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更新时间：2025-09-01 
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塑料包装凭借轻量化、易加工、成本低等优势，已成为食品、医药、日用品等行业的主流包装形式。但在长期储存与运输过程中，塑料包装会因日光辐射、温度波动、湿度变化等环境因素发生老化，表现为变色、脆化、力学性能下降，甚至丧失阻隔性，直接影响内装物的质量安全。氙灯试验箱通过模拟全光谱太阳光辐射及温湿度协同作用，可在短时间内重现塑料包装的自然老化过程，为产品研发、材料筛选与保质期评估提供科学依据。本文将系统解析该设备的技术原理、测试标准及在塑料包装检测中的实践应用。
光谱过滤系统：通过不同类型的滤光片调节光谱分布，如 borosilicate 滤光片模拟透过玻璃窗的阳光（适用于室内储存的包装），石英滤光片则模拟直接户外暴露环境（适用于运输过程中的包装）。滤光片需定期更换（通常每 1000 小时），以保证光谱稳定性。
辐照度控制：在 340nm 波长处可调节范围为 0.3-1.5W/m²，采用闭环反馈系统将辐照度波动控制在 ±3% 以内。食品包装常用 0.55W/m² 的辐照度（模拟温带地区年均阳光强度），而户外使用的塑料包装需测试 1.0W/m² 的强化条件。
温湿度协同：黑板温度可控制在 30-80℃（模拟包装表面因阳光照射产生的升温），相对湿度 30%-95%，支持 “光照 - 黑暗" 循环模式（如 10 小时光照 / 14 小时黑暗，黑暗阶段可保持高湿度模拟夜间露水）。
喷淋系统：部分高级设备配备高压喷淋功能（水压 0.5-2bar），模拟降雨对包装表面的冲刷作用，评估印刷层的耐水性与涂层附着力。
样品制备：从同一批次塑料包装中选取至少 5 个代表性样品，裁剪成 100mm×150mm 的测试样片（保留印刷层、复合层等关键结构），测量初始性能参数（如拉伸强度、断裂伸长率、透光率、色差等）。对于密封包装，需制作模拟包装件（装入实际内容物或替代物）。
参数设定：根据应用场景选择测试条件，例如：
超市货架上的食品塑料袋：采用 borosilicate 滤光片，0.55W/m²（340nm），黑板温度 50℃，湿度 60%，光照 168 小时（7 天）；
户外运输的塑料编织袋：采用石英滤光片，0.8W/m²（340nm），实施 “12 小时光照（60℃/50% RH）+12 小时黑暗（30℃/90% RH）" 循环，共 20 个循环（480 小时）。
样品暴露：将样片固定在样品架上，确保受光面与光源平行，距离保持在 25-35cm，避免相互遮挡。模拟包装件需保持密封状态，测试过程中定期观察是否出现胀气、渗漏等现象。
性能评估：测试结束后，在标准环境（23℃/50% RH）中放置 4 小时，然后按照相关标准重新测试性能参数，计算保留率或变化率。
食品包装膜（如 PE 保鲜膜、PET 复合膜）：重点评估阻隔性能变化，通过气体渗透仪测量氧气透过率（OTR）与水蒸气透过率（WVTR），要求老化后 OTR 增长不超过 20%；同时检测拉伸强度保留率（应≥80%），避免因脆化导致的破裂。
塑料瓶（如饮料瓶、化妆品瓶）：侧重力学性能与外观，采用落锤冲击试验评估抗冲击性能（破损率≤10%），用色差仪测量 ΔE 值（应≤3.0），检查瓶口螺纹是否出现开裂。
印刷塑料包装（如零食包装袋、礼品盒）：关注印刷层稳定性，通过摩擦试验机测试耐磨性（脱色等级≥4 级），用胶带测试法评估附着力（剥离面积需 < 5%）。
色差（ΔE）是直观指标，透明包装的 ΔE 应≤2.0，彩色包装可放宽至 ΔE≤4.0；
粉化现象通过胶带粘揭法评估，脱落的粉末量需≤5mg/100cm²；
印刷层失效多源于油墨中的颜料氧化或粘合剂降解，用 3M 胶带测试时，印刷残留率应≥95%。
PE/PP 等聚烯烃材料的老化主要源于自动氧化反应，紫外光引发氢过氧化物生成，进而导致分子链断裂；
PET 的光降解与酯键水解相关，在高温高湿条件下（如 60℃/90% RH），水解速率会加快 3-5 倍；
复合包装的层间剥离多因粘合剂（如聚氨酯）在紫外光下发生降解，导致粘结强度下降。
对于薄型薄膜（厚度 < 50μm），应采用样品架旋转装置（转速 1-5r/min），确保受光均匀，避免局部过度老化；
含挥发性成分的包装（如农药瓶），需在测试前进行预处理（70℃烘烤 24 小时），去除残留溶剂，防止其加速光氧化；
评估长期耐候性时，可采用 “辐照度阶梯式提升" 法（如 0.55W/m²→0.8W/m²→1.0W/m²），通过数据拟合预测自然环境下的使用寿命。
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