Выцветание краски

Выцветание краски

ВЫЦВЕТАНИЕ КРАСОК, изменение цвета красок при действии на них лучей солнца или вообще лучистой энергии, причем в большинстве случаев цвет красок делается менее насыщенным, более белесоватым. Громадное большинство красок органического происхождения выцветает на солнечном свету в течение нескольких месяцев, недель или даже часов; краска при этом резко изменяет свой цвет. Это можно легко заметить, если выставить на солнечный свет полоски окрашенной бумаги, наполовину закрыв их непроницаемым для лучей экраном.

Среди органических красок есть такие, которые показывают чрезвычайно быстрое выцветание, приближающееся к процессу, наблюдаемому при фотографировании. К таким краскам принадлежат: цианин, ортохром, пинахром, пинавердол, пинацианол и дицианин. Благодаря своей способности легко выцветать эти краски могут служить сенсибилизаторами для фотографических процессов. Металлические краски гораздо более стойки, и только немногие из них изменяют свой цвет на свету; к последним принадлежат некоторые соединения железа. Большинство неорганических красок являются стойкими соединениями, и изменения цвета в них не зависят от фотохимического процесса.

Одним из удобных методов для получения выцветания красок, как в видимой части спектра, так и в части ультрафиолетовой является исследование их в прозрачных средах (коллодий, желатина, спирт, вода, сахарные растворы), причем выцветание красок исследуется либо оптически (спектрофотометрически) либо фотографически. Выцветание красок, осажденных на волокне, можно изучать по спектру отражения этих красок; этот способ, как и способ прозрачных сред, дает весьма точные результаты.

Изучение фотохимического процесса в красках показывает, что если вещество имеет простую полосу поглощения, без вторичных максимумов, то разложение происходит пропорционально количеству поглощенной энергии Е, и изменение концентрации вещества с выражается формулой: —dc/dt = αE, где α - постоянная. Если полоса поглощения будет сложной, состоящей из нескольких налегающих друг на друга полос, то скорость выцветания в каждой полосе может быть различна, и таким образом можно получить весьма сложный эффект от действия лучистой энергии.

Выцветание в большинстве случаев является процессом, зависящим от окисления красок; это можно доказать, пропуская кислород над освещенной и выцветающей краской. В результате такого выцветания образуются углекислота и вода. Т. о. здесь происходит процесс медленного окисления. При разложении краска дает стойкие продукты, не превращающиеся обратно в первоначальное красящееся вещество. Подобный процесс окисления встречается у преобладающего числа органических красителей. Выцветание красок является процессом, сильно зависящим от среды, в которой краска помещена. Так, например, если мы растворим цианин в коллодии, обольем полученной смесью стекло и получим тонкую, прозрачную, окрашенную пленку, то такая пленка сохраняется без изменения в течение многих месяцев в темноте, но на свету коллодионная окрашенная пленка быстро изменяет свой цвет, давая быстрое выцветание. Если приготовить спиртовой раствор того же цианина, то такой раствор, имея ту же полосу поглощения в спектре,- как твердая коллодионная пленка, практически не выцветает, - во всяком случае выцветание его во много раз медленнее, чем в твердом коллодии. Прибавление к спирту коллодия вызывает небольшое изменение скорости реакции; но достаточно прибавления небольшого количества азотной кислоты или продуктов фотохимической реакции, чтобы реакция пошла с значительной скоростью. Таким образом среда оказывает огромное влияние на самый процесс выцветания красок.

Влияние кислорода окружающей среды или кислорода, поглощенного слоем растворителя краски, весьма значительно; при наблюдении окисления краски, расположенной в виде тонкого слоя на неорганической подкладке (стекло, кварц) и в присутствии кислорода, легко заметить, что уменьшение количества кислорода над краской замедляет процесс и, при концентрации кислорода, практически равной нулю (при давлении в 0,001 мм ртутного столба), процесс останавливается. Совершенно другая картина наблюдается в том случае, если краска находится в органической среде, которая может легко отдавать свой кислород, производя окисление краски. Такой средой является, например, коллодий. В этом случае процесс в абсолютной пустоте продолжается за счет кислорода среды, в которой растворена краска, и краска продолжает выцветать при давлениях, меньших 0,001 мм. У вышеуказанной группы красок процесс выцветания представляется в достаточной мере простым, причем явление выцветания иногда сопровождается вторичными реакциями, зависящими от присутствия среды.

Все описанные выше процессы выцветания красок являются процессами необратимыми. Особняком стоят некоторые краски, которые показывают реакцию гораздо более сложного характера. К таким краскам принадлежит, например, метиленовая синька (Methylenblau). Если поместить эту краску в виде окрашенной желатинной пленки на свет, то происходит побеление пленки; в темноте пластинка снова приобретает свой прежний цвет. Т. о. может казаться на первый взгляд, что здесь происходит обратимая фотохимическая реакция, на самом же деле ее нет. Если исследовать точным способом спектр пленки до выцветания, после выцветания и после восстановления продуктов на воздухе, то можно заметить, что в крайних красных лучах получается изменение поглощения после восстановления краски; в большей же части спектра поглощение метиленовой синьки и продуктов ее восстановления получается одинаковое. Если устранять кислород, заклеивая слой краски стеклянной пластинкой при помощи канадского бальзама, то можно видеть, что под закрытой частью выцветание метиленовой синьки происходит быстрее, чем в части открытой.

Наконец, надо отметить, что существуют краски, которые могут обнаруживать изменение цвета на свету в атмосфере водорода и которые т. о. показывают явления восстановления при действии света. Путем восстановления можно получить из некоторых красок их, так называемые бесцветные основания - лейкобазы. Достаточно легко получаются лейкобазы для метиленовой синьки. При действии кислорода воздуха лейкобазы чрезвычайно легко переходят опять в краску; поэтому их приходится держать в атмосфере угольной кислоты в запаянных сосудах. В общем случае получение такой лейкобазы фотохимическим путем невозможно, и для этой цели применяется обычный процесс восстановления. Только у красок, указанных выше, можно получить продукты их восстановления фотохимическим путем.

Совершенно так же, как видимый спектр, действуют на краски ультрафиолетовые лучи, причем в некоторых случаях, при действии определенной группы волн, получается более сложный процесс. В самом деле, можно показать, что краски легко изменяются под влиянием озона - озон оказывается сильно белящим веществом. Как известно, ультрафиолетовые лучи с длиной волны короче 200 mμ (вероятно, около 193 mμ) вызывают образование озона, а с длиной волны от 209 до 287 mμ - разрушение озона; поэтому, действуя определенным комплексом ультрафиолетовых лучей (короче 200 mμ) на краску, мы вызываем процессы двоякого рода: 1) сама краска может разложиться под влиянием ультрафиолетовых лучей и 2) образующимся в ультрафиолетовом спектре озоном можно вызвать белящее действие.

Изучение выцветания красок в лучах Рентгена показывает, что если эти процессы и существуют, то являются совершенно ничтожными, и попытка произвести выцветание красок в течение нескольких часов не дает никакого эффекта. Отсутствие эффекта получается и при действии лучей радия на чистые краски.

Из сказанного вытекает целый ряд практических приемов для защиты предметов от выцветания. Прежде всего, нужно устранить попадание прямых солнечных лучей на легко выцветающие предметы; для этого такие предметы приходится или совершенно защищать от лучей света, гл. обр. летом, или стараться отфильтровать сильно действующие на краски ультрафиолетовые лучи, вызывающие образование озона. Отфильтровывание легче всего производится при помощи стекол. Т. о. застекление картин, нарисованных акварелью или масляными красками, в состав которых входят анилиновые краски, может предохранить их от выцветания. Способность красок легко выцветать является основанием для применения их в фотографии. Как известно, фотографическая пластинка чувствительна гл. обр. к синим и фиолетовым лучам и мало чувствительна к лучам красным, желтым и зеленым. Чтобы сделать фотографическую пластинку чувствительной к соответствующим частям спектра, ее прокрашивают некоторыми легко разлагающимися красками, и тогда пластинка делается фотохимически чувствительной в той области, в которой имеются полосы поглощения красок. Так, прокрашивая пластинку цианином, мы можем сделать ее чувствительной для красных, желтых и зеленых лучей. Этот процесс сенсибилизации имеет огромное практическое значение как в технике, так и в явлениях природы вообще: процесс нашего зрения, процесс ассимиляции углерода растением являются своеобразными процессами сенсибилизации. Применяя комбинацию нескольких красок, имеющих поглощение в разных частях спектра, можно получить такую смесь, которая при действии света будет давать цветные отпечатки, - на этом основан способ т. н. фотографии через выцветание. Одной из трудных задач этого способа является фиксирование полученного изображения без изменения окраски, которую первоначально имело полученное через выцветание изображение. Этот способ цветной фотографии развит в целом ряде работ и, несомненно, представляет очень большой практический интерес.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 4 - 1928 г.