Beurteilung und Wahl von Leuchtstoffen

Leuchtstoffe

The Swiss Watch, N.N., o.J. ca 1960

Auf der Suche nach Gold begegneten die Alchimisten des 17. Jahrhunderts leuchtenden Steinen. Seither hat die Erscheinung eines "Leuchtstoffes" nie aufgehört die Menschen zu faszinieren. Aber erst die wissenschaftliche Beobachtung hat zur künstlichen Herstellung und technischen Auswertung verschiedenartigster Leuchtstoffe geführt.
Im Gegensatz zu Materialien, die ihre Leuchtwirkung durch eine Spiegelung fremden Lichtes erzielen, wie sie zum Beispiel zur Straßensignalisation verwendet werden, senden die wirklichen Leuchtstoffe eigenes Licht aus. Im allgemeinen besteht ihre besondere Fähigkeit darin, Energie verschiedener Formen in Licht umzuwandeln. Zum Beispiel wird in der Leuchtröhre die Energie unsichtbarer Ultraviolettstrahlung durch den Leuchtstoff in sichtbares Licht umgewandelt. In der Televisionsröhre wird die Energie bewegter Elektronen beim Aufprall auf den Leuchtschirm in Licht umgesetzt.

Radiumleuchtfarbe ist wohl die älteste Form eines technischen Leuchtstoffes. Seit 40 Jahren werden diese selbstleuchtenden Massen zur Beschriftung von Uhren- und Instrumentenzifferblättern verwendet, damit die Ablesung im Dunkeln erfolgen kann. Sie sind ein Gemisch aus besonderen Leuchtstoffen und Radium. Dabei hat der Leuchtstoff die Fähigkeit, die Energie unsichtbarer, radioaktiver Radiumstrahlen in Licht umzuwandeln. Das beigemischte Radium entspricht damit einer Batterie, welche die nutzbaren, radioaktiven Strahlen liefert. Diese "Batterie" ist dazu vorzüglich geeignet, denn sie ist leicht, leistungsfähig und unverwüstlich. Weniger als ein Millionstelgramm genügen, um die Leuchtmasse einer Uhr so mit Energie zu versorgen, daß diese bequem während vieler Jahre im Dunkeln abgelesen werden kann.

Die Helligkeit der Radiumleuchtfarben hängt einzig vom Radiumgehalt und der Qualität des Leuchtstoffes ab. Je mehr Radium, desto heller ist die Leuchtfarbe. Immer aber ist diejenige Leuchtfarbe die beste, die mit möglichst wenig Radium die erwünschte Helligkeit erzeugt. Nicht nur Rücksichten auf Preis und Strahlungsschutz bedingen dieses Kriterium. Leider zerstören die radioaktiven Strahlen die Leuchtfähigkeit des Leuchtstoffes, was sich als Helligkeitsabnahme auswirkt. Dieser Abfall ist um so langsamer, je weniger Radium zur Erzeugung einer bestimmten Helligkeit nötig ist. Speziallacke dienen dazu, die pulverförmige Leuchtfarbe zu einer der Anwendungstechnik angepaßten Konsistenz zu verarbeiten. Die Bedeutung dieser Lacke kann nicht genügend betont werden, denn sie müssen den verschiedensten Anforderungen genügen. Mechanische Festigkeit und Haften auf verschiedenartigen Unterlagen müssen mit einem Minimum von Bindemittel im Lack erzielt werden, wenn nicht die Helligkeit beein trächtigt werden soll.

Die Bestandteile des Lackes müssen sorgfältig gewählt werden, denn viele Materialien werden braun unter der Einwirkung radioaktiver Strahlung. Der Lack muß ferner den Leuchtstoff vor Feuchtigkeit schützen, da sonst eine Schwärzung eintreten kann, die Helligkeit und Aussehen beeinträchtigt. Einen ungeeigneten Lack verwenden, bedeutet gute Leuchtfarbe verschwenden.

So gibt es zum Beispiel spezielle Lacke für Cadran und Zeiger, zum Grundieren und Decken, zur Posage mit Stift, Stilo oder mit Spezialmaschinen. Die Posage von Radiumleuchtfarben mittels verschiedener Werkzeuge und Techniken ist eine handwerkliche Leistung, die angeborenes Geschick und viel Übung erfordert. Die nötige Menge Leuchtfarbe wird mit Lack und entsprechendem Verdünnungsmittel in einem Schälchen zur gewünschten Konsistenz angerührt. Die Posage soll auf eine saubere Unterlage erfolgen, die wenn möglich weiß grundiert ist, denn dadurch wird infolge der Reflexion die Helligkeit erhöht. Auch die Dicke des Auftrages erhöht die Helligkeit, da wegen der leichten Durchsichtigkeit die unteren Schichten auch zur Lichtwirkung beitragen. Erst bei Dicken über 1mm nimmt die Helligkeit nicht mehr zu. Dicken von 0,2 bis 0,5 mm gelten als wirtschaftlich und sind handwerklich meist realisierbar. Die Publikation des Eidg. Gesundheitsamtes Bern "Richtlinien für den Schutz gegen ionisierende Strahlen" orientiert über die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen für Betriebe, die Radiumleuchtfarben verarbeiten. Als Leuchtstoff dient Zinksulfid. Da Zusätze von Millionstelgewichtsteilen gewisser Elemente über wichtige Eigenschaften entscheiden, kommen nur äußerst hochentwickelte Herstellungsverfahren in Frage. Die besondere grüne Farbe des Leuchtstoffes ist kein Zufall, sondern eine gesuchte Eigenschaft, weil sie derjenigen Farbe entspricht, für welche das Auge am empfindlichsten ist. Ferner läßt sich dieser Leuchtstoff mit einem Minimum an Radium zu einer verlangten Helligkeit bringen. Er wird dadurch geschont und behält seine Helligkeit besser. Gewisse Radiumleuchtfarben werden in elf Helligkeitsstufen mit den Bezeichnungen 0, 1, 2 bis zur hellsten 10, geführt. Jede Stufe ist in 5 Färbungen erhältlich. Die Färbung hat mit der Farbe des Leuchtens im Dunkeln wenig zu tun, sondern beschreibt lediglich die Farbe, wie sie im Tageslicht erscheint. Diese Eigenfarben decken den Bereich vom natürlichen zarten Gelbgrün («b» über «d», «f», «g» bis zum starken Blaugrün «h»).

Diese Tabelle ist als Richtlinie für die Uhrenindustrie gedacht

Helligkeitsstufe Anwendung

0 , 1 Schwache Helligkeit, nicht empfohlen für Uhren

2   Minimum für Wecker

3 , 4 für Taschenuhren mit relativ großen Ziffern

5, 6 für gute Uhren

7   für Qualitätsuhren

8, 9,10 für Qualitätsuhren mit sehr feiner Markierung

Die Beurteilung von Leuchtfarben ist keine leichte Aufgabe, so daß der Einkauf weitgehend Vertrauenssache ist. Wohl ist der Radiumgehalt an hand der Strahlung ziemlich einfach zu ermitteln, aber dieser Gehalt ist nicht ein geeignetes Maß für die viel wichtigere Helligkeit. Auch Leuchtstoffe schlechter Qualität lassen sich durch übermäßige Radiumzusätze auf jede Helligkeit bringen. Solche Produkte aber dienen dem Käufer wenig, da sie schneller zerstört werden. Die ideale Beurteilung würde also in einer Helligkeitsmessung und zusätzlicher Messung des Radiumgehaltes bestehen. Während den meisten Ateliers das Instrumentarium zur Helligkeitsmessung fehlt, so gestattet doch das Auge, Helligkeiten ziemlich genau zu vergleichen. Dabei ist folgendes zu beachten:

Es ist weit zuverlässiger, Leuchtfarben als Pulver zu vergleichen, als auf dem Cadran. Die Einflüsse unterschiedlicher Schichtdicke, Untergrundfarbe und Lackmengen werden ausgeschaltet. Die zu vergleichenden Pulver sollten gleiche Färbung und ungefähr gleiches Alter haben, denn während der ersten 15 bis 20 Tage nach der Vermischung von Leuchtstoff mit Radium zeigen die Radiumleuchtfarben einen Helligkeitsanstieg um 200 bis 300%. Danach nimmt die Helligkeit wegen der früher erwähnten Zerstörung langsam ab.

Am besten werden mit den zu vergleichenden Pulvern auf einer Unterlage Flächen gleicher Form und Dicke gebildet, welche möglichst nahe beisammen liegen. Nachdem diese für mindestens 60 Minuten in absoluter Dunkelheit aufbewahrt worden sind. läßt sich von Auge die durch das Radium erzeugte Helligkeit zuverlässig vergleichen. Für einen Vergleich ist das Aufbewahren im Dunkeln unerläßlich, denn die Leuchtstoffe vermögen Außenlicht zu speichern, das sie dann in der Dunkelheit langsam abgeben. Diese als Phosphoreszenz bezeichnete Erscheinung könnte also die Resultate stark verfälschen. Die Wahl der Leuchtfarbe richtet sich natürlich nach dem Zweck, wobei die Ablesedistanz und die Größe der Markierung von ausschlaggebender Bedeutung sind. Kleine Zeichen bedürfen im allgemeinen größerer Helligkeit als große, um dieselbe Lesbarkeit zu erzielen. Daneben spielen die bereits erwähnten Faktoren wie Auftragsdicke, Farbe der Grundierung und die Färbung der Leuchtfarbe eine nicht unbedeutende Rolle.

Vom Standpunkt der Helligkeit ist den naturfarbenen und schwach gefärbten Produkten («b» und «d») unbedingt der Vorzug zu geben. Natürlich hängt die Wahl der Farbe ebenfalls von der Farbe des Zifferblattes ab, da man auch bei Tageslicht die Lesbarkeit durch einen guten Kontrast sichern will. Modische Effekte mit den stärksten Färbungen «g» und «h» erkauft man sich teuer, denn gegenüber der ungefärbten «b»-Version ergeben sich unweigerlich Helligkeitsverluste von mehr als 30 %, bzw. 40 % (s.Tab. oben). Die Bestellung von Radiumleuchtfarbe soll die folgenden Angaben enthalten: Quantität in Gramm, Qualität, Helligkeitsstufe, Färbung, Art des Lackes (Colle) und des Verdünners (Dilutif), oder Verwendungszweck.





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