Коэффициенты рассеяния и поглощения света.

Очевидно, чем выше интенсивность этих процессов, тем выше крою­щая способность пигментов. Количественную зависимость укрывистости от этих факторов установили Гуревич, Кубелка и Мунк. В основе их теории (ГКМ) лежит представление о прохождении световых лучей от поверхности через пигментированное покрытие и обратно, от субстрата к поверхности (рисунок 9).

Рисунок 9 - Схема прохождения све­товых потоков через пигментирован­ное покрытие

Световой поток i, проходя через элементарный слой пигментированно­го покрытия dx, ослабляется на величину di. Ослабление происходит за счет поглощения в слое kidx, где к - коэффициет поглощения и рассеяния - sidx, где s - коэффициент рассеяния. Одновременно происходит усиление потока i за счет рассеяния светового потока j, т.к. свет рассеивается во всех направ­лениях, в том числе в направлении, совпадающим с направлением потока i. Аналогичным образом формируется ослабление и усиление светового потока идущего от субстрата - j. Таким образом, изменение световых потоков, про­ходящих через элементарный слой в покрытии можно записать в виде систе­мы дифференциальных уравнений:

di = - kidx - sidx + sjdx

(3)

dj = - kjdx - sjdx + sidx

Решение дифференциальных уравнений с привлечением различных гранич­ных условий дало известное уравнение ГКМ:

где R„ - коэффициент отражения от бесконечно толстого покрытия, увеличение толщины которого не влияет на коэффициент отражения, т.к. при этом достигается кроющий эффект.

Как видно, увеличение s приводит к увеличению /? „, что эквивалентно возрастанию кроющей способности покрытия.

Дисперсност ь.

Зависимость кроющей способности от дисперсности имеет экстремаль­ный характер как видно из рисунка 10.

Рисунок 10 - Зависимость кроющей способности пигментов от дисперс­ности

В области 1 возрастание кроющей способности обусловлено воз­растанием удельной поверхности (стр 16) и, соответственно интенсивности рассеяния или поглощения света. При достижении определенной дисперсно­сти имеет место максимум рассеяния света и максимум на кривой. Значение диаметра частиц, отвечающего этому, может быть рассчитано в соответствии с теорией Майе Г.:

В частности, расчет для диоксида титана при X белого света 400 - 750 нм дает d_max ⁼ 200 - 400 нм. В области 2, когда радиус частиц становится со­измерим с длинами полуволн белого света (370 - 740 нм) имеет место явле­ние дифракции, огибание световым лучом частиц и снижение кроющей спо­собности пигмента.

Методы определения укрывистости

Визуально-инструментальный мет од основан на определении массы краски и, соответственно, пигмента отвечающей достижению полной непро­зрачности слоя краски, нанесенной на стеклянную пластинку, помещенную на черно-белый контрастный фон, которое регистрируется визуально.

Метод контрастных отношений также основан на определении массы краски и, соответственно пигмента, отвечающей достижению непрозрачно­сти слоя краски, нанесенной на стеклянную пластинку. В этом случае дости­жение непрозрачности определяется инструментально, с помощью оценки коэффициента отражения от белого (Kg) и черного (К_ч) фона. Далее рассчи-

тывается коэффициент контрастности К = К_ч/К_б и строится графическая за­висимость, изображенная на рисунке 11.

Масса краски, отвечающая достижению кроющего эффекта G_Kp опреде­ляется на пересечении кривой со значением К=0, 98, так как человеческий глаз при этом значении не отличает интенсивность отражения от черного и белого фона, а погрешность при К > 0, 98 значительно возрастает: небольшим изменениям К отвечают большие изменения массы.

Инструментально-расчетный метод основан на уравнении, связываю­щем коэффициенты отражения покрытия с толщиной кроющего слоя:

Факторы, определяющие кроющую способность покрытий.