پایداری پیگمنت ها در برابر نور که ثبات نوری (Lightfastness) یا عدم رنگباختگی پیگمنت در برابر نور گفته می شود، یکی از خواص پیگمنت ها است که نشان می دهد تا چه اندازه پیگمنت (و سیستم حامل آن) در معرض نور خورشید در برابر محو شدگی مقاومت می کند.
محو یا سفید شدن رنگ به علت تاثیر تابش اشعه ماوراء بنفش خورشید بر ساختار شیمیایی مولکول های پیگمنتی رخ می دهد که ماده اصلی رنگ هستند. بخشی که مسئول رنگ در این مولکول ها است را کروموفور مینامند..
مکانیسم تغییر رنگ پیگمنت در برابر نور
نور در رویارویی با رنگ می تواند ساختار شیمیایی پیگمنت ها را بشکند و موجب تغییر ساختار شیمیایی و بیرنگ شدن آن در فرایندی شود که تخریب نوری (Photodegradation) نامیده می شود. پیگمنت هایی که در برابر این تاثیر مقاوم هستند را رنگنرو یا مقاوم (lightfast) در برابر نور می نامند.
طیف الکترومغناطیسی خورشید حاوی امواجی با طول بلند از امواج گاما تا امواج رادیویی است. انرژی امواج UV یا امواج ماوراءبنفش خورشید در تسریع محو شدگی رنگ نقش اصلی را بر عهده دارند. انرژی فوتون این امواج که توسط ازن در جو زمین جذب نمی شود، بیش از انرژی تجزیه پیوندهای یگانه کربن- کربن در ساختار پیگمنت ها است و باعث شکستن این پیوندها می شود در نتیجه رنگ محو می شود. بر همین اساس تاثیر اشعه ماوراء بنفش خورشید بر پیگمنت های حاوی عنصر کربن بیشتر است، بنابراین پیگمنت های آلی نسبت به پیگمنت های معدنی در برابر نور کمتر مقاومت میکنند. پیگمنت های سیاه در برابر نور بیشترین مقاومت را دارند.
فرایندهای شیمیایی تغییر رنگ پیگمنت در برابر نور
هنگامی که یک فوتون ماوراء بنفش با یک مولکول مسئول رنگ پیگمنت ها واکنش می دهد، مولکول را از وضعیت پایه به حالت برانگیخته در می آورد. این مولکول برانگیخته بسیار ناپایدار و واکنش پذیر است و در خلال برگشت به حالت پایه خودش با ازن (O3) موجود در جو زمین واکنش می دهد تا یک اتم اکسیژن و یک رادیکال اکسیژن سوپر اکسید ایجاد شود. هم اتم اکسیژن و هم رادیکال اکسیژن سوپر اکسید ناشی از این واکنش هر دو به شدت واکنش پذیر هستند و باعث تخریب رنگ در اثر فرایندهای خاصی میشوند که این فرایندها عبارتند از: تجزیه شیمیایی نوری (Photolysis)، اکسیداسیون نوری یا فوتواکسیداسیون (Photo-oxidation)، احیا نوری (Photo-reduction)، حساسیت نوری (Photosensitization) و کم رنگ شدن نوری (Phototendering).
پایداری پیگمنت های آلی و معدنی در برابر نور و روش اندازه گیری آن
همانگونه که میدانید پیگمنت ها به دو دسته آلی و معدنی تقسیم میشوند. اندازه پیگمنت های معدنی بزرگ و سطح این ذرات کوچک است. پایداری این پیگمنت ها در برابر نور از پایداری ضعیف و کم تا عالی متفاوت است. بر عکس اندازه ذرات پیگمنت های آلی کوچک اما سطح آنها زیاد است و در طیف گسترده ضعیف تا بسیار خوب از نظر پایداری در برابر نور تغییر می کنند. کربن سیاه بالاترین کدورت را بین کلیه پیگمنت ها دارد و پیگمنتی معدنی است که در برابر نور کاملاً با ثبات و دائمی است.
برخی از سازمان ها شاخصه ایی را برای رتبه بندی ثبات نوری پیگمنت ها و مواد تدوین کرده اند. معمولاً آزمایشات در نور طبیعی کنترل شده یا نور ایجاد شده توسط لامپ قوس زنون انجام می شود و پیگمنت ها در معرض این نورها قرار می گیرند. جوهرها، آبرنگ ها، پاستل ها و مداد رنگی ها به خصوص در برابر رنگ باختن در نور حساس هستند، بنابراین در این محصولات انتخاب پیگمنت مقاوم در برابر نور بسیار مهم است.
رتبه بندی پشم آبی (Blue Wool Scale)، رتبه بندی خاکستری (Grey Scale) و رتبه بندی کمیته فنی وابسته به انجمن ASTM (American Society for Testing and Materials) شناخته شده ترین شاخص ها برای تعیین میزان ثبات نوری پیگمنت ها و رنگ ها هستند. در رتبه بندی پشم آبی (BWS) میزان مقاومت دای ها، پیگمنت ها و مواد به 8 رتبه تقسیم شده است. رتبه 1 به پیگمنت بسیار ضعیف در برابر نور و رتبه 8 به پیگمنتی با ثبات نوری بسیار عالی مربوط است. در رتبه بندی خاکستری (GS) میزان ثبات نوری بین 1 تا 5 قرار دارد؛ 1 خیلی ضعیف و 5 بسیار عالی است. در مقیاس ASTM رتبه بندی I-V است. I بیشترین و V ضعیف ترین ثبات نوری را به خود اختصاص داده است. در حقیقت ثبات نوری پیگمنت ها به قدرت تابش خورشید و به پیروی از آن به موقعیت جغرافیایی، فصل و زاویه تابش وابسته است که برای رتبهبندی ثبات نوری پیگمنت ها تحت این شرایط استانداردهایی تعریف شده است.
