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Pigment-farbstoffe
Lacke
Farb-fotographie
Inhalt
Farbfotographie Aufbau Analogkamera Prozess im Film Entwicklung Vom Negativ zum Positiv Farbige Fotos
Pigmentfarbstoffe Lacke
Aufbau Analogkamera
Aufbau Analogkamera
Fotografischer Prozess
Film: Silberhalogenkristalle auf Gelatineschicht
Einstrahlung von Licht:
einige Silberionen können im Gitter wandern
Absorbtion von Photonen: Elektron wird vom Valenz- ins Leiterband angeregt (Photoelektron)
+ 2-
Erklärung Bändermodell
vom Bohr’schen Atommodell zum Bändermodell
Erklärung Bändermodell
Valenzband: letztes besetztes Energieband Leiterband: nächst höheres Band Abstand zw.
Bändern: Bandlücke (je kleiner desto leitender)
Leiter: Valenzband nicht voll besetzt
Fotografischer Prozess
Film: Silberhalogenkristalle auf Gelatineschicht
Einstrahlung von Licht:
einige Silberionen können im Gitter wandern Absorbtion von Photonen: Elektron wird vom
Valenz- ins Leiterband angeregt (Photoelektron)
+ 2-
Photoelektron kann sich auf Leiterband frei bewegen
reagieren mit Silberionen
Fotografischer Prozess
schnelle Rückreaktion Oberfläche der Silberhalogenitkristalle
(AgX) behandelt, sodass Ag2 an ihrer Oberfläche haften
Reifkeime Entstehung von Ag-Clustern
Cluster mit 4 oder mehr Ag-Atomen: Latentbildkeime
Spektrale Sensibilisierung
Absorbtion nur bei Energie, die der der Bandlücke entspricht
bei AgBr: 2,6eV E = h*(c/λ ) Absorbtion von λ <480nm (blau bis UV)
sichtbares Spektrum: ca. 400-700nm Belichtung von AgX reicht nicht aus adsorbtion eines Sensibilisatormolekül
an AgX-Oberfläche
Spektrale Sensibilisierung
Sensibilisator: benötigt geringere Anregungsenergie absorbiert auch höhere λ
Photoelektron des Sensibilisators geht in Leiterband des AgX-Kristalls über
Erzeugung von Latentbildkeimen
Entwicklung
Latentbildkeime werden sichtbar gemacht
Latenzkeime oxidieren Entwicklerflüssigkeit
Entwicklerkation wird zu Farbstoffmolekül
damit nicht auch AgX-Kristalle (ohne Latentbildkeime) angegriffen werden rechtzeitiger chemischer Stopp der Reaktion
Entwicklung
Mechanismus
anodischer Teilprozess:Entwickler wird von Latenzkeim oxidiert
kathodischer Teilprozess:Elektronen neutralisieren Silberionen
Entstehung von Farbstoff durch Reaktion mit Kuppler
Fixieren
Film enthält noch AgX-Kristalle kann noch nicht ans Tageslicht
Kristalle werden in Natriumthiosulfat abreagiert zu Kompleysalt
Komplexsalz kann mit Wasser abgewaschen werden
Erstellen eines Positivs
Negativ: enthält Farbstoff an beleuchteten Stellen
an beleuchteten Stellen dunkel und umgekehrt
Negativ wird auf Lichtempfindliches Papier gelegt
Papier wird durch Negativ belichtet an dunklen Stellen des Negativs
schwache Belichtung Positiv hell schwarz-weiß-Bild
Negative für Farbfotografie
Film mit 3 Schichten für die 3 subtraktiven Grundfarben (yellow, magenta, cyan)
je nach Wellenlänge oxidieren die AgX-Kristalle in einer anderen Schicht
Farbige Positive
auch auf dem Trägermaterial werden unterschiedliche lichtempfindliche Schichten aufgebracht
Schichten: Rot-, Grün- und Blauempfindlich
Belichtung durch Negativ Farbiges Bild
Inhalt
Farbfotographie Pigmentfarbstoffe
Definition natürliche Vorkommen anorganische und organische Pigmente Effektpigmente Verwendungsbereiche Toxikologie
Lacke
Definition
Farbstoffe, die im Anwedungsmedium unlöslich sind
auch Substratfarben genannt farbgebende und farblose Komponenten
werden unlöslich miteinander verbunden Dispergierung: Farbpigmente werden auf
Dispergierungsmedium (“Trägermedium”) gleichmäßig verteilt
natürliche Vorkommen
Farbträger so gut wie aller pflanzlichen/tierischen Zellen/Oberflächen z.B. Haare, Feldern, Blätter, ...
Mangel an Pigmenten: Albinismus keine technische Verwendung natürlicher
Pigmente
anorganische Pigmente
reagieren nicht mit Sauerstoff resistent gegen Alterung
meist sehr hitzebeständig Verwendung in Porzellanmalerei
geringere Vielfalt als organische oft gesundheitlich bedenklich
(Schwermetallverbindungen)
organische Pigente
Bsp.: Hämoglobin (Blutfarbstoff), Indigo Leukoformen (nicht pigmentiert) werden
durch Oxidation zu Pigmentfarbstoffen synthetisch hergestellte Pigmente
Unterteilung in Azo- und Nichtazopigmente (Azopigmente: enthalten mind. eine -N=N- Gruppe)
Effektpigmente
Bronze- bzw Aluminiumpigment goldenes bzw. silbernes Schimmern Qualität hängt von Regelmäßigkeit und
Größe der Teilchen ab
Effektpigmente
Perlglanz- oder Interferenzpigmente Beschichtung mit mehreren sehr dünnen
Oxidschichten (ca. 100nm) Dünnschichtinterferenz
(Dünnschicht-)Interferenz
Aufspaltung des kontinuirlichen Spektrums in einzelne Wellenlängen (ähnlich wie beim Prisma)
Effektpigmente
Perlglanz- oder Interferenzpigmente Beschichtung mit mehreren sehr dünnen
Oxidschichten (ca. 100nm) Dünnschichtinterferenz Erzeugung von praktisch beliebigen
Farbnuance blickwinkelabhängige Farbe (“Farb-Flop”) Beispiele Interferenz: Holo-Geschenkband,
Luftballon, Schneekugel; an dünnen Schichten: Öllache, Seifenblase)
Effektpigmente
Leuchtpigmente Fluoreszenzpigmente für Tagleuchtfarben
(“Neonfarben”) Phosphorizierende Stoffe für
Nachtleuchtfarben
Fluoreszenz
durch Fluoreszenz kann UV-Licht sichtbar werden
kein Nachleuchten
Phosphoreszenz
Elektron verweilt bis zu mehrere Stunden in metastabilem Zustand Nachleuchten
Effektpigmente
Radiolumineszenspigmente Alpha- Betta- oder Röntgenstrahlung
(radioaktiv) regen Gas oder Beschichtung zum Leuchten an
Heute in Uhren, Amaturen: Tritium (Betastrahler)
Strahlung extrem schwach
Verwendungsbereich
Lacke, Anstrichfarben Druckerfarben Färbung von Kunststoffen Künstlerfarben, Buntstifte Textildruck Kosmetika
Toxikologie
aufgrund ihrer Unlöslichkeit weitestgehend unbedenklich
gesundheitliche bedenken wegen Staubcharakter
Verwendung mit Binde- und Lösemitteln toxikologische Wirkung dieser Stoffe
Inhalt
Farbfotographie Pigmentfarbstoffe Lacke
Begriffsklärung Zusammensetzung Bindemittel Lösungsmittel Additive Trocknung des Lacks
Was sind Lacke?
Beschichtungsstoffe bildet einen dünnen Film
Veredleung z.B. durch Farbe, Glanz, Lotuseffekt
Schutz des Untergruds z.B. vor Korrosion, Licht, Wärme
Zusammensetzung von Lacken
Bindemittel - Aufgabe
verbindet die einzelnen Bestandteile des Lacks
bewirkt Haftung von Lack auf Oberfläche
Bindemittel - Funktionsweise besteht aus (Kunst-)Harzen, Ölen oder
Kunststoffen Synthese von Kunstharzen:
Polymerisation Polymere
lange Ketten hohe intermolekulare Kräfte
Polymerisation
Verbindung der Monomere zu einem Polymer
Mechanismen: Polymerisation (anionisch, kathionisch, radikalisch), Polykondensatio, Polyaddition
Zusammensetzung von Lacken
Lösungsmittel - Aufgabe
Verdünnung, damit Lacke verarbeitet werden können
Geschwindigkeit der Verdunstung beim Trocknungsprozess beeinflusst Eigenschaften des Lacks
Beispiele: Benzine, Acetone, Wasser (oft Kombinationen)
Zusammensetzung von Lacken
Additive
Zusätze mit gewissen Eigenschaften Beispiele: Beschleuniger/Härter,
Korrosionsschutz
Trocknung des Lacks
Physikalische Trocknung
Verdunsten der Lösungsmittel führt zu “Verkleben” der Bindungsmittelketten durch Intermolekulare Kräfte
kann durch Lösemittel wieder verflüssigt werden
Dämpfe werden freiLösemittel
Chemische Vernetzung
erneute Vernetzung der langen Polymermoleküle Usachen:
Oxidation, Hitze Kalthärten von Zwei-Komponenten-Lack
Bindemittel
Härter
Quellen
Physikjornal, 12/2013 Spektrum der Wissenschaft, 12/2013 http://www.chemie.de/lexikon/Pigment.h
tml http://daten.didaktikchemie.uni-bayreut
h.de/umat/fluoreszenz/fluoreszenz.htm http://me-lrt.de/atome-hulle-und-kern http://www.chemiedidaktik.uni-wupperta
l.de/material/gestaltungs_technik/6_lacke.pdf
http://www.kunststoff-schweiz.ch/html/kationische_polymerisation.html
http://de.wikipedia.org/wiki/Lumineszenz http://www.photovoltaiksolarstrom.de/ph
otovoltaiklexikon/leitungsband-und-valenzband
http://daten.didaktikchemie.uni-bayreuth.de/umat/farbfotografie/farbfoto.htm
Bildquellen
http://static.cosmiq.de/data/de/3dc/36/3dc3612e9345561ffe892a1ec33253a4_1_orig.jpg
http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ph/14/ep/einfuehrung/wellenoptik/bilder/sk10_1.png
http://1.bp.blogspot.com/-1UgWDv76CIs/TuJ3e3iD3SI/AAAAAAAAFQM/FjIWu-GVFvc/s1600/DSCI4371.JPG
http://www.stempelfeld.de/Fluchtwegschild-im-Dunkeln.jpg
http://watch-wiki.org/images/thumb/1/18/GO_Senator_Navigator_Ewiger_Kalender_4.jpg/180px-GO_Senator_Navigator_Ewiger_Kalender_4.jpg
http://referate.mezdata.de/sj2009/dslr_sinan-saglam/res-wiki/slr1.jpg
http://www.buecherundbilder.de/images/einaeugige-slr.jpg
http://www.photovoltaiksolarstrom.de/wp-content/uploads/2012/09/entstehung_energieb%C3%A4nder.gif
http://www.halbleiter.org/img/grundlagen/leiter/potentialtoepfe.gif
http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/11/aac/vorlesung/kap_2/kap2_6/grafik/e_level.gif
Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!
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