Какими оптическими свойствами должны обладать краски

К ОПТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ КРАСОК ОТНОСЯТСЯ: цветовые характеристики: яркость, глянец, прозрачность или противоположная ему характеристика кроющая способность, интенсивность, светостойкость, устойчивость цвета к действию растворителей и химических реактивов.

• 1. Яркость. Коэффициент отражения — определяется как отношение количества отраженного света к количеству падающего света.
• 2. Цветность и цветовой фон. Известно, что цвет поверхности является сложной составляющей от отраженных лучей. Любому сложному излучению можно экспериментально подобрать монохроматическое излучение, имеющее тот же цвет, что и исследуемый образец. Длина волны такого монохроматического излучения определяет одну из характеристик цвета — его цветовой тон и обозначается буквой (лямда).

Другая характеристика цвета — насыщенность. Монохроматическое излучение, определяющее цветовой тон может быть смешано с ахроматическим белым цветом. При этом цветовой тон останется тем же, однако, изменится степень его разбавления белым цветом. Степень насыщенности количественно характеризуется чистотой цвета. Чистота цвета показывает насколько данный монохроматический цвет близок к белому и выражается в%.

Глянец. В зависимости от вида и назначения печатной продукции оттиски могут быть матовыми и глянцевыми. Глянец проявляется в различной яркости образца в разных направлениях. Другими словами говорят, что глянцевый образец имеет блики. Блики от глянцевой поверхности при обычном освещении кажутся белыми независимо от цвета тела.

Прозрачность краски это способность краски пропускать лучи света. Прозрачность краски и противоположное этому свойство — кроющая способность имеют большое значение. При печатании по цветному фону или на переплетах краски должны обладать значительной кроющей способностью. Наоборот, при многокрасочной печати, когда различные цветовые тона создаются наложением красок, они должны быть прозрачными.

Укрывистость краски это способность краски в большей или меньшей степени закрывать цвет нижележащей подложки. Укрывистость характеризуется количеством краски, нанесенной на на поверхность для получения заданной оптической плотности.

Интенсивность краски. Используется как сравнительная величина. Из двух красок интенсивней будет та, которой потребуется меньше для создания одинаковой оптической плотности.

Светостойкость. Характеризует способность краски сохранять цвет и не выцветать со временем под действием света. Светоскойсть зависит от светостойкости пигмента и определяется его химической природой. Определение светостойкости проводят путем освещения образца и эталона. Эталон состоит из восьми полосок, окрашенных голубыми красками различной светопрчности. Каждая полоска эталона имеет свой номер. Устойчивость окраски путем сравнения их выцветания с выцветанием эталона.

Устойчивость красок к действию реактивов. При действие на краску реагентов может произойти либо растворение связующего и пигмента, либо химическое взаимодействие пигмента и реагента. В зависимости от применения, краски должны иметь различную устойчивость к реагентам. Например, краски для афиш должны отличаться высокой водостойкостью, а краски для упаковки химических реагентов устойчивостью к действию этих реагентов. Устойчивость связующего к действию растворителей имеет значение при лакировании печатной продукции, когда растворитель, содержащийся в лаке( спирт) может повредить красочную пленку.

Характеристика различных способов печати

Процесс печатания в большинстве случаев осуществляется контактом поверхности бумаги с поверхностью печатной формы (или промежуточного офсетного цилиндра, обтянутого эластичной резиной)под давлением печатного цилиндра или другого подобного устройства. Печатная форма состоит из печатающих элементов, на поверхности которых находится тонкий слой краски и пробельных элементов, которые должны быть свободными от краски. Существуют способы печатания, при которых краска проникает на бумагу через сетчатый трафарет или переносится под действием электростатических или электромагнитных сил.

В зависимости от типа печатной формы различают следующие виды печати: высокая (типографская) печать, плоская (литографский, офсетный, фототипия) печать, глубокая печать, электростатический и электроманитный способы печати, этмографический (шелкотрафаретный) и др.

Для высокой печати применяются форма, печатные элементы которой значительно возвышаются над пробелами

В процессе печатания краска наносится только на поверхность печатающих элементов, не попадая в пробелы между ними.

В печатной форме для плоской печати, печатающие и пробельные элементы практически расположены на одном и том же уровне. Процесс плоской печати основан на избирательном смачивании пробельных и печатных элементов: печатные элементы хорошо смачиваются масляной краской и не смачиваются водой, а пробельные наоборот, — хорошо смачиваются водой и не смачиваются краской. В процессе плоского печатания печатную форму перед получением каждого оттиска смачивают водой, а затем наносят на нее краску.

Печатные элементы в формах для глубокой печати значительно углублены по сравнению с пробельными:

В процессе печатания краска наносится как на печатающие, так и на пробельные элементы и затем, перед получением каждого оттиска, тщательно удаляется с пробельных элементов печатной формы.

При этмографической печати (шелкотрафаретной) в качестве печатной формы используется шаблон-трафарет в виде шелковой или другой сетки, натянутый на прямоугольную раму Пробельные элементы закрыты пленкой, а печатающие наоборот, открыты и через них проходит краска.

При элетростатическом спообе печати используется способность краски, имеющей положительный заряд прилипать к отрицательно заряженной бумаге, которую предварительно экспонируют через диапозитив.

Основное назначение лакокрасочных покрытий — защита поверхности и ее декоративная отделка. Системой покрытия называют сочетание слоев последовательно нанесенных ЛКМ различного целевого назначения (покрывных, грунтовочных, промежуточных слоев). Свойства комплексных покрытий зависят как от качества ЛКМ, так и от их сочетаемости. 

Путем соответствующей подготовки поверхности, выбора грунтовок, шпатлевок и покрывных ЛКМ можно варьировать эксплуатационные свойства покрытий и их долговечность. Сначала выбирается покрывной материал, пригодный для заданных условий эксплуатации, а затем выбирается грунтовка, имеющая хорошую адгезию к окрашиваемой поверхности и сочетающаяся с покрывным материалом для заданных условий эксплуатации.

Схема защитного покрытия на основе лакокрасочных материалов.

1. Защищаемая поверхность (металл, дерево, бетон и др.)

2. Грунтовочный слой;

3. Шпатлевочный слой. При окрашивании пористых материалов ( древесины, бетона и т.д. ) может наноситься первым без грунтовочного слоя;

4. Защитно-декоративный слой краски, эмали или лака.

Какие требования предъявляют к лакокрасочному покрытию.

Основные требования к защитным покрытиям — высокая адгезия к подложке, газонепроницаемость и водонепроницаемость, механическая прочность, износостойкость и стойкость к условиям эксплуатации (атмосферостойкость, химостойкость и др.).

Покрытия могут быть прозрачными и непрозрачными (укрывистыми); прозрачные получают при нанесении лаков, укрывистые — при нанесении грунтовок, шпатлевок, красок и эмалей.

Общая толщина покрытия в случае использования традиционных лакокрасочных материалов составляет обычно 60-100 мкм, иногда — до 300 -350 мкм. В случае применения шпатлевок, герметиков или композиционных материалов толщина слоя лежит в пределах 500 — 2000 мкм и более.

Необходимость нанесения лакокрасочных материалов несколькими слоями обусловлена во многих случаях невозможностью получить покрытия с хорошими защитными свойствами, т.к. при нанесении одного утолщенного слоя затрудняется испарение растворителя и другие процессы пленкообразования и может получиться покрытие с подтеками и наплывами. Слоем толщиной более 350 мкм могут быть нанесены густые шпатлевки, тиксотропные лаки и эмали, а также материалы, содержащие реакционноспособные растворители, например полиэфирные лаки и эмали.

Верхние слои покрытия сообщают поверхности нужные декоративные свойства, укрывистость и стойкость к действиям внешней среды. Для нанесения покрывных слоев используют главным образом эмали и краски. На верхний покрывной слой иногда наносят слой лака, придающего покрытию блеск или матовость.

Между грунтовочными и покрывными при необходимости наносят промежуточные слои различного назначения, например, шпатлевочные для выравнивания поверхности и заделки сварных и заклепочных швов, для предотвращения набухания грунтовочного или другого ранее нанесенного слоя в растворителе, содержащемся в покрывной краске. В зависимости от типа материала операции нанесения отдельных слоев называются соответственно грунтованием, шпатлеванием, окрашиванием или лакированием.

Основные стадии и методы нанесения.

Подготовка поверхности

Подготовка поверхности перед окрашиванием имеет большое значение для получения высококачественного покрытия и обеспечения длительности его службы. Подготовка поверхности заключается в очистке от продуктов коррозии, старой краски, жировых и других загрязнений. Способы подготовки поверхности подразделяются на две основные группы: механические и химические.

К механическим способам очистки относятся: очистка с помощью инструмента (щетки, шлифовальные машинки), очистка при помощи песка, дроби, смеси песка и воды. Применяя эти способы можно получить хорошо очищенную поверхность с равномерной шероховатостью, которая способствует наилучшей адгезии лакокрасочной пленки.

К химическим способам очистки поверхности прежде всего относится обезжиривание поверхности, которое производится с помощью щелочных моющих составов или с помощью активных растворителей (смывок) в зависимости от типа загрязнения.

При обновлении лакокрасочного покрытия необходимо его тщательно осмотреть. Если старое лакокрасочное покрытие прочно держится на поверхности в виде сплошного слоя, его следует вымыть теплой водой с моющими средствами и высушить. Если же покрытие держится непрочно, его необходимо полностью удалить.

Грунтование

Первой операцией после подготовки поверхности является грунтование. Это одна из наиболее важных и ответственных операций, так как первый грунтовочный слой служит основой для всего покрытия. Основное назначение грунта — создание прочной связи между окрашиваемой поверхностью и последующими лакокрасочными слоями, а также обеспечение высокой защитной способности покрытия. Грунтование следует производить сразу же после окончания работ по подготовке поверхности. Грунтовку можно наносить кистью, краскораспылителем или другим способом. Слой грунта должен быть тонким по сравнению с внешними слоями краски. Сушку грунта следует проводить в соответствии с режимом, предусмотренным технологией.

Шпатлевание

Эта операция нужна для выравнивания поверхностей. Толстые и недостаточно эластичные слои шпатлевки при эксплуатации могут растрескаться, в результате будут понижены защитные свойства покрытия. Поэтому шпатлевку следует наносить тонким слоем. Каждый слой шпатлевки необходимо хорошо высушить. Число слоев не должно быть больше трех. Рекомендуемая толщина шпатлевочного слоя не более 3 мм.

Шлифование

Зашпатлеванная поверхность после высыхания имеет неровности и шероховатости. Для удаления неровностей, соринок и сглаживания шероховатостей применяется шлифование. В процессе шлифования обрабатываемая поверхность подвергается воздействию множества мельчайших абразивных зерен, вследствие чего образуются риски и она становится матовой. При этом значительно улучшается адгезия между слоями покрытия. Для шлифовки применяется абразивная шкурка на бумажной и тканевой основе. Зернистость (номер) шкурки для шлифования выбирается в зависимости от вида обрабатываемого покрытия.

Окрашивание

Эмали, краски, лаки наносят на загрунтованную поверхность при помощи краскораспылителя, валика, кисти или другими способами.

Если рассмотреть влияние предыдущего покрытия на качество последующего, то здесь действует правило: «подобное к подобному».

Однако возможно наносить друг на друга материалы различной химической природы.

Методы нанесения лакокрасочных покрытий

Первым и простейшим методом нанесения краски является кисть. К сожалению, кисть, кроме бесспорных достоинств, имеет много недостатков, прежде всего небольшую скорость окраски (около 10м2/час).

Использование валика вместо кисти позволяет в значительной степени повысить скорость окраски, в частности больших и плоских поверхностей, но с его помощью трудно или даже невозможно производить окраску быстросохнущими лаками или материалами, имеющими высокую условную вязкость.

Первый шаг на пути заметного увеличения скорости окраски и улучшения декоративных свойств лакокрасочных покрытий сделан при создании пневматического распылителя жидкостей.

Практически во всех пистолетах для пневматического распыления воздух, передвигаясь со скоростью около 30 м/сек, вызывает разрыв потока жидкости на капли диаметром 40-120 мкм, что позволяет красить со скоростью 30 м2/час. Однако в процессе применения пневматического распыления довольно быстро обнаружились негативные стороны: большие потери ЛКМ, увеличивающиеся с ростом скорости воздуха в пистолете, трудности при нанесении высоковязких материалов, высокая испаряемость органических растворителей.

Необходимость ограничения испарения органических растворителей в атмосферу, диктуемая современным законодательством по охране окружающей среды, способствовала интенсификации поисков новых путей окраски. Для нанесения высоковязких красок большое развитие получила гидродинамическая технология окраски — безвоздушное распыление. Окраска методом безвоздушного распыления — сложный процесс, требующий высокой квалификации оператора. Эта технология отличается от пневматического распыления, где краска наносится полосами, которые только в небольшой степени перекрывают друг друга. При безвоздушном распылении необходимо крестообразное ведение пистолета. Высокая производительность гидродинамической окраски (200-400 м2час) эффективна при окрашивании больших поверхностей (например, бортов или палуб судов), но неудобна для окраски небольших элементов или при необходимости частой смены окрашиваемых поверхностей.

Свойства лакокрасочных материалов и покрытий.

Степень перетира

Частички наполнителей или пигментов, входящие в краски, эмали, грунтовки и шпатлевки отличаются своими размерами. Наименьший размер частички имеют в составе эмали (5-10 мкм) и наибольший размер в шпатлевках (40-60 мкм и более). Уменьшение размера частичек происходит в процессе перетира наполнителей в мельницах различного устройства (краскотерки, шаровые, бисерные).

Время и степень высыхания покрытия

За время высыхания принимают время, за которое покрытие определенной толщины с нанесенное на пластинку, достигает необходимой степени высыхания при заданных условиях сушки.

Степень высыхания характеризует состояние поверхности покрытия при определенной температуре и продолжительности сушки в стандартных условиях испытания:

— высыхание от пыли — момент, когда на поверхности покрытия образуется тончайшая поверхностная пленка;

— практическое высыхание — пленка утрачивает липкость и изделие с лакокрасочным покрытием может подвергаться дальнейшим операциям;

— полное высыхание — окончание формирования покрытия на окрашенной поверхности.

Условная вязкость

При выборе способа нанесения покрытия определяющее значение имеет условная вязкость лакокрасочного материала. Условной вязкостью называют время непрерывного истечения в секундах определенного объема материала через сопло определенного размера.

Укрывистость — важнейший технологический показатель, характеризующий расход лакокрасочного материала на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Значение этого показателя определяет равномерность нанесения слоя лакокрасочного материала, что обуславливает его экономическую эффективность. Укрывистость зависит от оптических свойств пигмента, его дисперсности и объемной концентрации в связующем. Существенное влияние на укрывистость оказывают также химический состав, цвет и физико-химические свойства связующего, тип растворителя и др.

Однако, главным образом, укрывистость обусловлена оптическими явлениями, протекающими в пленке.

Твердость — сопротивление, оказываемое покрытием при проникновении в него другого тела. Твердость пленки — одно из важнейших механических свойств лакокрасочного покрытия характеризующее прочность поверхности.

Прочность покрытия на изгиб косвенно характеризует его эластичность, т.е. свойство, обратное хрупкости.

Адгезия — способность лакокрасочных покрытий к прилипанию или прочному сцеплению с окрашиваемой поверхностью. От величины адгезии зависят механические и защитные свойства покрытий.

Водостойкость — способность лакокрасочного покрытия выдерживать длительное воздействие пресной или морской воды.

Атмосферостойкость — способность лакокрасочного покрытия сохранять в течение продолжительного времени свои защитные и декоративные свойства в атмосферных условиях. Срок службы зависит от климатических и специфических условий местности. К видам разрушений, связанным с потерей декоративных свойств лакокрасочных покрытий относятся: потеря блеска, изменение цвета, белесоватость, грязеудержание и др.