چرا رنگ‌ها زیر نور خورشید محو می‌شوند؟
چرا رنگ‌ها زیر نور خورشید کم‌رنگ می‌شوند؟ قبل از اینکه دلیل آن را بفهمیم، ابتدا باید بدانیم «ثبات در برابر نور خورشید» چیست.
ثبات در برابر نور خورشید: به توانایی یک رنگ در حفظ رنگ اصلی خود در معرض نور خورشید اشاره دارد. طبق مقررات عمومی، تعیین ثبات در برابر نور خورشید بر اساس نور خورشید است. به منظور تسهیل کنترل در آزمایشگاه، معمولاً از منابع نور مصنوعی استفاده می‌شود و در صورت لزوم کالیبره می‌شوند. منابع نور مصنوعی رایج، چراغ‌های فتق و چراغ‌های قوسی زغالی هستند. تحت تابش نور، رنگ انرژی نور را جذب می‌کند و سطح انرژی مولکول رنگ در حالت برانگیخته قرار می‌گیرد. سیستم رنگ‌آمیزی مولکول رنگ تغییر می‌کند یا از بین می‌رود که منجر به تجزیه رنگ و تغییر رنگ یا محو شدن آن می‌شود.
۱. تأثیر نور بر تولید رنگ
وقتی یک مولکول رنگ، انرژی یک فوتون را جذب می‌کند، باعث می‌شود الکترون‌های لایه ظرفیت بیرونی مولکول از حالت پایه به حالت برانگیخته منتقل شوند.
مولکول‌های رنگ با توجه به ساختارهای متفاوتشان، می‌توانند تحت تأثیر امواج نوری با طول موج‌های مختلف، فرآیندهای برانگیختگی متفاوتی را طی کنند، از جمله π→π *، n →π *، CT (انتقال بار)، S → S (حالت تکی)، S → T (حالت سه‌تایی)، حالت پایه → حالت برانگیخته و حالت پایه → حالت برانگیخته دوم. حالت پایه حالت تکی به صورت S0 و حالت تکی برانگیخته دوم به ترتیب به صورت S1 و S2 نوشته می‌شود. حالت سه‌تایی مربوطه با T0، T1 و T2 نشان داده می‌شوند.
در طول فرآیند تحریک، مولکول‌های رنگ به حالت‌های برانگیخته الکترونی با سطوح انرژی ارتعاشی مختلف برانگیخته می‌شوند. سطوح انرژی ارتعاشی آنها به سرعت کاهش می‌یابد و انرژی به گرما تبدیل شده و آن را تلف می‌کند. این فرآیند کاهش سطوح انرژی، غیرفعال‌سازی ارتعاشی نامیده می‌شود. در طول فرآیند غیرفعال‌سازی ارتعاشی، حالت برانگیخته S2 با سطح انرژی ارتعاشی پایین نیز به حالت برانگیخته S1 با سطح انرژی ارتعاشی بالاتر تبدیل می‌شود و همچنان غیرفعال‌سازی ارتعاشی را انجام می‌دهد. به این ترتیب، حالت برانگیخته S2 با سطح انرژی بالاتر به سرعت به حالت برانگیخته S1 با سطح انرژی ارتعاشی پایین‌تر تبدیل می‌شود.
تبدیل بین حالت‌های الکترونیکی S2 و S1 تحت شرایط تقاطع انرژی برابر، شامل تغییر در چندگانگی اسپین الکترون نمی‌شود و تبدیل داخلی نامیده می‌شود. همچنین گذار بین حالت‌های تکی و سه‌تایی، از حالت برانگیخته S1 به T1 وجود دارد. این نوع گذار حالت انرژی الکترونیکی همراه با تغییرات چندگانگی اسپین الکترون تحت شرایط تقاطع انرژی برابر، عبور بین سیستمی نامیده می‌شود. به دلیل اثر "ممنوعه" گزینش‌پذیری اسپین الکترون، سرعت عبور بین سیستمی عموماً نسبتاً کم است.
مولکول‌های رنگ تشدید شده، تحت واکنش‌های فتوشیمیایی با سایر مولکول‌ها قرار می‌گیرند که منجر به محو شدن رنگ و شکنندگی نوری الیاف می‌شود.
۲. عوامل مؤثر بر ثبات نوری رنگ‌ها
۱. طول موج منبع نور و نور تابیده شده؛
۲. عوامل محیطی؛
۳. خواص شیمیایی و ساختار سازمانی الیاف؛
۴. استحکام پیوند بین رنگ و الیاف؛
۵. ساختار شیمیایی رنگ‌ها؛
۶. غلظت رنگ و حالت تجمع؛
۷. تأثیر عرق مصنوعی بر محو شدن رنگ مو؛
۸. تأثیر افزودنی‌ها.
۳. روش‌های بهبود ثبات رنگ‌ها در برابر نور خورشید
۱. بهبود ساختار رنگ برای به حداقل رساندن تأثیر بر سیستم رنگ‌آمیزی رنگ در حین مصرف انرژی نور، و در نتیجه حفظ رنگ اصلی؛ که معمولاً به عنوان رنگ‌های با ثبات بالا در برابر آفتاب شناخته می‌شوند. این نوع رنگ عموماً گران‌تر از رنگ‌های معمولی است و برای پارچه‌هایی که نیاز به قرار گرفتن در معرض آفتاب زیاد دارند، اولین قدم باید انتخاب رنگ باشد.
۲. اگر پارچه قبلاً رنگ شده است اما مقاومت در برابر آفتاب الزامات را برآورده نمی‌کند، می‌توان از افزودنی‌ها نیز برای بهبود آن استفاده کرد. افزودنی‌های مناسب را در طول یا بعد از فرآیند رنگرزی اضافه کنید، به طوری که قبل از رنگرزی، هنگام قرار گرفتن در معرض نور، واکنش نوری انجام دهند و انرژی نور را برای محافظت از مولکول‌های رنگ مصرف کنند. به طور کلی به جاذب‌های فرابنفش و ضد فرابنفش تقسیم می‌شوند که در مجموع به عنوان تقویت‌کننده‌های مقاومت در برابر آفتاب شناخته می‌شوند.
ثبات نوری پارچه‌های رنگرزی شده با رنگ‌های راکتیو با رنگ‌های روشن
محو شدن ناشی از نور رنگ‌های واکنشی، یک واکنش کلراسیون فتواکسیداتیو بسیار پیچیده است. پس از درک مکانیسم محو شدن ناشی از نور، ما آگاهانه موانعی را برای واکنش فتواکسیداسیون در طراحی ساختار مولکولی رنگ‌ها ایجاد می‌کنیم تا محو شدن ناشی از نور را به تأخیر بیندازیم. به عنوان مثال، رنگ‌های زرد حاوی گروه‌های اسید سولفونیک دول و پیرازولون، رنگ‌های آبی حاوی حلقه‌های تری‌هلدینگ فتالوسیانین متیل زان و دیازو و رنگ‌های قرمز حاوی کمپلکس‌های فلزی هستند، اما هنوز فاقد رنگ‌های واکنشی قرمز پر جنب و جوش با ثبات قوی در برابر آفتاب هستند.
ثبات نور خورشید پارچه‌های رنگ‌شده با تغییر غلظت رنگ تغییر می‌کند. برای پارچه‌های رنگ‌شده با رنگ یکسان روی الیاف یکسان، ثبات نور خورشید با افزایش غلظت رنگ افزایش می‌یابد، در حالی که برای پارچه‌های با رنگ روشن، وقتی غلظت رنگ کم است، ثبات نور خورشید به طور متناظر کاهش می‌یابد. با این حال، ثبات نور خورشید رنگ‌های رایج روی کارت‌های رنگ چاپ‌شده در غلظت رنگرزی ۱/۱ عمق استاندارد (یعنی ۱٪ owf یا غلظت رنگ ۲۰-۳۰ گرم در لیتر) اندازه‌گیری می‌شود. اگر غلظت رنگرزی ۱/۶، ۱/۱۲ یا ۱/۲۵ باشد، ثبات نور خورشید به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد.
برخی افراد استفاده از جاذب‌های فرابنفش را برای بهبود مقاومت در برابر آفتاب پیشنهاد کرده‌اند، اما این روش توصیه نمی‌شود. تابش فرابنفش به مقدار زیادی نیاز دارد و تنها می‌تواند تا نیم سطح بهبود یابد و هزینه نیز باید به طور قابل توجهی بهبود یابد. بنابراین، تنها انتخاب منصفانه رنگ‌ها می‌تواند مشکل مقاومت در برابر آفتاب را حل کند.