Светостойкость - это свойство красителя, такого как краситель или пигмент, которое описывает, насколько он устойчив к выцветанию при воздействии света. [1] [2] [3] 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 . [4] [5]
Свет, попадающий на окрашенную поверхность, может изменить или разорвать химические связи пигмента, в результате чего цвета будут обесцвечиваться или изменяться в процессе, известном как фотодеградация . [6] Материалы, устойчивые к этому эффекту, считаются светостойкими . Электромагнитный спектр Солнца содержит длины волн от гаммы - волн до радиоволн. В частности, высокая энергия ультрафиолетового излучения ускоряет выцветание красителя. [7]
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. [7] Неорганические красители считаются более светостойкими, чем органические . [8] Черные красители обычно считаются наиболее светостойкими. [9]
Светостойкость измеряется путем воздействия на образец источника света в течение заранее определенного периода времени и последующего сравнения его с неэкспонированным образцом. [2] [3] [10]
Химические процессы [ править ]
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. [7]
Фотолиз [ править ]
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 выцветанию красителя. [7]
Фотоокисление [ править ]
Фотоокисление , т. Е. Фотохимическое окисление . Молекула красителя при возбуждении фотоном достаточной энергии подвергается процессу окисления. В этом процессе 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. [7]
Фоторедукция [ править ]
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. [7]
Фотосенсибилизация [ править ]
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 подвергнется окислению в присутствии кислорода воздуха, что приведет к фотоокислению красителя. Эти процессы приводят как к выцветанию красителя, так и к потере прочности основы. [7]
Фототорг [ править ]
Фототендеры , т. Е. Фотохимические торги. Под действием ультрафиолетового света материал подложки подает водород к молекулам красителя, уменьшая молекулу красителя. По мере удаления водорода материал подвергается окислению. [7]
Стандарты и шкалы мер [ править ]
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 . [11] Акварель , чернила , пастель и цветные карандаши особенно подвержены выцветанию со временем, поэтому выбор светостойких пигментов особенно важен для этих материалов. [1]
Наиболее известными шкалами для измерения светостойкости являются шкала синей шерсти, шкала серого и шкала, определенная ASTM (American Standard Test Measure). [11] [12] [13] [14] 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 плохое качество, а 5 - отличная светостойкость. [1] [2] [10] 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 1 баллу по шкале Blue Wool [10].
Фактическая светостойкость зависит от силы солнечного излучения, поэтому светостойкость зависит от географического положения , сезона и направления воздействия. В следующей таблице перечислены предполагаемые отношения рейтингов светостойкости по различным шкалам измерений и отношения 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. [10]
| Описание | Шкалы измерения | Прямое воздействие | Нормальные условия отображения | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Рейтинг синей шерсти | Рейтинг ASTM | Летом | 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 | ||||
Процедура тестирования [ править ]
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. [12] [13]
В графической индустрии [ править ]
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 . [15]
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. [7]
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.
См. Также [ править ]
- Чешуя синей шерсти - показатель стойкости красителя.
- Стойкость цвета - устойчивость к выцветанию цветов текстиля.
- Летучий пигмент - пигменты, которые со временем тускнеют или изменяются.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c Бодди-Эванс, Мэрион. «Художественный глоссарий: светостойкость» . About.com . Проверено 5 марта 2015 года .
- ^ a b c Симмонс, Розмари (2002). Словарь терминов гравюры . Лондон: A&C Black (Publishers) Ltd., стр. 30. ISBN 978-0-7136-5795-1.
- ^ a b «Светостойкость» . Printwiki . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ "Золотая книга ИЮПАК: Хромофор" . ИЮПАК - Международный союз теоретической и прикладной химии . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ Mälkönen, Pentti (1979). Orgaaninen kemia (по-фински). Отава. С. 237–238. ISBN 978-951-1-05378-1.
- ^ "Почему ультрафиолет заставляет цвета блекнуть?" . Библиотека Конгресса . 23 августа 2010 . Проверено 5 марта 2015 года .
- ^ a b c d e f g h i "Светостойкость текстиля: влияющие факторы и меры контроля" . Текстильщик . Проверено 5 марта 2015 года .
- ^ «Органические против неорганических пигментов» . Kolorjet Chemicals Pvt Ltd . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ «Художественный глоссарий: Технический углерод» . Kolorjet Chemicals Pvt Ltd . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ a b c d "испытания на светостойкость" . Брюс Макэвой. 2015 . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ a b «ASTM D4303-10 (2016), Стандартные методы испытаний светостойкости красителей, используемых в художественных материалах» . Американская стандартная контрольная мера International. 2016 . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ a b «ISO 105-B01: 2014 Текстиль. Испытания на устойчивость окраски. Часть B01: Устойчивость окраски к свету: дневной свет» . Международная Организация Стандартизации. 2014 . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ a b «ISO 105-B02: 2014, Текстиль. Испытания на устойчивость окраски. Часть B02: Устойчивость окраски к искусственному свету: Испытание на выцветание ксеноновой дуговой лампы» . Международная Организация Стандартизации. 2014 . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ "ISO 12040: 1997, Графические технологии - Печать и печатные краски - Оценка светостойкости с использованием фильтрованного ксенонового дугового света" . Международная Организация Стандартизации. 1997 . Проверено 6 февраля +2017 .
- ^ «Пигменты» . BASF SE. 2016 . Проверено 6 февраля +2017 .
Внешние ссылки [ править ]
- Проведение собственных тестов на светостойкость
- Pupulandia: Onko taide ikuista - tai kuuluuko sen olla? (на финском)
- Джайлз, Чарльз Х; Маккей, Роберт Б. (1963). «Светостойкость красителей: обзор». Текстильный исследовательский журнал . 33 (7): 528. DOI : 10,1177 / 004051756303300707 .
