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플라스틱을 실외에서 사용하는 동안 광 산화/ 분해(photo degradation)에 의해 외관과 물성이 변화하게 됩니다. 이때 사용되는 광 안정제(UV light stabilizer)는 광 분해를 제어하고 방지함으로 사용 기한을 획기적으로 늘립니다.
아래의 여러 가지 시험 항목이 플라스틱의 외부 사용시 광 안정제의 성능과 사용 기간의 확장을 확인하기 위하여 사용되고 있습니다.
외관
외부 사용 중 대부분의 방향족 폴리머(PS, PC, PBT, TDI PU, polyacrylates 등)에서 UV에 노출됨으로 변색이 일어나고 이런 색상 변화를 측정함으로 광 분해 정도를 수치화하여 광분해를 확인합니다. 또한 많은 지방족 폴리머(PVC, Acrylic, Cellulose)에서도 변색이 발생하며 염료, 안료를 함유하는 폴리머에서 변색이 발생합니다. 다른 외관 변화로 색상이 옅어지는(fading) 현상이 발생하기도 합니다.
Colorimeter를 이용하여 초기 YI(Yellow Index), L(Lightness), a(Red to Green), b(Yellow to Green) 값을 측정하고 복수의 샘플을 측정함으로 실험 오차를 줄일 수 있습니다. 다른 방법으로 % Haze(불투명도)와 광택도를 측정합니다. % Haze 값은 빛의 투과도를 측정하여 얻으며 광택도는 여러 각도에서 빛의 반사량을 측정하여 얻어질 수 있습니다. 60도에서의 광택도는 플라스틱에, 20도의 광택도는 코팅에 주로 사용합니다.
촉진 내후성 기기(Weather-O Meter) 또는 실제 내후성 실험에서 일정 시간이 지난 후 우선 육안으로 차이를 확인하며 샘플의 초기 값과 일정 기간 경과 후의 샘플 색상 변화 값을 비교함으로 내후성을 평가할 수 있습니다. Delta YI는 백색 계통의 샘플에서는 주로 Delta YI(황색 변색)을 주로 측정하며, Delta E(Total Color Change, 
)는 그외 유색 샘플의 변색을 확인하거나 YI값이 변색의 특성을 대표할 수 없을 때 사용합니다. 통상 Delta E값이 3을 초과할 때 확실하게 육안으로 색상의 차이를 구분할 수 있으며 이 값이 내후성 판단 기준으로 사용되고 있습니다.
% Haze는 제품 표면이 산화하여 발생한 미세한 실금(micro-crack)으로 인해 백화 현상이 발생하며 색상이 옅어지는 걸로 보이나 이는 폴리머에 포함된 안료의 내후성과는 관계가 없습니다. 이 실금/ 백화 현상은 표면의 반사 정도를 낮춤으로 60도의 광택도 값을 낮추게 됩니다. 투명한 샘플에서는 실금/ 백화 현상으로 인해 투명도가 저하되며 불투명도(% Haze)를 높아집니다. 그 외의 외관 변화로는 폴리머 함유 물질의 표면 이행이 있을 수 있습니다. 내부 물질의 표면 이행은 제조 공정 완료 후 즉시 일어나거나 일정 시간 경과 후 일어날 수 있는데 이는 색상 변화와 광택도 값 저하를 야기할 수 있습니다.
(L, a, b Scale)
물성
폴리머의 물성 변화는 외관 변화와 같이 진행이 되나 물성 저하는 더디게 나타납니다. 물성은 표면뿐만 아니라 물질의 전체 구성 요소와 관련이 있기 때문입니다. 폴리머가 갖고 있는 많은 독특한 물성 중 인장 특성과 충격 특성은 폴리머의 사용 기간 동안 유지되어야 할 중요한 물리적 특성들입니다. 인장 물성(Tensile Strength)의 분석은 일반적으로 Instron에서 5-7개의 샘플을 시험 기간 경과 후 측정하여 평균 값으로 구하는데 % 잔존 신율(Retention Elongation) 값도 같이 얻어집니다. 여러 물리적 특성을 측정하기 위하여 폴리머의 최종 용도에 따라 샘플의 형태를 Tensile Bar, 필름, 화이버나 필라멘트로 시험을 진행하며 폴리에틸렌, LD의 Rotomolding grade, UV 8의 경우 Xenon Arc WOM에서 8000시간 UV Light 노출 후 외관 및 물리적 특성을 유지해야 하는데 이는 실제 기후 조건에서 약 8년 이상 사용할 수 있으며 물성 및 외관을 유지하는 걸로 봅니다.
(Rotomolding Grade-Surfing Board)
