Lacke Pigment-farbstoffe Farb-fotographie

Inhalt Farbfotographie Pigmentfarbstoffe Lacke 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: 2- + einige Silberionen können im Gitter wandern Absorbtion von Photonen: Elektron wird vom Valenz- ins Leiterband angeregt (Photoelektron)

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: 2- + einige Silberionen können im Gitter wandern Absorbtion von Photonen: Elektron wird vom Valenz- ins Leiterband angeregt (Photoelektron) 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 latent = verborgen Stopp durch Stoppband aus Essigsäure

Entwicklung Mechanismus kathodischer Teilprozess: Elektronen neutralisieren Silberionen Mechanismus anodischer Teilprozess: Entwickler wird von Latenzkeim oxidiert 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 Lacke 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 Tritium: radioaktuves Wasserstoffisotop früher: Radium-226 (gefährlich!)

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 Veredleung Schutz des Untergruds 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

kathionische Polymerisation elektrophiler Angriff an die Doppelbindung

Polykondensation nukleophiler Angriff hier: säurekatalytische Carbonsäureamidbildung Polykondensation mehrerer Endprodukte (immer N mit Doppelbindung des anderen)

Polyaddition Reaktion 2er funktioneller Gruppen

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 frei Lösemittel

Chemische Vernetzung erneute Vernetzung der langen Polymermoleküle Usachen: Oxidation, Hitze Kalthärten von Zwei-Komponenten-Lack Härter Bindemittel

Komponenten im Industrielack flexiebler härter, weniger flexiebel wasserlöslich

Quellen Physikjornal, 12/2013 Spektrum der Wissenschaft, 12/2013 http://www.chemie.de/lexikon/Pigment.html http://daten.didaktikchemie.uni- bayreuth.de/umat/fluoreszenz/fluoreszenz.htm http://me-lrt.de/atome-hulle-und-kern http://www.chemiedidaktik.uni- wuppertal.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/photovoltaiklexikon/leitungsb and-und-valenzband http://daten.didaktikchemie.uni- bayreuth.de/umat/farbfotografie/farbfoto.htm

Bildquellen http://static.cosmiq.de/data/de/3dc/36/3dc3612e9345561ffe892a1ec33253a 4_1_orig.jpg http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ph/14/ep/einfuehrung/wel lenoptik/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/1 80px-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

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