Скорость света

Светостойкость является свойством красителя, такого как краситель или пигмент, который описывает, насколько устойчив к выцветанию, когда он подвергается воздействию света. Красители и пигменты используются, например, для крашения тканей, пластмасс или других материалов и красок для производства или печатных красок.

Отбеливание цвета вызвано воздействием электромагнитного излучения в химическую структуру молекул, придающих цвет субъекту. Часть молекулы, ответственной за ее цвет, называется хромофором.

Свет, встречающийся с окрашенной поверхностью, может либо изменять, либо разрушать химические связи пигмента, вызывая цвет отбеливания или изменения в процессе, известном как фотодеградация. Материалы, которые сопротивляются этому эффекту, считаются светонепроницаемыми.Электромагнитный спектр Солнца содержит длины волн от гамма-волн до радиоволн. Высокая энергия ультрафиолетового излучения, в частности, ускоряет затухание красителя.

Энергия фотонов УФА-излучения, которая не поглощается атмосферным озоном, превышает энергию диссоциации углерод-углеродной одинарной связи, что приводит к расщеплению связи и затуханию цвета. Неорганические красители считаются более светлыми, чем органические красители. Черные красители обычно считаются самыми светлыми.

Светостойкость измеряется путем экспонирования образца на источник света в течение предопределенного периода времени, а затем сравнения его с неэкспонированным образцом.

Химические процессы
Во время замирания молекулы красителя подвергаются различным химическим процессам, которые приводят к замиранию.

Когда УФ-фотон реагирует с молекулой, действующей как краситель, молекула возбуждается от основного состояния до возбужденного состояния.Возбужденная молекула является высокореактивной и нестабильной. Во время тушения молекулы из возбужденного состояния в основное состояние атмосферный триплетный кислород реагирует с молекулой красителя с образованием синглетного кислорода и супероксидного кислородного радикала.Атом кислорода и супероксидный радикал, образующиеся в результате реакции, являются высокореактивными и способны разрушать красители.

фотолиз
Фотолиз, т. Е. Фотохимическое разложение, представляет собой химическую реакцию, где соединение разрушается фотонами. Это разложение происходит, когда фотон с достаточной энергией сталкивается с связыванием молекулы красителя с подходящей энергией диссоциации. Реакция вызывает гомолитическое расщепление в хромофорной системе, что приводит к затуханию красителя.

Фотоокисление, т. Е. Фотохимическое окисление. Молекула красителя при возбуждении фотоном с достаточной энергией подвергается процессу окисления. В процессе хромофорная система молекулы красителя реагирует с атмосферным кислородом с образованием нехромофорической системы, что приводит к замиранию. Красители, которые содержат карбонильную группу в качестве хромофора, особенно подвержены окислению.

Фотовосстановление
Фоторедукция, т. Е. Фотохимическое восстановление. Молекула красителя с ненасыщенной двойной связью (типичная для алкенов) или тройная связь (типичная для алкинов), действующая как хромофор, подвергается уменьшению в присутствии водорода и фотонов достаточной энергии, образуя насыщенную хромофорную систему. Насыщение уменьшает длину хромофорной системы, что приводит к угасанию красителя.

фотосенсибилизация
Фотосенсибилизация, т. Е. Фотохимическая сенсибилизация. Воздействие окрашенного целлюлозного материала, такого как растительные волокна, на солнечный свет позволяет красителям удалять водород из целлюлозы, что приводит к фотовосстановлению на целлюлозном субстрате. Одновременно краситель подвергается окислению в присутствии кислорода в атмосфере, что приводит к фотоокислению красителя. Эти процессы приводят как к замиранию краски, так и к потерям прочности подложки.

Phototendering
Фотоотделение, т. Е. Фотохимические торги. В результате ультрафиолетового излучения материал подложки подает водород в молекулы колонии, уменьшая молекулу красителя. Когда водород удаляется, материал подвергается окислению.

Стандарты и шкалы измерений
Некоторые организации публикуют стандарты для оценки светостойкости пигментов и материалов. Тестирование обычно осуществляется контролируемым воздействием солнечного света или искусственным светом, генерируемым ксеноновой дуговой лампой. Акварель, чернила, пастели и цветные карандаши особенно чувствительны к выцветанию с течением времени, поэтому выбор светостойких пигментов особенно важен в этих средах.

Наиболее известными шкалами, измеряющими светостойкость, являются шкала синей шерсти, шкала серого и шкала, определенная ASTM (American Standard Test Measure). На шкале синей шерсти светостойкость оценивается от 1 до 8. 1 очень бедны, а 8 — отличная светостойкость. В сером цвете светостойкость оценивается от 1 до 5. 1 очень плохой и 5 — отличная светостойкость. В шкале ASTM светостойкость оценивается между IV. Я отличная светостойкость и соответствует рейтингам 7-8 на шкале Blue Wool. V очень плохая светостойкость, и это соответствует шкале шкалы Blue Wool 1.

Фактическая светостойкость зависит от силы излучения Солнца, поэтому светостойкость относится к географическому местоположению, сезону и направлению воздействия. В следующей таблице перечислены наводящие отношения оценок светостойкости на разных шкалах измерений и отношение относительно времени при прямом солнечном свете и нормальных условиях отображения: вдали от окна под косвенным солнечным светом и должным образом обрамляться за УФ-защитным стеклом.

Описание Измерение весов Прямое воздействие Нормальные условия отображения
Оценка синей шерсти Рейтинг ASTM Лето зима
Очень низкая светостойкость 1 V менее 2 лет
Плохая светостойкость 2 IV 2-15 лет
3 4-8 дней 2-4 недели
Яркая 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 I 3-4 месяца 7-9 месяцев более 100 лет

Тестовая процедура
Относительное количество замирания можно измерить и изучить с помощью стандартных тест-полосок. В рабочем процессе теста Blue Wool один набор опорных полосок должен храниться в защищенном состоянии от любой экспозиции света. Одновременно с образцами другой эквивалентный набор тест-полосок экспонируется под источником света, определенным в стандарте. Например, если светостойкость красителя указывается как 5 на шкале «Синяя шерсть», можно ожидать, что она будет уменьшаться аналогично количеству полосы 5 в тестовой полосе Blue Wool. Выполнение теста может быть подтверждено путем сравнения набора тест-полосок с контрольным набором, защищенным от света.

В графической промышленности
В печатных красках используются главным образом органические пигменты, поэтому смещение или отбеливание цвета печатного продукта из-за наличия ультрафиолетового света обычно является вопросом времени. Использование органических пигментов оправдано, в частности, их недорогой ценой по сравнению с неорганическими пигментами. Размер частиц неорганических пигментов часто больше, чем на органических пигментах, поэтому все неорганические пигменты не подходят для офсетной печати.

При трафаретной печати размер частиц пигмента не является ограничивающим фактором. Таким образом, предпочтительным способом печати является печать печатных работ, требующих экстремальной светостойкости. Толщина слоя краски влияет на светостойкость bt на количество пигмента, нанесенного на подложку. Печатный слой, напечатанный трафаретной печатью, толще, чем слой, напечатанный на офсетной печати. Другими словами, он содержит больше пигмента на область. Это приводит к лучшей светостойкости, несмотря на то, что использованная печатная краска в обоих методах будет основана на том же пигменте.

При смешивании печатных красок светостойкость чернил, слабеющая благодаря своей светостойкости, определяет светостойкость всего цвета.Затухание одного из пигментов приводит к сдвигу тона к компоненту с лучшей светостойкостью. Если требуется, чтобы из печати было что-то видимое, даже если его доминирующий пигмент исчезнет, ​​с ним можно смешать небольшое количество пигмента с отличной светостойкостью.