉環反饋系統將輻照度波動控制在 ±3% 以內。食品包裝常用 0.55W/m2 的輻照度（模擬溫帶地區年均陽光強度），而戶外使用的塑料包裝需測試 1.0W/m2 的強化條件。
溫濕度協同：黑板溫度可控制在 30-80℃（模擬包裝表面因陽光照射產生的升溫），相對濕度 30%-95%，支持 “光照 - 黑暗" 循環模式（如 10 小時光照 / 14 小時黑暗，黑暗階段可保持高濕度模擬夜間露水）。
噴淋系統：部分高級設備配備高壓噴淋功能（水壓 0.5-2bar），模擬降雨對包裝表面的沖刷作用，評估印刷層的耐水性與涂層附著力。
樣品制備：從同一批次塑料包裝中選取至少 5 個代表性樣品，裁剪成 100mm×150mm 的測試樣片（保留印刷層、復合層等關鍵結構），測量初始性能參數（如拉伸強度、斷裂伸長率、透光率、色差等）。對于密封包裝，需制作模擬包裝件（裝入實際內容物或替代物）。
參數設定：根據應用場景選擇測試條件，例如：
超市貨架上的食品塑料袋：采用 borosilicate 濾光片，0.55W/m2（340nm），黑板溫度 50℃，濕度 60%，光照 168 小時（7 天）；
戶外運輸的塑料編織袋：采用石英濾光片，0.8W/m2（340nm），實施 “12 小時光照（60℃/50% RH）+12 小時黑暗（30℃/90% RH）" 循環，共 20 個循環（480 小時）。
樣品暴露：將樣片固定在樣品架上，確保受光面與光源平行，距離保持在 25-35cm，避免相互遮擋。模擬包裝件需保持密封狀態，測試過程中定期觀察是否出現脹氣、滲漏等現象。
性能評估：測試結束后，在標準環境（23℃/50% RH）中放置 4 小時，然后按照相關標準重新測試性能參數，計算保留率或變化率。
食品包裝膜（如 PE 保鮮膜、PET 復合膜）：重點評估阻隔性能變化，通過氣體滲透儀測量氧氣透過率（OTR）與水蒸氣透過率（WVTR），要求老化后 OTR 增長不超過 20%；同時檢測拉伸強度保留率（應≥80%），避免因脆化導致的破裂。
塑料瓶（如飲料瓶、化妝品瓶）：側重力學性能與外觀，采用落錘沖擊試驗評估抗沖擊性能（破損率≤10%），用色差儀測量 ΔE 值（應≤3.0），檢查瓶口螺紋是否出現開裂。
印刷塑料包裝（如零食包裝袋、禮品盒）：關注印刷層穩定性，通過摩擦試驗機測試耐磨性（脫色等級≥4 級），用膠帶測試法評估附著力（剝離面積需 < 5%）。
色差（ΔE）是直觀指標，透明包裝的 ΔE 應≤2.0，彩色包裝可放寬至 ΔE≤4.0；
粉化現象通過膠帶粘揭法評估，脫落的粉末量需≤5mg/100cm2；
印刷層失效多源于油墨中的顏料氧化或粘合劑降解，用 3M 膠帶測試時，印刷殘留率應≥95%。
PE/PP 等聚烯烴材料的老化主要源于自動氧化反應，紫外光引發氫過氧化物生成，進而導致分子鏈斷裂；
PET 的光降解與酯鍵水解相關，在高溫高濕條件下（如 60℃/90% RH），水解速率會加快 3-5 倍；
復合包裝的層間剝離多因粘合劑（如聚氨酯）在紫外光下發生降解，導致粘結強度下降。
對于薄型薄膜（厚度 < 50μm），應采用樣品架旋轉裝置（轉速 1-5r/min），確保受光均勻，避免局部過度老化；
含揮發性成分的包裝（如農藥瓶），需在測試前進行預處理（70℃烘烤 24 小時），去除殘留溶劑，防止其加速光氧化；
評估長期耐候性時，可采用 “輻照度階梯式提升" 法（如 0.55W/m2→0.8W/m2→1.0W/m2），通過數據擬合預測自然環境下的使用壽命。
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