Оптичні властивості фарб

До оптичних властивостей фарб відносять їх колірні характеристики, глянець, прозорість або непрозорість, інтенсивність.

Колір – основний показник якості друкарських фарб, що визначає, в першу чергу, можливість використання фарби для одержання того чи іншого зображення. Колірні характеристики фарби мають особливе значення для багатофарбового дру- ку, де кольорнотична точність відтворення кольорового оригіналу, багато в чому, за- лежить від колірних характеристик тріадних фарб.

Оптичні явища у фарбовому шарі складні і багатогранні. При проходженні променів денного світла через шар фарби відбувається їх відбивання, заломлення, розсіювання чи вибіркове поглинання (рис. 4). В результаті виникає відчуття того чи іншого кольору, прозорості чи непрозорості, глянцюватості чи матовості відбитка.

Рис. 4. Оптичні явища у фарбовому шарі (а – покривному, б – прозорому): 1 – промінь білого світла, падаючий; 2 – розсіяно-відбитий промінь білого світла; 3 – розсіяно-відбитий кольоровий промінь; 4 – дзеркально відбитий промінь білого світла; 5 – кольоровий промінь; 6 – пігмент; 7 – в’яжучі;

8 – кольоровий промінь, відбитий підкладкою

Будь-який колір характеризується трьома параметрами – кольоровим тоном, яскравістю (світлостійкістю) і насиченістю (чистотою), які обумовлюються фізико- хімічною природою пігментів, що входять до складу фарби, а також властивостями в’яжучого фарби, товщиною фарбового шару, видом друкованої поверхні і її харак- теристиками тощо.

Кольоровий тон – основна колірна характеристика фарби, за допомогою якої ми розрізняємо її колір. Визначається вона сумарним відбиттям різних довжин хвиль світлового потоку і залежить від довжини хвиль, що переважають у відбитому світлі. Кольори однакового тону можуть розрізнятися за яскравістю, в той самий час однакову яскравість можуть мати кольори різних колірних тонів.

Для розрахунку кольорового тону використовують вираз:

K=rR+gG+bB, (2)

де r, g, b – коефіцієнти, що вказують на відносні долі при змішуванні основного чер- воного (R), зеленого (G) і синього (В) кольорів.

Яскравість чи коефіцієнт відбиття характеризує загальну кількість енергії ви- димого денного світла, відбитого відбитком. Виражається коефіцієнтом відбиття, який дорівнює відношенню всіх відбитих променів до кількості усіх падаючих на

нього променів:



^LВІД

. (3)

^LВАД

Чим більшу частину падаючого світла відбиває фарбовий шар, тим він світлі- ший. При відбиванні ахроматичного світла яскравість висока з коефіцієнтом відбит- тя, близьким до 100%, що відповідає високій білості. Малий коефіцієнт відбиття (5 – 6%) відповідає практично чорній поверхні.

Насиченість – це ступінь відмінності даного кольору від білого і характеризу- ється долею відбитого хроматичного кольору у всьому відбитому світлі. Розраховує- ться за формулою:

Р ^Н

^LВІД, (4)

де H – кількість відбитих хроматичних променів; L_ВІД – кількість усіх відбитих про- менів.

Чим більше колір наближається до ахроматичного, тим менше він є насиче- ним. Насиченість фарби на відбитку зменшується, якщо, наприклад, несвітлостійка фарба вигорає на сонці.

Для об’єктивного вимірювання кольору в поліграфії існує два принципово різ- них методи – спектрофотометричний і метод фотоелектричної колориметрії (ГОСТ 6593-83).

Глянець фарби на відбитку – це здатність фарби дзеркально відбивати світло, що потрапляє на її поверхню (рис. 5). Він залежить, переважно, від ступеня глад- кості поверхні, товщини фарбового шару. Чим гладкіша поверхня відбитка, тим більш глянцевим і насиченим він буде. Для одержання глянцевого зображення вико- ристовують спеціальні глянцеві фарби з підвищеним вмістом смол, відбитки лаку- ють, покривають тонкою, гладкою полімерною плівкою.

Рис. 5. Відбивання світла від поверхні фарбового шару: а – від глянцевого; б – від матового

Глянець фарб визначають у відповідності з ОСТ 29.23-76, використовуючи прилади типу глянцметрів ГГФ-1, ГГФ-3, блискоміра ФБ-2.

Інтенсивність – це здатність фарби надавати зображенню необхідні оптичні характеристики при найменшій витраті фарби. Оцінюють інтенсивність за ГОСТ 6593-83, шляхом вимірювання оптичної щільності відбитка залежно від кількості фарби на ньому. Стандартний метод визначення інтенсивності полягає у порівнянні фарби із затвердженим зразком. Для цього в еталонну і досліджувану фарбу дода- ють білила до отримання однакової насиченості. Інтенсивність характеризують від- ношенням кількості білил, витрачених на розбавлення еталонної фарби та досліджу- ваної фарби після досягнення ними однакової насиченості.

Інтенсивність залежить, в першу чергу, від властивостей пігменту, режимів його отримання, ступеня очистки вихідних продуктів, дисперсності та концентрації пігменту. Підвищення у фарбі концентращїпігменту часто обмежується його висо- кою маслоємністю.

Оптична щільність відбитка залежить не лише від інтенсивності фарби, але і від її кількості на відбитку, що в свою чергу, залежить від коефіцієнта переносу фар- би з форми на папір (рис. 6).

Рис. 6. Залежність оптичної щільності від товщини шару фарби на відбитку

Крім того, оптична щільність залежить від фарбоємності паперу, чим вища гладкість паперу, тим менше фарби необхідно для заповнення мікронерівностей і за- фарбування білого паперу.

Прозорістю називають здатність шару фарби пропускати світлові промені, які відбиваються від поверхні, на яку нанесено фарбу (рис. 7). Покривна здатність – поняття протилежне прозорості.

Рис. 7. Проходження світла через шар прозорої фарби

Світло, яке впало на шар покривної фарби, частково відіб’ється від поверхні, а частково пройде всередину, але не досягнувши нижньої межі шару, вийде. Тому ко- лір підкладки не впливає на колір фарби.

Прозорість залежить від різниці коефіцієнтів заломлення пігменту і в’яжучого. Якщо, коефіцієнт заломлення на границі пігмент – в’яжуче відрізняється від одиниці, то фарба буде покривною. При відсутності променезаломлення (коефіцієнт заломлення близький до одиниці) фарба буде прозорою. Оцінка прозорості проводиться за ГОСТ 7086-75.

Прозорі фарби використовують для три- і чотирифарбового друку. При послі- довному накладанні прозорих фарб (голубої, жовтої, пурпурної) внаслідок триколір- ного синтезу на відбитку отримують різні кольори. При друкуванні на кольоровому фоні, на кольоровому папері чи на палітурних матеріалах використовують фарби, що мають достатню покривну здатність.