1.6 Красящая и разбеливающая способность пигментов
Красящая способность для цветных и разбеливающая способность для белых пигментов (интенсивность) - это способность пигмента при смешении с другими пигментами влиять на цвет полученной пигментной смеси. Это свойство чаще всего характеризуется относительной величиной, получаемой путем сравнения испытуемого пигмента с каким-либо эталонным пигментом. Она выражается в процентах и показывает относительное, по сравнению с эталоном, количество испытуемого пигмента, которое нужно смешать с другим, отличающимся по цвету, пигментом, чтобы получить окрашенный образец таких же цветовых характеристик, что и полученный при использовании эталонного пигмента [2,18].
При определении разбеливающей способности необходимо применять хроматический пигмент, сохраняющий свой цвет при разбеливании – смешении с белым пигментом. В качестве такого пигмента ГОСТом 9529-80 нормирован ультрамарин [18,26].
В случае, когда лакокрасочный материал пигментирован смесью белого и хроматического пигментов, его окраска объясняется избирательным поглощением частицами хроматического пигмента света, рассеянного белым пигментом. Если хроматический пигмент имеет низкий показатель преломления во всей видимой области спектра, близкий к показателю преломления пленкообразующего вещества, то частицы такого пигмента будут играть роль светофильтров и в глаз наблюдателя будет попадать свет, цвет которого обусловлен избирательной абсорбцией света цветным пигментом.
Хроматический пигмент может иметь высокий показатель преломления и соответственно высокую рассеивающую способность в области минимума поглощения. При этом в максимуме отражения рассеивать свет будут частицы как белого, так и хроматического пигмента.
Изменение концентрации хроматического пигмента в смеси с белым по-разному изменяет спектр отражения в зависимости от того, способен или нет хроматический пигмент рассеивать свет в какой-либо части спектра. При разбеле хроматического пигмента, слабо рассеивающего свет, в большей степени происходит увеличение коэффициента отражения в минимуме абсорбции и, только при приближении к максимально возможному коэффициенту отражения в этой части спектра, будет происходить заметный рост коэффициента отражения в максимуме абсорбции света.
При разбеле хроматического пигмента, рассеивающего свет в какой-либо части спектра, происходит рост коэффициента отражения в максимуме абсорбции. В минимуме абсорбции, т. е. в длинноволновой части спектра, где хроматический пигмент сам имеет высокий коэффициент отражения, изменения незначительны [2].
Красящую и разбеливающую способность определяют как визуальным, так и инструментальными методами [18,26,27].
1.6.1 Определение красящей способности цветных и черных пигментов
Согласно ГОСТ 16872-78 (Пигменты неорганические. Методы определения относительной красящей способности (или эквивалентной красящей способности) и цвета в разбеле цветных пигментов (с Изменениями N 1, 2)) относительную красящую способность испытуемого пигмента определяют в сравнении с красящей способностью контрольного образца и выражают в процентах. Для определения красящей способности используются несколько методов [2,18,27] .
а) Визуальный метод.
Сущность визуального метода определения относительной красящей способности заключается в визуальном сравнении интенсивности цвета пасты испытуемого пигмента и контрольного образца.
Для определения относительной красящей способности пигментов готовят испытуемую и контрольную пасты. Испытуемую пасту готовят смешением пасты цинковых белил (или эскизных цинковых белил) и пасты испытуемого цветного пигмента. Контрольную пасту готовят смешением пасты цинковых белил (или эскизных цинковых белил) и пасты контрольного образца пигмента.
Сначала пасты испытуемого и контрольного пигментов готовят одинакового состава, соответствующего 100% условной красящей способности контрольного пигмента. В случае большого различия цвета паст в пасте из испытуемого пигмента изменяют содержание хроматического пигмента в 1,3-1,4 раза. При малом различии для красных и синих пигментов изменяют их содержание в пасте на 5-10 %, а для желтых – на 15-20%. Достигнув полного совпадения цвета паст и принимая красящую способность пасты контрольного образца за 100%, рассчитывают красящую способность испытуемого пигмента и (в %) по формуле:
;
где
- масса контрольного и испытуемого
хроматических пигментов в соответствующих
пастах, г;
-
масса белого пигмента в пастах
соответственно контрольного и испытуемого
пигментов, г.
За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 5%.
б) Определение интенсивности пигментов по функции ГКМ
Для оценки изменения красящей способности цветных пигментов исследуемые пробы смешивают со стандартной пастой белого пигмента.
Красящую способность Икр (в %), рассчитывают по формуле [2]:
;
где
- функция ГКМ испытуемого и контрольного
образца соответственно.
в) определение относительной красящей способности по калибровочному графику
Сущность метода заключается в определении цветового различия между испытуемым пигментом и контрольным образцом.
При определении красящей способности необходимо построить калибровочный график. Для этого готовят смеси паст хроматического и белого пигментов. В качестве белого пигмента применяют цинковые белила. Пасту цинковых белил получают, диспергируя цинковые белила марки БЦО в рафинированном и отбеленном льняном масле в соотношении 5:1 (по массе) до степени перетира по прибору «Клин» 20 мкм.
Хроматические пигменты также диспергируют в рафинированном и отбеленном льняном масле, получая подвижные пасты, а не легколетучие суспензии.
Для построения калибровочного графика из контрольного пигмента готовят 5-6 паст с различной красящей способностью, последовательно уменьшая или увеличивая навеску пасты контрольного образца примерно в 1,2 раза. Навеску 5 г пасты цинковых белил (или эскизных) оставляют постоянной. Коэффициенты отражения света смесями паст должны лежать в интервале 50-80 %. Красящую способность одной из полученных смесей паст условно принимаем за 100 %.
По
полученным данным строят калибровочный
график, откладывая по оси абсцисс
значения величин полного цветового
различия
в системе CIEL*a*b*
для
приготовленных
паст по отношению к образцу, красящая
способность которого принята за 100 %, а
по оси ординат – значение красящей
способности в зависимости от взятой
навески пасты утвержденного образца
(рисунок 11).
И,
%
∆Е
Рисунок 11 – Калибровочный график для определения красящей способности
При определении красящей способности испытуемого пигмента из него получают пасту такого же состава, что и паста контрольного пигмента, красящая способность которого принята за 100 %. Рассчитав полное цветовое различие между пастами контрольного и испытуемого пигментов, определяют по калибровочному графику относительную красящую способность [18,27].
1.6.2 Определение разбеливающей способности белых пигментов
В соответствии с ГОСТ 9529-80 (Пигменты неорганические. Методы определения разбеливающей способности белых пигментов (с Изменением N 1)) разбеливающую способность испытуемого пигмента определяют в сравнении с разбеливающей способностью утвержденного образца и выражают в условных единицах.
Настоящий стандарт распространяется на белые неорганические пигменты и устанавливает визуальный и инструментальный методы определения разбеливающей способности.
а) Визуальный метод.
Сущность визуального метода заключается в определении количеств белого и цветного пигментов, позволяющих достигнуть полное совпадение цветового тона, насыщенности и светлоты паст ультрамарина, разбеленного пастами контрольного и испытуемого образцов. В качестве контрольного образца используется оксид цинка БЦ0.
Рассчитывают разбеливающую способность испытуемого пигмента
(в %) по формуле:
;
где - масса контрольного и испытуемого белого пигмента в пастах, г;
- масса ультрамарина в пастах контрольного и испытуемого пигментов соответственно, г.
За результат испытания принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 5%.
б) Определение разбеливающей способности пигментов по функции ГКМ
Более объективные результаты получаются при использовании для оценки разбеливающей способности значений функции К/S для смесей контрольного и испытуемого пигментов с эталонным пигментом (ультрамарином).
Разбеливающая способность Ир (в %) в этом случае выражается отношением:
;
где
,
- функция ГКМ смесей испытуемого и
контрольного образца с ультрамарином
соответственно[2,18,26].