книги из ГПНТБ / Чеботаревский, В. В. Лаки и краски - что это такое

перхлорвиниловые и др,— становятся хрупкими ири — 1 0

-2 0 ° С.

Лакокрасочное покрытие, полученное на металличес­ кой подложке, при охлаждении испытывает сжатие, так как его температурный коэффициент линейного расшире­ ния Польше коэффициента линейного расширения метал­ ла. Если при этом оно делается хрупким, а это иочти всегда так, то только в случае хорошей адгезии покрытие может удержаться на поверхности. Поэтому поверхность агрегатов и деталей, эксплуатируемых при низких тем­ пературах, необходимо тщательно готовить к окраске — применять пескоструйную обработку, фосфатированпе, оксидирование и т. д. Например, детали установок для производства жидкого водорода после такой обработки окрашивают эпоксидно-полиамидными пли фторорганическими эмалями, и они хорошо выдерживают охлаждение до —250° С при хорошей адгезии покрытии к металлу.

КРАСКИ ПОГЛОЩАЮТ, 7 ИЗЛУЧАЮТ

ИОТРАЖАЮТ

СВЕТОВУЮ

ИТЕПЛОВУЮ

ЭНЕРГИЮ

Улюбознательного и наблюдательного человека может возникнуть множество вопросов при взгляде на изделия,

окрашенные в разные цвета. Например, зачем цистерны с бензином и другими летучими жидкостями окрашивают белой или алюминиевой краской? Почему внутренние поверхности оптических приборов окрашены в глубоко черный цвет и почему они матовые? Для чего верхняя часть фюзеляжа самолета или вертолета окрашена в белый цвет? За счет чего достигается высокая яркость опозна­ вательных знаков, светящихся в дневное время, и почему некоторые краски светятся в полной темноте? И простой вопрос — почему краска вообще имеет тот или иной

цвет?

На все поставленные вопросы можно ответить, рас­ смотрев оптические свойства покрытий. К ним относятся

частях спектра. Все эти свойства определяются в основ­ ном пигментной частью лакокрасочного материала, пленкообра1зукщее играет тут второстепенную роль.

Начнем рассмотрение оптических свойств лакокрасоч­ ного материала с выяснения, чем же определяется цвет.

Действительно, палитра лакокрасочника насчитывает 115

8*

тысячи различных расцветок. Каждый пигмент имеет опре­ деленный цвет, смешивая их, можно получить покрытия самых различных цветов и оттенков. Так, меняя соотно­ шение между двумя пигментами белого и красного цвета, можно составить сто расцветок, различаемых человечес­ ким глазом; более тонкие оттенки лежат вне возможности человеческого зрения. Трудно себе даже представить, сколько цветов и оттенков можно составить, используя все имеющиеся пигменты.

От чего зависит цвет?

Напомним, что солнечный свет имеет сложный спектр — рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые и инфракрас­ ные лучи (рис. 23). Цвет покрытия зависит от того, какие лучи отражает или поглощает пигмент. Если пигмент отражает почти весь падающий на него свет, покрытие кажется белым. Если он поглощает весь падающий на него свет, то покрытие кажется черным. Когда пигмент погло­ щает только часть лучей спектра, то возникает эффект цвета. Лучи дневного света падают на покрытие, содер­ жащее синий пигмент, например ультрамарин, милорь. Пигмент поглощает зеленые, желтые, красные и другие лучи, кроме синих, которые отражаются. Их-то и воспри­

образование цветового эффекта? При смешивании несколь­ ких пигментов, например, синего и желтого, отражаются лучи синего и желтого цвета, которые, смешиваясь, соз­ дают цветовой эффект, воспринимаемый глазом как зеле­ ный. В зависимости от содержания и интенсивности того или иного пигмента, входящего в состав лакокрасочного

116 материала, изменяется его цвет;

Ученых интересовало, каковы же оптические свойства пигментов в невидимых для человеческого глаза областях спектра — ультрафиолетовой и инфракрасной? При изу­ чении спектральных кривых отражения было найдено, что некоторые пигменты, обладая одинаковым цветом, раз­ лично отражают ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.: Например, цинковые белила, сернистый цинк, титановые белила поглощают основную массу ультрафиолетового излучения, а спектральный пигмент марки М их отража­ ет. Эти удивительные свойства пигментов были использо­ ваны для создания лакокрасочных материалов белого цве­ та, применяемых для визуальной и оптической маскиров­ ки различных объектов на фоне снега.

Два самолета окрашены разными эмалями белого цве­ та. При визуальном наблюдении, т. е. невооруженным глазом, оба самолета на фоне снега мало заметны потому, что кривые отражения этих эмалей в видимой части спект­ ра совпадают со спектральной кривой отражения снега. Но стоит сфотографировать самолеты в ультрафиолетовой части спектра, как один из них будет вылядеть на снимке черным, а другой — белым. Нетрудно догадаться, что пер­ вый самолет был окрашен эмалью на. основе цинковых, бе­ лил, которые поглощают ультрафиолетовое излучение, дру­ гой — эмалью, содержащей пигмент, отражающий, как и снег, почти все ультрафиолетовое излучение.

Изучая спектральные кривые отражения зелени, пес­ ка, земли, ученые создали лакокрасочные материалы, спектральные характеристики покрытий которых совпа­ дают со спектральными характеристиками естественных

118 фонов.

Эмаль А содержит в качестве пигментной части желтый крон, милорь, железный сурик и небольшое количество сажи (для получения заданного оттенка); покрытие на основе этой эмали по цвету и матовости точно совпадает с цветом березовых листьев и травы. Окрасим ею какойлибо предмет. На фоне зелени визуально он незаметен. Казалось бы, цель достигнута. Однако при фотографиро­ вании его на пленку, чувствительную к инфракрасным лучам, получится изображение черного цвета на фоне светло-серой зелени.

Вчем же дело? А в том, что составитель эмали забыл

оспособности пигментов по-разному отражать инфракрас­ ное излучение. Для того чтобы убедиться в этом, рассмот­ рим кривые отражения естественной зелени и покрытий эмалями А и В\ последняя составлена с учетом оптичес­ ких свойств пигментов (рис. 24). Как видно, естественная зелень обладает большой отражательной способностью в инфракрасной области спектра. Кривая отражения покры­ тия эмалью Б почти совпадает с ней в видимой и инфра­ красной областях. Покрытие эмалью А наоборот, погло­ щает инфракрасное излучение, вследствие чего оно выде­ ляется на фоне зелени и на снимке имеет черный цвет.

Любой вид излучения обладает определенной энер­ гией. Когда излучение поглощается телом, его энергия превращается в тепло. Тело нагревается. Как мы видели, разные пигменты неодинаково поглощают и отражают солнечные лучи. Большую часть лучей отражают зеркаль­ ные или белые поверхности.

Известно, что хорошее металлическое зеркало отра­ жает около 90—95% световой энергии, остальная погло­ щается стеклом и металлической пленкой зеркала. По­ крытие эмалью, содержащей алюминиевую пудру, части­ цы которой представляют собой как бы мельчайшие 119

различные емкости, фюзеляжи самолетов окрашивают в белый цвет.

На аэродроме стоят три одинаковых самолета: один покрыт только бесцветным лаком, другой окрашен в чис­ то белый цвет и третий — в защитный (зеленый). Лето, полдень, жарко светит солнце. Замерьте температуру в салонах этих самолетов, и Вы убедитесь, что лакокрасоч­ ное покрытие существенно влияет на температуру возду­ ха. В салоне первого самолета температура на 4—6° С, а в салоне третьего— на 10—14° С выше, чем в салоне са­ молета, окрашенного в белый цвет.

Теперь нам понятие, почему внутренние поверхности оптических приборов окрашены в черный цвет: все па­ дающие на эти поверхности лучи поглощаются и не ме­ шают наблюдению.

Солнечная световая энергия, несущая тепло, отража­ ется лакокрасочными покрытиями. А как быть с тепловой анергией нагретого тела? Тепло можно отводить двумя способами: конвекцией, т. е. охлаждением поверхности воздухом пли жидкостью, омывающими нагретую поверх­ ность, и радиационным способом, т. е. излучением тепла в окружающее пространство (это тепло, излучаемое на­ гретым телом, мы п ощущаем, протягивая замерзшие руки к костру или нагретой печке).

Излучающая способность нагретого тела определяется физическими свойствами его поверхности и характеризу­ ется коэффициентом черноты.

За эталон коэффициента черноты принимается окис­ ленная пластинка никеля, с которой и сравнивается ис­ следуемая поверхность с помощью специальных прибо­ ров, фиксирующих тепло, излучаемое поверхностью. Сле­

дует сразу же оговориться, что цвет поверхности при 121

этом не имеет отношения к коэффициенту черноты. Чем выше значение коэффициента черноты, тем интенсивнее излучается тепло.

Коэффициент черноты составляет примерно 0,85—0,90 для эмалей, содержащих титановые белила, 0,90 — зеле­ ную окись хрома, 0,95 — сажу и 0,25 для эмалей, содер­ жащих алюминиевый порошок.

Способность лакокрасочных покрытий излучать энер­ гию навела ученых на мысль о возможности повышать излучательную способность поверхностей путем нанесения покрытий. Приведем несколько примеров.

С развитием реактивной техники скорости самолетоп резко возросли. Вследствие трения о воздух самолет в по­ лете сильно разогревается. При скорости около 2500 км/ч температура разогрева обшивки самолета достигает при­ мерно 160° С. В таких условиях снижается прочность металла и происходит интенсивное «старение» неметал­ лических материалов — пластмасс, герметиков. Да и летчику приходится трудно в душной кабине. Разогрев обшивки можно значительно уменьшить, применяя лако­ красочные материалы. С использованием некоторых пиг­ ментов были созданы эмали с коэффициентом черноты приблизительно 0,8—0,9. Температура поверхности само­ лета, окрашенного такими эмалями значительно ниже, чем температура окружающей среды, в результате интенсив­ ной излучательной способности покрытия.

Другой пример — космический корабль. В нем нахо­ дятся различные установки и приборы, которые при работе выделяют тепло. Люди, находящиеся в корабле, также выделяют тепло, а если к этому добавить тепло, которое получает корпус корабля в результате интенсив­ ной солнечной радиации, станет ясно, что через некоторое время температура внутри корабля может подняться выше

122 допустимой, приборы — выйти из строя, а все живое —