1.4. Декоративные свойства лакокрасочных покрытий

Декоративные свойства лакокрасочных покрытий определяют эсте­тические признаки изделий: цвет, фактуру, степень блеска или мато­вость, прозрачность или непрозрачность, общую выразительность. При этом следует иметь в виду, что поскольку качество изделий выражает степень удовлетворения данной потребительской стоимостью определен­ной общественной потребности, то отдельные характеристики, напри­мер степень блеска, цвет, не могут самостоятельно, безотносительно к изделию выступать в роли показателя качества. Нормирование внешне­го вида защитно-декоративных покрытий изделий из древесины и дре­весных материалов осуществляется по стандартам, которые приведе­ны в 1.1.

Оптические свойства покрытий. Представление, которое складывает­ся у человека о цвете и прозрачности лакового покрытия, зависит от оптических свойств древесины и лакокрасочных материалов. Как уста­новлено, лаковые покрытия имеют различный коэффициент пропуска­ния, который характеризует их цвет и прозрачность. Слабоокрашенная пленка изменяет натуральный цвет древесины, особенно при нанесении порозаполняющих составов, имеющих различные наполнители. Поэтому подбор лака и порозаполнителя с определенными оптическими показателями, а также определение оптического показателя, характеризующего покрытие в целом, имеют существенное значение для повышения качест­ва изделий из древесины.

Проявление оптических свойств лакокрасочных материалов обуслов­ливается их взаимодействием с потоком света, представляющим собой электромагнитное волновое поле.

Энергия колебаний, возникающих в среде под действием электромаг­нитного поля световой волны, может в той или иной мере переходить в другие виды энергии (тепловое движение, люминесценцию). Посколь­ку лакокрасочные материалы различаются не только химическим соста­вом, но и структурой макромолекул, воздействие светового потока мо­жет привести к его преломлению, поглощению, отражению или рассе­янию.

Таким образом, первоначальный световой поток можно представить в виде

где I_τ,I_р,I_a— соответственно пропущенный материалом, отраженный от его поверхности и поглощенный световые потоки.

Отношение потока, пропущенного, отраженного и поглощенного ма­териалом к потоку, падающему на него, называется коэффициен­тамипропусканияг,отраженияр ипоглощенияа: Следовательно,

τ + р + a= 1 (1.2)

Высокомолекулярные вещества не имеют поглощения в видимой области спектра, за исключением тех случаев, когда они окрашены или приобрели цвет в результате структурных изменений. Следовательно, светопропускание полимеров в области видимого спектра обусловлено в основном их светорассеивающей и отражательной способностями.

Следует отличать светопропускающую способность полимера от его прозрачности. Прозрачность определяется интенсивностью света, прошедшего через слой вещества без изменения направления. От проз­рачности полимера зависит, насколько хорошо видна под слоем лакокра­сочного материала подложка. Материал может обладать значительным светопропусканием и в то же время малой прозрачностью. Чем большесвета рассеивается в материале, тем меньше часть света, прошедшего прямо, и, следовательно, меньше его прозрачность.

Так как полимерные материалы не имеют поглощения в видимой об­ласти спектра, поглощение света происходит в инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра. В последние годы знание оптических свойств различных материалов в невидимых областях спектpaсвязывают прежде всего с интенсификацией процессов отверждения лакокрасочных материалов и обеспечением долговечности лакокрасоч­ных покрытий, особенно под действием УФ-облучения.

Поглощение света полимерами в ИК-области спектра связано с воз­буждением колебаний молекул. В ближней и средней ИК-областях (0,76 ... 50 мкм) Проявляются внутримолекулярные колебания, в ре­зультате которых изменяется относительное расположение ядер атомов, входящих в молекулу. Такие колебания сопровождаются изменением длин связей, соединяющих атомы (валентные колебания), и валентных углов между связями (деформационные колебания). В далекой ИК-об­ласти (50 . . . 1000 мкм) расположены колебания тяжелых атомов, соб­ственные колебания межмолекулярных связей, повороты и смещения макромолекул и их сегментов друг относительно друга.

Химическая структура полимерных молекул является одним из ос­новных факторов, определяющих поглощение полимерами И «-излуче­ния.

Все соединения, которые образуются или вводятся в лакокрасочные материалы, в той или иной мере влияют на их оптические свойства. Поэтому увеличение толщины поглощающего слоя полимера приводит к уменьшению его прозрачности во многих участках спектра. Уменьше­ние прозрачности пленки связано с проявлением в спектре полос погло­щения различных структурных групп, имеющихся в полимере в неболь­ших количествах. Большинство полимеров имеют много полос погло­щения в ИК-области спектра. Однако они находят применение как проз­рачные материалы в отдельных участках спектра, или в тонких слоях покрытий.

При поглощении света УФ- и видимой областями спектра веществом происходит возбуждение электронных оболочек молекул. При этом происходит переход молекул из состояния с меньшей энергией в состоя­ние с большей энергией. В УФ- и видимой областях спектра, так же как и в инфракрасной, возможно проявление какой-нибудь приМеси, ухудшающей оптические свойства полимера.

Таким образом, при воздействии света на лакокрасочный материал в оптической области спектра происходит деформационная, или индук­ционная поляризация, при которой молекулы приобретают дипольный момент в результате смещения электронов и ядер в поле волны. Смеще­ние ядер существенно для ИК-спектра, а Деформация электронных оболочек молекул - для УФ- и видимой областей.

Способность молекулы поляризоваться под действием переменного электромагнитного поля световой волны характеризуется поляризуе­мостью. Коэффициент пропорциональности между дипольным моментом и напряженностью поля называется поляризуемостьюмоле­кулы.

Для слабопоглощающих сред, таких как полиэфирные лаки, существует взаимосвязь между показателем преломления вещества и поляри­зуемостью молекулы. Для органических соединений мольная рефракция является аддитивной величиной, т. е. равна сумме инкриментов рефрак­ции, содержащихся в молекуле атомов, их группировкам и связям. Эта взаимосвязь была использована для определения показателя прелом­ления жидкого полиэфирного лака расчетным путем.

Мольная рефракция по Лорентц-Лоренцу, основанная на электро­магнитной, волновой теории света, определяется по формуле

где М — молекулярная масса;q — плотность;п — показатель преломле­ния.

В литературе известно и эмпирическое соотношение Гладстона-Дейли:

Используя приведенные соотношения, зная структурную формулу по­лиэфирного лака

определим показатель преломления.

Мольную рефракцию определим по структурному звену, используя данные приведенные в табл. 1.2.