DE2940331B1 - Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten

Info

Publication number
DE2940331B1
DE2940331B1 DE19792940331 DE2940331A DE2940331B1 DE 2940331 B1 DE2940331 B1 DE 2940331B1 DE 19792940331 DE19792940331 DE 19792940331 DE 2940331 A DE2940331 A DE 2940331A DE 2940331 B1 DE2940331 B1 DE 2940331B1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radiation
absorption edge
pigment
pigments
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19792940331
Other languages
English (en)
Inventor
Guenther Dr Kaempf
Aloys Dr Klaeren
Wolfgang Dr Papenroth
Helmut Dr Schmid
Hans-Georg Dr Voelz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heraeus Industrietechnik GmbH
Original Assignee
Original Hanau Heraeus GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Original Hanau Heraeus GmbH filed Critical Original Hanau Heraeus GmbH
Priority to DE19792940331 priority Critical patent/DE2940331B1/de
Priority to GB8032041A priority patent/GB2060180A/en
Priority to FR8021234A priority patent/FR2466769A1/fr
Priority to JP13922880A priority patent/JPS56107134A/ja
Publication of DE2940331B1 publication Critical patent/DE2940331B1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/004—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light to light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/32—Paints; Inks

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivität von in Kunststoffen bzw. Beschichtungsstoffen eingearbeiteten organischen oder anorganischen Pigmenten durch Bestrahlung von Proben mit Licht eines eingeschränkten Spektralbereiches in Testkammern unter festgelegten Klimabedingungen und Messung der Strahlungsmenge. Die Beurteilung des durch die Fotoaktivität bewirkten Materialabbaus kann nach bekannten Methoden erfolgen.
Pigmentierte Kunststoffe und pigmentierte Beschichtungsstoffe*) (z. B. Anstrichstoffe, Lackierungen) sind bei technischen Gebrauchsgegenständen des täglichen Lebens (z. B. Autolackierungen, Gebäudeanstriche, eingefärbte Kunststoffteile im Bausektor u.a.) von großer Bedeutung. Die meisten dieser Gegenstände sind den Einflüssen der Atmosphäre (Sonnenlicht, Feuchtigkeit) ausgesetzt Wegen dieser atmosphärischen Einflüsse kommt es nach kürzerer oder längerer Zeit zu Schädigungen; anfangs äußern sie sich in einem Verlust des Oberflächenglanzes, später in einem meßbaren Materialabbau. Bei den Titandioxidpigmente oder anorganische Weißpigmente enthaltenden Systemen wird dieser Abbau als Kreidung bezeichnet.
Es ist verständlich, daß pigmentierte Systeme mit hoher Wetterbeständigkeit entwickelt werden sollen. Das hat zur Voraussetzung, daß die Wetterbeständigkeit von pigmentierten Systemen bestimmt werden muß. Neben der sogenannten Freibewitterung werden vorwiegend Kurzbewitterungsgeräte wegen ihrer zeitraffenden Arbeitsweise eingesetzt. Bei Kurzbewitterungsversuchen interessiert einerseits die Fotoaktivität der Pigmente, zum anderen der reine Bindemittel- bzw. Kunststoffabbau durch den kurzwelligen Teil der auftreffenden Strahlung (sog. UV-Degradation). Unter der Fotoaktivität der Pigmente werden allgemein fotochemische Prozesse an der Pigmentoberfläche verstanden, die über die Erzeugung radikalischer Folgeprodukte zu einem Abbau der die Pigmentteilchen umgebenden Polymermatrix führen.
Kommerzielle Kurzbewitterungsgeräte besitzen als Strahlungsqueilen entweder Xenon-Hochdruckstrahler oder Kohlebogenstrahler. Diese Strahler emittieren ein sonnenlichtähnliches Spektrum, das jedoch im UV-Gebiet eine höhere und zu kürzeren Wellenlängen verschobene Emission gegenüber der normalen Globalstrahlung aufweist. Werden spezielle UV-Filter vorgeschaltet, kann das Strahlerspektrum dem Spektrum des Sonnenlichtes (sogenannte Globalstrahlung) angeglichen werden (Normallichtart D 65). Während der Strahlung werden die Proben nach einem bestimmten Zeitprograirm beregnet bzw. betaut Bei manchen Geräten erfolgt die Bestrahlung auch unter Einschaltung zyklischer Dunkelpausen. Durch hohen Luftdurchlaß wird gewährleistet, daß die Probentemperatur (Schwarztafeltemperatur) bestimmte Werte nicht überschreitet.
Eine exakte Bestimmung der Fotoaktivität von Pigmenten, wie sie für eine gezielte Entwicklung
*) Im folgenden Text wird als Sammelbegriff für pigmentierte Kunststoffe und Beschichtungssloffe der Ausdruck »pigmentierte Systeme« verwendet
ORIGINAL INSPECTED
verbesserter Produkte notwendig ist, ist jedoch bisher mit den bekannten Kurzbewitterungsgeräten aus mehreren Gründen nicht erreichbar:
Bei der Bewitterung pigmentierter Systeme laufen zwei Vorgänge nebeneinander ab: Es kommt wegen der Wechselwirkung Pigment/Bindemittel bzw. Pigment/ Kunststoff zu einem Abbau in Pigmentnähe (Fotoaktivität der Pigmente) und daneben zu einem Abbau der reinen Polymermatrix durch den kurzwelligen Teil der auftreffenden Strahlung (sog. UV-Degradation). Zur quantitativen Erfassung des Abbauverhaltens bedient man sich der Glanzmessung, des sog. Kempf-Stempel-Tests nach DIN 53 159 oder der Klebebandmethode nach DIN 53 223. Damit wird der Gesamtabbau der Probe, nicht jedoch der durch die Fotoaktivität der Pigmente allein hervorgerufene Abbau erfaßt. Der Anteil der UV-Degradation kann den Wechselwirkungsanteil um ein Vielfaches übersteigen; eine Direktbestimmung der Fotoaktivität des Pigmentes ohne Verfälschung durch den meist stärkeren Abbau durch UV-Degradation ist so nicht möglich.
Zur Verkürzung der Prüfzeit werden durch Einbau spezieller Filter die Proben mit einem gegenüber der Globalstrahlung erhöhtem UV-Anteil bestrahlt. So wird in zahlreichen Publikationen angegeben, daß zur Verkürzung der Bewitterungszeit ein Teil der üblichen Cores-D-Filter oder Pyrex-Filter durch Quarzscheiben ausgetauscht wurde. Dies bewirkt, daß die Proben mit Strahlungsanteilen kürzerer Wellenlänge, als sie in der Globalstrahlung vertreten sind, beaufschlagt werden. Dadurch wird entscheidend in den Ablauf der natürlichen Abbaureaktionen eingegriffen und der Abbau in Kurzbewitterungsgeräten kann sich erheblich vom natürlichen Abbau unterscheiden. Man weiß, daß zahlreiche Pigmente, die nach den Ergebnissen der Freibewitterung und der Kurzbewitterung (Bestrahlung mit Normenlichtart D 65) weniger Abbau als andere Pigmente im gleichen Polymeren zeigen, bei Bestrahlung mit erhöhtem UV-Anteil oft schlecher als die Pigmente der Vergleichsgruppe beurteilt werden müssen.
Um die Bewitterungszeiten zu verkürzen, werden teilweise Strahlungsquellen mit einer außerordentlich hohen Bestrahlungsdichte eingesetzt. Die hohe Strahlungsleistung ist mit entsprechend hohen Wärmebelastungen der Probe verknüpft; es kommt zu unerwünschten Effekten an der Probe (Versprödungserscheinungen, Rißbildung) und damit zu einem andersartigen Ablauf als bei der Freibewitterung.
In den kommerziellen Kurzbewitterungsgeräten werden die Proben nach der vorgegebenen Bewitterungszeit beurteilt Wegen dieser Meßtechnik — soweit man sich nicht auf reine Vergleichsmessungen innerhalb einer Probenserie beschränkt — kommt es zu einer starken Streuung der Meßergebnisse, da bei allen Strahlungsquellen eine zeitabhängige Änderung ihrer spektralen Verteilung und ihrer Intensität auftreten kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung der Fotoaktivität von in Kunststoffen bzw. Beschichtungsstoffen eingearbeiteten organischen oder anorganischen Pigmenten zu entwickeln, denen die oben beschriebenen Nachteile nicht anhaften. Es muß dabei die »wirksame« Gesamtstrahlungsmenge ermittelt und zur Beurteilung herangezogen werden können. Es muß sichergestellt sein, daß nur Prozesse, die sich auf die Fotoaktivität der Pigmente beziehen, angeregt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nach der Erfindung ist also zur Messung der Fotoaktivität von in Kunststoffen bzw. Beschichtungsstoffen eingearbeiteten organischen oder anorganischen Pigmenten nicht jedes pigmentierte System geeignet. Wesentlich ist auch wie der spektrale Bereich des eingestrahlten Lichtes im Hinblick auf die optischen Eigenschaften des Pigmentes und des Polymers liegt und daß als Dosierung für die Bewitterung die gemessene Strahlungsmenge in dem optimalen Bereich herangezogen wird. Die Notwendigkeit, bei der Bewitterung die Strahlungsmenge und nicht nur die Bestrahlungszeit zu messen, ist an sich bekannt Da jedoch bekannte Strahlungsmengenmesser nicht wartungsfrei über größere Zeitabstände betrieben werden konnten, setzte sich diese Messung in der Praxis nicht durch. Ein geeignetes Gerät zur Messung der Strahlungsmenge in Bewitterungsgeräten ist in der deutschen Anmeldung mit dem Aktenzeichen P 29 40 325.6 beschrieben. Auf diese Weise werden alle Änderungen in der Emission der Strahler berücksichtigt und man ist nicht wie bisher auf Erfahrungswerte angewiesen, nach welcher Zeit im Durchschnitt mit einer Verschlechterung der Emission zu rechnen ist und wo man, ehe der Strahler wirklich unbrauchbar geworden ist den Strahler vorsichtshalber erneuern muß.
In Zusammenhang mit der Zeichnung ist die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 beispielhafte Absorptionsspektren eines Pigmentes, eines Kantenfilters und eines Kunststoffes, sowie das Emissionsspektrum der Globalstrahlung,
Fig.2-5 rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von kurzbewitterten Proben.
Wenn von der Absorptionskante des Pigmentes oder des Bindemittels oder eines Kantenfilters die Rede ist so soll darunter eine für den jeweiligen Stoff typische Kenngröße verstanden werden. Bei den anorganischen Pigmenten aus der Gruppe der Fotohalbleiter (z. B. TiO2, ZnO, ZnS, CdS, CdSe u. a.) entspricht dieser Wert dem Abstand Valenz- zu Leitungsband. Bei manchen anorganischen Pigmenten (z. B. Manganblaupigmente) sowie bei vielen organischen Pigmenten zeigt aber das optische Absorptionsspektrum keine Kantenstruktur, sondern eine mehr oder weniger scharf ausgeprägte Glockenkurve (sog. Absorptionsbande(n)). In diesen Fällen sollte der spektrale Absorptionsbereich und — als charakteristische Kenngröße — die Wellenlänge des Wendepunktes λψρ auf der kurzwelligen Flanke der Absorptionsbande herangezogen werden. Die Größe λ wp kann auch zur Charakterisierung der Lage von Absorptionskanten verwendet werden; dabei entspricht λ wp dem Wellenlängenwert, bei welchem die Absorption auf die Hälfte abgesunken ist Im folgenden wird daher als Kenngröße zur Charakterisierung des spektralen Absorptionsverhaltens von Pigmenten, Kunststoffen, Bindemitteln und Kantenfiltern vorzugsweise die Größe λψρ angegeben. Da bei vielen Pigmenten die Kante sehr steil verläuft ändert sich der Zahlenwert nur wenig, wenn man auch hier anstelle der Wellenlänge der Kante die Wellenlänge des Wendepunktes λ wp angibt. Bei Kunststoffen verläuft die Kante weniger steil; deswegen wird bei dem erfindungsgemäßen Meßverfahren ein Kunststoff bevorzugt, dessen A wp-Wert um mindestens 20 nm, ganz bevorzugt um 40
bis 80 nm zu kürzeren Wellenlängen hin verschoben ist als der Anr-Wert des zu prüfenden Pigmentes. Durch Zwischenschalten eines Kantenfilters, dessen A wp-Wert, bevorzugt in der Mitte, zwischen den A wp- Werten des Pigmentes und des Polymeren liegt, wird erreicht, daß einerseits noch hinreichend Intensität in den für die Fotoaktivitätsprüfung »optimalen« Bereich um die Kante des Pigmentes und etwas zur kurzwelligen Seite hin fällt, der UV-Anteil der Strahlung aber so unterdrückt wird, daß eine UV-Degradation des Kunststoffes weitgehend verhindert wird, auch wenn dessen Kante weniger steil verläuft. Die maximale, auf die Globalstrahlung bezogene Absorption der Pigmente errechnet sich durch die Faltung der wellenlängenabhängigen Absorptionskurve der Pigmente A ß) mit der in diesem Wellenlängengebiet bekannten Strahlungsverteilung E(X), z. B. der Globalstrahlung (Normlichtart D 65 nach DIN 53 231; die spektrale Verteilung der sog. Tageslichtphase D 65 entspricht derjenigen der Globalstrahlung).
In der F i g. 1 ist der spektrale Verlauf der Absorption bei einem Pigment, einem Kantenfilter und einem Kunststoff eingezeichnet, ebenso das Emissionsspektrum der Globalstrahlung (D 65). Auf der Ordinate ist die Absorption bzw. Emission jeweils in relativen Einheiten abgegeben. Für das häufigste Weißpigment Titandioxid-Rutil liegt der Wert Xwp bei 405 nm (aus dem Abstand Valenz zu Leitungsband errechnet sich ein Wert für die Absorptionskante von 3,05 eV entsprechend einer Wellenlänge von 415 nm). Der Verlauf der Absorption ist mit (1) bezeichnet Aus dem Verlauf (2) des Absorptionsspektrums von Polycarbonat (Dicke 2 mm, ohne Zusätze), dessen A wp- Wert bei 310 nm liegt, sieht man, daß dieser Kunststoff zur Prüfung der Fotoaktivität von Rutil geeignet ist, weil die Kante hinreichend weit entfernt ist (rund 95 nm). In einem willkürlichen Koordinatenmaßstab ist außerdem die spektrale Energieverteilung der Globalstrahlung (Normlichtart D 65 nach CIE, E 1.3.1) als Kurve (3) eingezeichnet. Aus dem Verlauf des Emissionsspektrums (3) und des Absorptionsspektrums von Rutil (t) ergibt sich durch Faltung der wirksame Spektralbereich von Rutil/D 65. Dieser Bereich ist in F i g. 1 schraffiert und mit (4) bezeichnet. Nach der Erfindung wird durch ein Kantenfilter, die Intensität im Bereich der Absorptionskante des Bindemittels sehr klein, ohne daß die Intensität im Bereich der Absorptionskante des Pigmentes und in dem sich daran unmittelbar anschließenden kurzwelligen Teils zu sehr geschwächt wird. In diesem beispielhaften Fall wird ein Kantenfilter, dessen λ iw>·Wert bei 335 nm liegt, gezwählt; geeignet ist z. B. das Filter WG 335 der Fa. Schott & Gen, Mainz. Kurve (5) zeigt das normierte Absorptionsspektrum dieses Filters. Mit dem für dieses pigmentierte System optimalen Spektralbereich (6) von 410 bis etwa 350 nm wird die Fotoaktivität von Rutil in dem in F i g. 1 doppelt schraffierten Spektralbereich (6) angeregt und kann einwandfrei gemessen werden, ohne durch den Abbau des Kunststoffes durch UV-Degradation gestört zu werden.
In den üblichen kommerziellen Kurzbewitterungsgeräten, die vorwiegend mit Xinonhochdruckstrahlern oder Kohlebogenstrahlern ausgerüstet sind, ist der Einsatz geeigneter Kantenfilter sinnvoll. Eine zusätzliche Einschaltung von Wärmeschutzfiltern kann zu einer Reduzierung der Temperaturbelastung der Proben führen. Ganz besonders geeignet sind Filter, die gleichzeitig als UV-Kantenfilter und als Wärmeschutzfilter (Infrarotfilter) wirken. Als Beispiel sei hier ein Filter erwähnt, das Wärmestrahlen mit Wellenlängen > 700 nm weitgehend reflektiert und eine Absorptionsbande im UV bei %wp ca. 350 nm besitzt Besonders
s empfehlenswert ist aber auch der Einsatz von Quecksilberhochdruckstrahlern, da diese bei hoher Strahlungsleistung im UV -A+B-Spektralgebiet eine relativ niedrige Emission im langwelligen Spektralgebiet (Wärmestrahlung) aufweisen. Damit besteht die
ίο Möglichkeit, besonders leistungsstarke Quecksilberstrahler einzusetzen, und damit gegenüber den herkömmlichen Kurzbewitterungsgeräten zu wesentlich verkürzten Bewitterungszeiten ohne schädliche thermische Beeinflussung der Proben zu kommen.
Werden fotoaktinische Strahler (sog. Schwarzlichtlampen mit geeigneter spektraler Emission) benutzt, so kann der Einsatz von Kantenfiltern entfallen; eine geeignete spektrale Emission liegt dann vor, wenn die Absorptionskante des zu prüfenden Pigmentes in das Emissionsgebiet fällt und gleichzeitig die Absorptionskante der Polymermatrix (Kunststoff bzw. Bindemitte}) nicht mehr in das Emissionsspektrum des fotoaktini: sehen Strahlers fällt. Damit wird sichergestellt, daß die Polymermatrix keine oder nur sehr wenig Strahlungsenergie absorbiert wodurch der Direktabbau der Polymermatrix (UV-Degradation) nahezu völlig vermieden wird.
Soll beispielsweise die Fotoaktivität von Titandioxid-Rutil (Absorptionskante 415 nm) in einem kurzöligen Fettsäurealkydharz (X wp = 312 nm) oder in Polycarbonat (A wp - 310 nm) mit einem fotoaktinischen Strahler gemessen werden, so empfiehlt sich der Einsatz eines fotoaktinischen Strahlers, dessen spektrale Emission im Bereich 320 bis 415 nm liegt
Als geeignete Polymere sind besonders Kunststoffe und Bindemittel mit ausreichend kurzwelligen Absorptionskanten geeignet Beispiele für Kunststoffe: Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyamid-6, -66, -11, Polymethylmethacrylat Beispiele für Bindemittel: Lacke auf Basis Acrylharze, Alkydharze, gesättigte und ungesättigte Polyesterharze, Polyurethan- und Epoxidharze, Siliconharze, Harnstoff-, Melamin- und Phenolharze. Bei den Pigmenten ist das Titandioxid in seinen Modifikationen Anatas und Rutil das am häufigsten eingesetzte anorganische Pigment; jedoch können nach dem Verfahren in gleicher Weise auch andere anorganische Pigmente wie beispielsweise Eisenoxidrotpigmente, Eisenoxidgelbpigmente, Chromoxidpigmente, Cadmiumgelbpigmente, Cadmiumrotpig-
mente u. a. sowie auch organische Pigmente wie zum Beispiel Kupferphthalocyaninpigmente, Azopigmente u. a. geprüft werden.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen weiter erläutert.
Beispiel 1
Messung der Fotoaktivität eines anorganischen
Weißpigmentes (Titandioxid-Anatas)
Aus dem Bandabstand von 3,15 eV errechnet sich die Absorptionskante von Titandioxid-Anatas zu 385 nm. Bezogen auf die Globalstrahlung (D 65) ergibt sich der für die Fotoaktivität von Titandioxid-Anatas optima} wirksame Spektralbereich zu ca- 330 bis 385 nm. Als Kunststoff wird ein Polycarbonat aus 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan mit MW von 28 000 gewählt (Dicke 2 mm, ohne Zusätze); es erreicht 50% seiner Absorption bei λ wp " 310 nm. Die Pigmentierungshöhe mit einem
unbehandelten TiO2-Pigment der Anatas Modifikation beträgt 1,5 Gew.-%.
Nach einer Bewitterung mit einer Strahlungsmenge von ca. 90 kj cm-2 in einer Kurzbewitterungsapparatur mit Quecksilberhochdruckstrahlern zeigen die bewitterten Proben
— bei Vorschaltung der üblichen Filter (Dicke 2 mm, λ wp- 300 nm), vorwiegend Abbau des Bindemittels (UV-Degradation); aus der rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme erkennt man, daß die Pigmentteilchen auf der abgebauten Polycarbonatoberfläche liegen (F ig. 2a),
— bei Vorschaltung eines Kantenfilters, dessen kWp-Wert der Absorption bei 335 nm liegt nahezu reinen Abbau durch Fotodegradation der Pigmente; die meist bereits ausgewaschenden Pigmentteilchen liegen in tiefen Löchern der weitgehend unabgebauten Polycarbonatmatrix (F i g. 2b).
Zu einem nahezu gleichen Ergebnis gelangt man, wenn ein Kantenfilter vorgeschaltet wird, dessen λiw>-Wert bei 375nm liegt, wie dies Abb. 2c zeigt; wegen der geringeren aufgefallenen Strahlungsmenge ist der Abbau durch die Fotoaktivität der Pigmente gegenüber A b b. 2b etwas weniger weit fortgeschritten.
Beispiel 2
Messung der Fotoaktivität eines anorganischen Weißpigmentes (Titandioxid-Anatas)
Ein PoIyamid-6 der relativen Viskosität 2,8 bis 3, gemessen in Meta-Kresol bei einer Konzentration von g/l, ist mit 1,5 Gew.-% Titandioxid-Anatas pigmentiert Der X wp- Wert der Absorption vom Polyamid-6 (ohne UV-Absorber, Probendicke 2 mm) liegt um nm.
Nach der Bewitterung mit einer Strahlungsmenge von ca. 90 kj cm-2 in einer Kurzbewitterungsapparatur mit Quecksilberhochdruckstrahlern zeigen die Proben
— bei Vorschaltung der üblichen Filter (Dicke 2 mm, kwp — 300 nm) eine nahezu völlige Zerstörung der Oberfläche durch den UV-Abbau des Kunststoffes (F i g. 3a zeigt eine Übersichtsaufnahme, F i g. 3b ein Detail, aufgenommen mit einem Rasterelektronenmikroskop);
— bei Vorschaltung eines Kantenfilters der Dicke 2 mm mit kwp bei 375 nm reinen Abbau durch Fotodegradation, erkenntlich an den durch die Pigmentfotoaktivität erzeugten Löchern in der nahezu unabgebauten Polyamidmatrix (F i g. 3c zeigt eine REM-Übersichtsaufnahme, Fig.3d einen Ausschnitt daraus).
zur
Beispiel 3
Messung der Fotoaktivität eines anorganischen Buntpigmentes (Eisenoxidrotpigment)
Ein langöliges, lufttrocknendes Fettsäurealkydharz jr Herstellung von Malerlacken ist mit 5 VoL-% Eisenoxidrotpigment pigmentiert. Eisenoxidrotpigmente (α-Fe2O3) absorbieren Strahlung mit Wellenlängen > 540 nm völlig; der für eine eventuelle Fotoaktivität besonders wirksame Spektralbereich liegt zwischen ca. 400 und 540 nm. Der λ Wp-Wert des benutzten Alkydharzes liegt bei 346 nm.
Nach Bewitterung mit einer Strahlungsmenge von ca. 90 kj cm2 in einer Kurzbewitterungsapparatur zeigen die Proben
- bei Vorschaltung der üblichen Filter (A wp - 300 nm, Dicke 2 mm) einen starken Bindemittelabbau (UV-Degradation); die REM-Aufnahme in F i g. 4a zeigt Pigmentteilchen, die auf der stark abgebauten Lackoberfläche liegen;
- bei erfindungsgemäßer Vorschaltung von Kantenfiltern mit kwp-Werten > 350 nm keinen Abbau; die REM-Aufnahme in Fig.4b läßt erkennen, daß Eisenoxidrotpigmente praktisch fotoinaktiv sind (die in A b b. 4b erkennbaren vereinzelten Teilchen auf der Lackoberfläche rühren von Verunreinigungen her).
Dieses Beispiel zeigt besonders deutlich, daß bei der Abprüfung nach den herkömmlichen, z.B. nach DIN 53 231 genormten Kurzbewitterungsverfahren eine falsche bzw. zumindest unbrauchbare Aussage betreffend der Fotoaktivität von Eisenoxidrotpigmenten erhalten wird. Nur das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine eindeutige Aussage.
Beispiel 4
Messung der Fotoaktivität eines organischen Buntpigmentes
Ein langöliges, lufttrocknendes Fettsäurealkydharz zur Herstellung von Malerlacken ist mit 5 Vol.-% eines organischen Rotpigmentes (Monazopigment der Naphthol-AS-Reihe der Fa. Bayer AG) pigmentiert Dieses organische Pigment zeigt ein ähnliches Absorptionsspektrum wie das anorganische Eisenoxidrotpigment Auch hier wird bei einer Bewitterung in kommerziellen Kurzbewitterungsgeräten (Strahlungsmenge ca. 90 kj cm-2) nach dem bekannten Verfahren ein falsches Ergebnis erhalten; die REM-Aufnahme in Fig.5 zeigt einen starken Abbau, der jedoch vorwiegend durch die UV- Degradation des Bindemittels hervorgerufen wird; das organische Monazopigment ist dagegen nur äußerst wenig fotoaktiv, wie Kurzbewitterungsversüche unter Verwendung der in Beispiel 3 benutzten Kantenfilter zeigen.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
030151/367

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivität von in Kunststoffen bzw. Beschichtungsstoffen eingearbeiteten organischen oder anorganischen Pigmenten durch Bestrahlung von Proben mit Licht eines eingeschränkten Spektralbereichs in Testkammern unter festgelegten Klimabedingungen und Messung der Strahlungsmenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Fotoaktivität der Pigmente in einem Kunststoff bzw. Beschichtungsstoff vorgenommen wird, dessen Absorptionskante im Vergleich zur Absorptionskante des Pigmentes hinreichend weit zur kurzwelligen Seite hin verschoben ist, daß die Probe mit Licht bestrahlt wird, dessen Spektralbereich zur kurzwelligen Seite so begrenzt ist, daß im Bereich der Absorptionskante des Bindemittels die Intensität sehr klein, im Bereich der Absorptionskante des Pigmentes und in dem sich daran unmittelbar anschließenden kurzwelligen Teil die Intensität möglichst groß und der langwellige Anteil möglichst klein ist, und daß die Strahlungsmenge im Bereich der Absorptionskante des Pigmentes und in dem sich dann unmittelbar anschließenden kurzwelligen Teil während der gesamten Bestrahlung gemessen und die Dosierung der Bewitterung nach vorgewählten Strahlungsmengen vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben mit Licht bestrahlt werden, das durch ein Kantenfilter geführt wird, wobei die Absorptionskante des Kantenfilters zwischen der Absorptionskante des zu prüfenden Pigmentes und des ausgewählten Kunststoffes bzw. Beschichtungsstoffes liegt.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionskante des Kunststoffes bzw. Beschichtungsstoffes bezüglich der Absorptionskante des zu prüfenden Pigmentes mindestens 20 nm zur kürzeren Wellenlängenseite hin verschoben ist
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Proben mit Licht bestrahlt werden, das eine möglichst hohe Intensität in einem Spektralbereich hat, in den die Absorptionskante des Pigmentes fällt und noch ca. 20 nm zur kurzwelligen Seite hin reicht.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung in einem Quecksilberhochdruckstrahler erzeugt wird.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung in einer fotoaktinischen Lampe erzeugt wird.
7. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung durch ein Infrarotfilter geführt wird.
8. Verfahren zur Messung der Fotoaktivität von Titandioxidpigmenten nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Pigmente in einem Kunststoff vorgenommen wird, dessen Absorptionskante um 320 um oder im noch kurzwelligeren Bereich liegt, daß ein Kantenfilter zwischen Probe und Lichtquelle geschaltet wird, dessen Absorptionskante im Bereich 330 bis 375 nm liegt und die Strahlungsmenge zwischen 330 und 410 nm während der gesamten Bestrahlung gemessen und die Dosierung der Bewitterung nach vorgegebener Strahlungsmenge vorgenommen wird.
DE19792940331 1979-10-04 1979-10-04 Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten Ceased DE2940331B1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792940331 DE2940331B1 (de) 1979-10-04 1979-10-04 Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten
GB8032041A GB2060180A (en) 1979-10-04 1980-10-03 Method of measuring the photoactivity of pigments
FR8021234A FR2466769A1 (fr) 1979-10-04 1980-10-03 Procede de mesure de l'activite photochimique de pigments
JP13922880A JPS56107134A (en) 1979-10-04 1980-10-04 Method of measuring pigment photosensitivity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792940331 DE2940331B1 (de) 1979-10-04 1979-10-04 Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2940331B1 true DE2940331B1 (de) 1980-12-18

Family

ID=6082733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792940331 Ceased DE2940331B1 (de) 1979-10-04 1979-10-04 Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS56107134A (de)
DE (1) DE2940331B1 (de)
FR (1) FR2466769A1 (de)
GB (1) GB2060180A (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6984058B2 (en) * 2003-06-04 2006-01-10 3M Innovative Properties Company Optical filters comprising opacified portion
CA2564666A1 (en) * 2005-10-25 2007-04-25 F. Hoffmann-La Roche Ag Fluorescence spectroscopy in absorbing media
US9897551B2 (en) 2013-01-23 2018-02-20 Sabic Global Technologies B.V. Method for accelerated degradation of thermoplastics
US9557218B2 (en) 2013-01-23 2017-01-31 Sabic Global Technologies B.V. Method for determining degradation of thermoplastics
CN105899942B (zh) * 2014-01-23 2019-12-17 沙特基础工业全球技术公司 用于热塑性塑料加速老化的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB429792A (en) * 1934-02-09 1935-06-06 William Pollard Digby Improvements in apparatus for comparing the permanence of colour in pigments, dyes and the like
FR1077429A (fr) * 1952-05-20 1954-11-08 Basf Ag Procédé pour l'examen de la solidité à la lumière de teintures, peintures, etc.
US3366789A (en) * 1964-02-12 1968-01-30 American Cyanamid Co Calibration of ultraviolet radiation sources
US3426590A (en) * 1964-11-10 1969-02-11 Nagaichi Suga Apparatus for exposing samples to light
US3501942A (en) * 1967-02-01 1970-03-24 Du Pont Method for accelerating natural weathering of paint and other polymeric materials
DE1598468B2 (de) * 1967-08-07 1976-08-19 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren und vorrichtung zur kurzbewitterung pigmentierter bindemittelsysteme
US3847024A (en) * 1969-07-23 1974-11-12 Rockwell International Corp Simulation and measurement apparatus
US3675477A (en) * 1970-10-29 1972-07-11 Avco Corp Testing method and device using filtered ultra violet radiation

Also Published As

Publication number Publication date
FR2466769A1 (fr) 1981-04-10
GB2060180A (en) 1981-04-29
JPS56107134A (en) 1981-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2852585C2 (de)
EP1363141A2 (de) Infrarot reflektierendes Material
DE2402127C3 (de) Vorrichtung zur Messung des Glanzschleiers von Oberflächen
EP2179257A1 (de) Lernendes verfahren zur herstellung von farbrezepturen
DE1301022B (de) Durchsichtiger, ein waermereflektierendes und ein lichtabsorbierendes Medium enthaltender Schichtkoerper
DE2457572A1 (de) Optisches filterelement
EP1947444B1 (de) Vorrichtung zur Licht- oder Bewitterungsprüfung enthaltend ein Probengehäuse mit integriertem UV-Strahlungsfilter
DE3207936A1 (de) Lackierungsverfahren unter verwendung von perlglanzpigmenten
DE112011101668T5 (de) Laminierte Beschichtungsfilmstruktur
WO2008128643A1 (de) Zusammensetzung und verfahren zum anzeigen einer bestimmten uv-strahlendosis
WO1987001817A1 (en) Protective filter against radiation
EP1658485A1 (de) Verfahren zur detektion der durch einen umwelteinfluss hervorgerufenen eigenschatsänderung einer probe
DE2940331B1 (de) Verfahren zur Bestimmung der Fotoaktivitaet von Pigmenten
EP1831669B1 (de) Hochempfindliches verfahren zur detektion von unterschieden zwischen den physikalisch messbaren eigenschaften einer probe und einer referenz
WO2012167865A1 (de) Wellenlängenselektiv reflektierende beschichtung
DE102012110699A1 (de) Verfahren und Kit zur aktiven Thermografie
DE1467462A1 (de) Verfahren zur Behandlung von Pigmenten
EP0235646A2 (de) Lackierungsverfahren unter Verwendung von Perlglanzpigmenten
DE102005032249A1 (de) Anordnung und Verfahren zur Überwachung des Kalibrierungszustandes von UV-Strahlung emittierenden Geräten
DE4323372C1 (de) Beschichtungszusammensetzung, die auf ein Substrat aufgebracht ist und feinstteiliges TiO¶2¶ enthält
DE102018112817A1 (de) Transparente Polymerfolie mit Verfärbungskompensation
DE2231710A1 (de) Mattlack
DE69904230T2 (de) Lichtempfindliche kunststofffilme und informationsspeichervorrichtungen
DE4210585C2 (de) Verfahren zur Bewertung des Bewitterungsverhaltens von Lacken
DE19652885B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Lackes

Legal Events

Date Code Title Description
8263 Opposition against grant of a patent
8227 New person/name/address of the applicant

Free format text: W.C. HERAEUS GMBH, 6450 HANAU, DE

8235 Patent refused