A resistência à luz é uma propriedade de um corante, como corante ou pigmento, que descreve a resistência ao desbotamento quando exposto à luz. Os corantes e pigmentos são utilizados, por exemplo, no tingimento de tecidos, plásticos ou outros materiais e na fabricação de tintas ou tintas de impressão.
O branqueamento da cor é causado pelo impacto da radiação eletromagnética na estrutura química das moléculas dando a cor do sujeito. A parte de uma molécula responsável por sua cor é chamada de cromóforo.
A luz que encontra uma superfície pintada pode alterar ou romper as ligações químicas do pigmento, fazendo com que as cores descolorem ou mudem em um processo conhecido como fotodegradação. Dizem que os materiais que resistem a esse efeito são resistentes à luz. O espectro eletromagnético do sol contém comprimentos de onda de ondas gama a ondas de rádio. A alta energia da radiação ultravioleta, em particular, acelera o desbotamento do corante.
A energia dos fótons da radiação UVA que não é absorvida pelo ozônio atmosférico excede a energia de dissociação da ligação simples carbono-carbono, resultando na clivagem da ligação e desbotamento da cor. Os corantes inorgânicos são considerados mais resistentes à luz do que os corantes orgânicos. Os corantes negros são geralmente considerados os mais resistentes à luz.
A resistência à luz é medida expondo uma amostra a uma fonte de luz por um período de tempo predefinido e, em seguida, comparando-a com uma amostra não exposta.
Processos químicos
Durante o desbotamento, as moléculas de corantes passam por vários processos químicos que resultam em desbotamento.
Quando um fotão UV reage com uma molécula que actua como corante, a molécula é excitada a partir do estado fundamental para um estado excitado. A molécula excitada é altamente reativa e instável. Durante a extinção da molécula do estado excitado para o estado fundamental, o oxigênio tripleto atmosférico reage com a molécula de corante para formar oxigênio singleto e radical de oxigênio superóxido. O átomo de oxigênio e o radical superóxido resultante da reação são altamente reativos e capazes de destruir os corantes.
Fotólise
A fotólise, isto é, a decomposição fotoquímica é uma reação química em que o composto é decomposto pelos fótons. Essa decomposição ocorre quando um fóton de energia suficiente encontra uma molécula de corante ligada a uma energia de dissociação adequada. A reação causa clivagem homolítica no sistema cromóforico resultando no desbotamento do corante.
Foto-oxidação
Foto-oxidação, isto é, oxidação fotoquímica. Uma molécula de corante, quando excitada por um fóton de energia suficiente, sofre um processo de oxidação. No processo, o sistema cromofórico da molécula de corante reage com o oxigênio atmosférico para formar um sistema não-cromóforico, resultando em desbotamento. Os corantes que contêm um grupo carbonilo como o cromóforo são particularmente vulneráveis à oxidação.
Fotorredução
Foto-redução, isto é, redução fotoquímica. Uma molécula de corante com ligação dupla insaturada (típica a alcenos) ou ligação tripla (típica de alcinos) atuando como um cromóforo sofre redução na presença de hidrogênio e fótons de energia suficiente, formando um sistema cromofórico saturado. A saturação reduz o comprimento do sistema cromóforo, resultando no desbotamento do corante.
Fotossensibilização
Fotossensibilização, ou seja, sensibilização fotoquímica. A exposição de material celulósico tingido, como fibras à base de plantas, à luz solar permite que os corantes removam o hidrogênio da celulose, resultando na foto-redução no substrato celulósico. Simultaneamente, o corante sofrerá oxidação na presença do oxigênio atmosférico, resultando na foto-oxidação do corante. Esses processos resultam em desbotamento do corante e perda de resistência do substrato.
Phototendering
Phototendering, ou seja, licitação fotoquímica. Como resultado da luz UV, o material do substrato fornece hidrogênio às moléculas colantes, reduzindo a molécula de corante. Quando o hidrogênio é removido, o material sofre oxidação.
Padrões e escalas de medida
Algumas organizações publicam padrões para classificar a resistência à luz de pigmentos e materiais. O teste é feito tipicamente pela exposição controlada à luz solar, ou à luz artificial gerada por uma lâmpada de arco de xenônio. Aquarelas, tintas, pastéis e lápis de cor são particularmente suscetíveis ao desbotamento com o passar do tempo, portanto, a escolha de pigmentos resistentes à luz é especialmente importante nesses meios.
As escalas mais conhecidas que medem a resistência à luz são a Escala de Lã Azul, a Escala de cinza e a escala definida pela ASTM (American Standard Test Measure). Na escala de lã azul, a resistência à luz é classificada entre 1 e 8. 1 sendo muito pobre e 8 sendo excelente resistência à luz. Na escala de cinza, a resistência à luz é classificada entre 1 e 5. 1 sendo muito pobre e 5 sendo excelente resistência à luz. Na escala ASTM, a resistência à luz é classificada entre IV.Eu é excelente resistência à luz e corresponde a classificações de 7 a 8 na escala de lã azul. V é muito pouco resistente à luz e corresponde à classificação 1 da escala de lã azul.
A resistência real à luz depende da força da radiação do sol, portanto a resistência à luz é relativa à localização geográfica, estação e direção da exposição. A tabela a seguir relaciona as relações sugestivas das classificações de resistência à luz em diferentes escalas de medida e a relação relativa ao tempo sob luz solar direta e condições normais de exibição: longe de uma janela, sob luz solar indireta e devidamente enquadrada atrás de um vidro protetor UV.
| Descrição | Medir balanças | Exposição direta | Condições normais de exibição | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Classificação de lã azul | Classificação ASTM | verão | Inverno | ||
| Pouca resistência à luz | 1 | V | menos de 2 anos | ||
| Má luz | 2 | IV | 2 a 15 anos | ||
| 3 | 4 a 8 dias | 2 a 4 semanas | |||
| Fair lightnessness | 4 | III | 2 a 3 semanas | 2 a 3 meses | 15 a 50 anos |
| 5 | 3 a 5 semanas | 4 a 5 meses | |||
| Muito boa resistência à luz | 6 | II | 6 a 8 semanas | 5 a 6 meses | 50 a 100 anos |
| Excelente resistência à luz | 7 | I | 3 a 4 meses | 7 a 9 meses | mais de 100 anos |
Procedimento de teste
A quantidade relativa de desvanecimento pode ser medida e estudada usando tiras de teste padrão. No fluxo de trabalho do teste Blue Wool, um conjunto de tarja de referência deve ser armazenado protegido de qualquer exposição de luz. Simultaneamente com amostras, outro conjunto de fitas de teste equivalente é exposto sob a fonte de luz definida no padrão. Por exemplo, se a resistência à luz do corante for indicada como 5 na escala de lã azul, pode-se esperar que ela desbote uma quantidade semelhante à da tira 5 no conjunto de fitas de teste de lã azul. A realização do teste pode ser confirmada comparando o conjunto de fitas de teste com o conjunto de referência armazenado protegido da luz.
Na indústria gráfica
Em tintas de impressão, principalmente pigmentos orgânicos são usados, então a mudança ou o branqueamento da cor de um produto de impressão devido à presença da luz UV é geralmente apenas uma questão de tempo. O uso dos pigmentos orgânicos justifica-se especialmente pelo preço barato comparado aos pigmentos inorgânicos. O tamanho de partícula dos pigmentos inorgânicos é frequentemente maior do que nos pigmentos orgânicos, portanto todos os pigmentos inorgânicos não são adequados para serem utilizados na impressão em offset.
Na impressão de tela, o tamanho de partícula do pigmento não é um fator limitante. Assim, é o método de impressão preferido para imprimir trabalhos de impressão que requerem extrema resistência à luz. Espessura dos efeitos da camada de tinta à resistência à luz da quantidade de pigmento depositada no substrato. A camada de tinta impressa pela impressão da tela é mais espessa do que a camada impressa na impressão em offset. Em outras palavras, contém mais pigmentos por área. Isso leva a uma melhor resistência à luz, embora a tinta de impressão usada em ambos os métodos seja baseada no mesmo pigmento.
Ao misturar as tintas de impressão, a resistência à luz da tinta, sendo mais fraca pela sua resistência à luz, define a resistência à luz de toda a cor. O desbotamento de um dos pigmentos leva a mudança de tom em direção ao componente com melhor resistência à luz. Se for necessário que haja algo visível na impressão, mesmo que seu pigmento dominante se desvanece, uma pequena quantidade de pigmento com excelente resistência à luz pode ser misturada com ele.