Скорость света - Lightfastness

Пигменты глинозема, такие как жженая сиена, часто обладают высокой светостойкостью.

Светостойкость - это свойство красителя, такого как краситель или пигмент, которое описывает, насколько он устойчив к выцветанию при воздействии света. Красители и пигменты используются, например , для окрашивания из тканей , пластиков или других материалов и производственных красок или типографских красок .

Обесцвечивание цвета вызвано воздействием ультрафиолетового излучения на химическую структуру молекул, придающих цвет предмету. Часть молекулы, отвечающая за ее цвет, называется хромофором .

Свет, попадающий на окрашенную поверхность, может либо изменить, либо разорвать химические связи пигмента, в результате чего цвета будут обесцвечиваться или изменяться в процессе, известном как фотодеградация . Материалы, которые сопротивляются этому эффекту, считаются светостойкими . Электромагнитный спектр Солнца содержит длины волн от гаммы - волн до радиоволн. В частности, высокая энергия ультрафиолетового излучения ускоряет выцветание красителя.

Энергии фотонов от UVA - излучения , которое не поглощается атмосферного озона превышает диссоциации энергии углерод-углеродной простой св зи , что приводит к расщеплению облигации и выцветанию цвета. Неорганические красители считаются более светостойкими, чем органические . Черные красители обычно считаются самыми светостойкими.

Светостойкость измеряется путем воздействия на образец источника света в течение заранее определенного периода времени, а затем сравнения его с неэкспонированным образцом.

Химические процессы

Во время обесцвечивания молекулы красителя подвергаются различным химическим процессам, которые приводят к обесцвечиванию.

Когда УФ-фотон реагирует с молекулой, действующей как краситель, молекула переходит из основного состояния в возбужденное состояние. Возбужденная молекула очень реактивна и нестабильна. Во время тушения молекулы из возбужденного состояния в основное состояние триплетный кислород атмосферы реагирует с молекулой красителя с образованием синглетного кислорода и супероксидного кислородного радикала . Атом кислорода и супероксидный радикал, образующиеся в результате реакции, обладают высокой реакционной способностью и способны разрушать красители.

Фотолиз

Фотолиз , то есть фотохимическое разложение, представляет собой химическую реакцию, при которой соединение разрушается фотонами. Это разложение происходит, когда фотон с достаточной энергией встречает связь молекулы красителя с подходящей энергией диссоциации. Реакция вызывает гомолитическое расщепление хромофорной системы, что приводит к потускнению красителя.

Фотоокисление

Фотоокисление , т. Е. Фотохимическое окисление . Молекула красителя при возбуждении фотоном достаточной энергии подвергается процессу окисления. При этом хромофорная система молекулы красителя реагирует с атмосферным кислородом с образованием нехромофорной системы, что приводит к выцветанию. Красители, содержащие карбонильную группу в качестве хромофора, особенно уязвимы к окислению.

Фоторедукция

Фото-восстановление , т. Е. Фотохимическое восстановление . Молекула красителя с ненасыщенной двойной связью (типично для алкенов ) или тройной связью (типично для алкинов ), действующая как хромофор, подвергается восстановлению в присутствии водорода и фотонов достаточной энергии, образуя насыщенную хромофорную систему. Насыщение сокращает длину хромофорной системы, что приводит к выцветанию красителя.

Фотосенсибилизация

Фотосенсибилизация , т.е. фотохимическая сенсибилизация. Воздействие солнечного света на окрашенный целлюлозный материал, такой как волокна растительного происхождения, позволяет красителям удалять водород из целлюлозы, что приводит к фотовосстановлению на целлюлозной подложке. Одновременно краситель подвергается окислению в присутствии кислорода воздуха, что приводит к фотоокислению красителя. Эти процессы приводят как к выцветанию красителя, так и к потере прочности основы.

Фототендер

Фототендеры , т. Е. Фотохимические торги. Под воздействием ультрафиолетового излучения материал подложки подает водород к молекулам красителя, уменьшая молекулу красителя. По мере удаления водорода материал подвергается окислению.

Стандарты и измерительные шкалы

Некоторые организации публикуют стандарты для оценки светостойкости пигментов и материалов. Тестирование обычно делаются путем контролируемого воздействия на солнечный свет , или искусственный свет , генерируемый ксеноновые дуговой лампой . Акварель , чернила , пастель и цветные карандаши особенно подвержены выцветанию со временем, поэтому выбор светостойких пигментов особенно важен для этих материалов.

Наиболее известными шкалами для измерения светостойкости являются шкала синей шерсти, шкала серого и шкала, определенная ASTM (American Standard Test Measure). По шкале синей шерсти светостойкость оценивается от 1 до 8. 1 - очень плохое качество, а 8 - отличная светостойкость. По шкале серого светостойкость оценивается от 1 до 5. 1 - очень плохая, а 5 - отличная светостойкость. По шкале ASTM светостойкость оценивается между IV. I имеет отличную светостойкость и соответствует 7–8 баллам по шкале синей шерсти . V имеет очень низкую светостойкость и соответствует оценке 1 по шкале Blue Wool.

Сторона вывески Университета прикладных наук, ориентированная на юго-восток, где прямые солнечные лучи, падающие с рассвета до полудня , отбеливают красный и желтый цвета логотипа учреждения.
Сторона знака ориентирована на северо-запад, где все еще отчетливо видны красный и желтый цвета.

Фактическая светостойкость зависит от силы солнечного излучения, поэтому светостойкость зависит от географического положения , сезона и направления воздействия. В следующей таблице перечислены предполагаемые соотношения оценок светостойкости по различным шкалам измерений и соотношения относительно времени при прямом солнечном свете и нормальных условиях отображения: вдали от окна, под непрямыми солнечными лучами и в надлежащем обрамлении за защитным стеклом от ультрафиолета.

Описание Шкалы измерения Прямое воздействие Нормальные условия отображения
Рейтинг синей шерсти Рейтинг ASTM Лето Зима
Очень плохая светостойкость 1 V менее 2 лет
Плохая светостойкость 2 IV 2–15 лет
3 4–8 дней 2–4 недели
Хорошая светостойкость 4 III 2–3 недели 2–3 месяца 15–50 лет
5 3–5 недель 4–5 месяцев
Очень хорошая светостойкость 6 II 6–8 недель 5–6 месяцев 50–100 лет
Отличная светостойкость 7 я 3–4 месяца 7–9 месяцев более 100 лет
8 более 1,5 лет

Тестовая процедура

Относительную степень выцветания можно измерить и изучить с помощью стандартных тест-полосок. В рабочем процессе теста Blue Wool один набор эталонных полосок должен храниться в защищенном от воздействия света месте. Одновременно другой эквивалентный набор тест-полосок экспонируется под источником света, указанным в стандарте. Например, если светостойкость красителя равна 5 по шкале Blue Wool, можно ожидать, что он выцветет на ту же величину, что и полоска номер 5 в наборе тест-полосок Blue Wool. Успех теста можно подтвердить, сравнив набор тест-полосок с эталонным набором, который хранился в защищенном от света месте.

В графической индустрии

При печати в чернилах в основном используются органические пигменты, поэтому изменение или обесцвечивание цвета печатной продукции из-за присутствия УФ-излучения обычно является лишь вопросом времени. Использование органических пигментов оправдано, прежде всего, их невысокой стоимостью по сравнению с неорганическими пигментами. Размер частиц неорганических пигментов часто больше, чем у органических пигментов, поэтому неорганические пигменты часто не подходят для использования в офсетной печати .

При трафаретной печати размер частиц пигмента не является ограничивающим фактором. Таким образом, это предпочтительный метод печати для заданий, требующих высокой светостойкости. Толщина слоя краски влияет на светостойкость за счет количества пигмента, нанесенного на основу. Слой краски, напечатанный трафаретной печатью, толще, чем слой, напечатанный офсетной печатью. Другими словами, он содержит больше пигмента на единицу площади. Это приводит к лучшей светостойкости, даже если печатная краска, используемая в обоих методах, будет основана на одном и том же пигменте.

При смешивании печатных красок краска с меньшей светостойкостью определяет светостойкость всего смешанного цвета. Выцветание одного из пигментов приводит к смещению тона в сторону компонента с большей светостойкостью. Если требуется, чтобы на отпечатке было что-то видимое, даже если преобладающий пигмент выцветет, с ним можно смешать небольшое количество пигмента с превосходной светостойкостью.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки