Смешение цветов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Смешение цветов

Все видимые нами в естественных условиях цвета являются результатом оптического смешения цветов.

Существуют три основных способа смешения цветов: оптическое, пространственное и механическое.

Оптическое смешение. Оптическое смешение цветов основано на волновой природе света. Его можно получить при очень быстром вращении круга, сектора которого окрашены в необходимые цвета.

Вспомните, как вы вращали в детстве волчок и с удивлением наблюдали за волшебными превращениями цвета. Легко изготовить специальный волчок для опытов по оптическому смешению цветов и провести серию экспериментов. Можно убедиться, что призма разлагает белый луч света на составные части -- цвета спектра, а волчок смешивает эти цвета снова в белый цвет.

В цветоведении цвет рассматривается как физическое явление. Оптическое и пространственное смешение цветов отличаются от механического их смешения.

Основные цвета в оптическом смешении -- красный, зеленый и синий.

Основные цвета при механическом смешении цветов -- красный, синий и желтый.

Дополнительные цвета (два хроматических цвета) при оптическом смешении дают ахроматический цвет (серый). Например, лимонно-желтый и ультрамариново-синий, оранжевый и голубой.

Первый закон смешения цветов

Для каждого хроматического цвета имеется другой хроматический цвет, от смешения с которым получается ахроматический цвет. Такие пары цветов, взаимно нейтрализующие друг друга, называют дополнительными. К красному дополнителен зеленый, к голубому - оранжевый, к желтому - фиолетовый. Все пары дополнительных цветов в цветовом круге лежат на противоположных концах диаметров.

Вспомните, как вы были в театре или цирке и радовались тому праздничному настроению, которое создает цветное освещение. Если внимательно проследить за тремя лучами прожекторов: красным, синим и зеленым, то можно заметить что в результате оптического смешения этих лучей получится белый цвет.

Можно провести и такой эксперимент по получению многокрасочного изображения путем оптического смешения цветов: взять три проектора, поставить на них цветные фильтры (красный, синий, зеленый) и, одновременно перекрещивая эти лучи, получить на белом экране почти все цвета, примерно так же, как в цирке.

Участки экрана, освещенные одновременно синим и зелеными цветами, будут голубыми. При сложении синего и красного излучений на экране получается пурпурный цвет, а при сложении зеленого и красного совершенно неожиданно образуется желтый цвет.

Складывая все три цветных луча, получаем белый цвет. Если в проекторы установить черно-белые слайды, то можно попытаться их сделать цветными с помощью цветных лучей. Не проделав такого опыта, трудно поверить, что многообразия цветовых оттенков можно достигнуть смешением трех лучей: синего, зеленого и красного. Существуют и более сложные приборы для оптического смешения цветов, например телевизор. Каждый день, включая цветной телевизор, вы получаете на экране изображение со многими оттенками цвета, а основано оно на смешении красного, зеленого и синего излучений.

Пространственное смешение цветов получается, если посмотреть на некотором расстоянии на небольшие, касающиеся друг друга цветовые пятна. Эти пятна сольются в одно сплошное пятно, которое будет иметь цвет, полученный от смешения цветов мелких участков.

Слияние цветов на расстоянии объясняется светорассеянием, особенностями строения глаза человека и происходит по правилам оптического смешения.

Закономерности пространственного смешения цветов важно учитывать при создании любой композиции, поскольку она будет рассматриваться обязательно с некоторого расстояния. Особенно необходимо помнить о получении возможных эффектов смешения цветов в пространстве при выполнении значительных по своим размерам произведений, рассчитанных на восприятие с большого расстояния.

Это свойство цвета прекрасно использовали в своем творчестве художники-импрессионисты, особенно те, которые применяли технику раздельного мазка и писали мелкими цветными пятнами, что даже дало название целому направлению в живописи -- пуантилизму (от французского слова «пуант» -- точка).

При рассматривании картины с определенного расстояния мелкие разноцветные мазки зрительно сливаются и вызывают ощущение единого цвета. Смешивая таким образом оранжевый с фиолетовым, получим темно-розовый, зеленый с оранжевым - желтый.

Второй закон смешения цветов

При оптическом смешении недополнительных цветов получаются новые цвета промежуточных цветовых тонов. Желтый и красный дают оранжевый, желтый и зеленый - желто-зеленый, синий и красный - фиолетовый.

Поверхности, покрытые мелкими мазками разного цвета, на некотором расстоянии воспринимаются как имеющие промежуточный цвет. Мазки чистого красного и синего цветов издалека кажутся фиолетовыми. При оптическом смешении двух цветов разной светлоты видимый цвет будет иметь среднюю светлоту. Белая поверхность, покрытая мелким рисунком, воспринимается с определенного расстояния как поверхность серого цвета.

На пространственном смешении цветов основано получение изображений различных цветовых оттенков в полиграфии при печати растровых форм. При рассматривании с определенного расстояния участков, образованных мелкими разноокрашенными точками, вы не различаете их цвета, а видите цвет пространственно смешанным.

Все цветные репродукции печатаются с использованием цветоделения на три основных цвета (пурпурный, желтый и голубой); во время печатания происходит смешение этих цветов путем последовательного наложения их. Черный цвет добавляется как контурный или по мере необходимости, а незапечатанная белая бумага дает эффект белого цвета.

Механическое смешение цветов. Механическое смешение происходит происходит тогда, когда мы смешиваем краски, например, на палитре, бумаге или другом материале. Здесь следует четко различать, что цвет и краска - это не одно и то же. Цвет имеет оптическую (физическую) природу, а краска - химическую.

Основным средством передачи цвета являются краски. Краски состоят из пигмента (мелко размолотых частиц различного по химическому составу и происхождению) и связующего вещества.

В зависимости от степени прозрачности краски принято делить на две группы: корпусные (кроющие), которые покрывают поверхность совершенно непрозрачным слоем, и прозрачные (лессировочные) краски, в красочном слое которых световой поток проходит насквозь, отражается от поверхности основы и вторично проходит сквозь красочный слой.

Основные понятия и определения пигментов

Пигментами называют высокодисперсные неорганические или органические, нерастворимые в дисперсионных средах вещества, способны образовывать с пленкообразователями защитные, декоративные ил декоративно-защитные покрытия.

Растворимые вещества, способные окрашивать другие материал, называют красителями.

Пигменты наполняют полимерные органические покрытия и придают им цвет, непрозрачность -- «укрывистость», увеличивают твердость атмосферостойкость, улучшают защитные, декоративные и другие свойства. Наряду с пигментами для наполнения полимерных плене применяют наполнители.

Наполнителями называют белые или слабоокрашенные высоко дисперсные природные или синтетические вещества, отличающиеся от пигментов более низким показателем преломления света (n⁰_D = 1,45 - 1,75) Наполнители не обладают защитными и декоративными свойствами, не могут частично заменять дорогостоящие пигменты и улучшать свойства красок и покрытий. Наполнители часто выполняют специфическиие функции (например, изменяют реологические свойства красок, армирую пленки), поэтому иногда их называют функциональными пигментами или пигментами-наполнителями.

Пигментированными лакокрасочными материалами называют дисперсии пигментов и наполнителей в растворах или эмульсиях пленкообразующих веществ или их сухие смеси. Лакокрасочные материалы могут содержать также растворители, разбавители, пластификаторы, сиккативы отвердители и другие вспомогательные вещества. Пигментированные лакокрасочные материалы -- краски, эмали, грунтовки и шпатлевки предназначаются для образования окрашенных непрозрачных защитных и декоративных покрытий или различных слоев в многослойных лакокрасочных покрытиях. Применяются для окраски изделий из металлов, дерева, штукатурки, тканей, кожи, пластмасс, бумаги и других материалов. Стандартная терминология для лакокрасочных материалов еще не установлена.

Краски -- этим общим термином называют все виды пигментированных лакокрасочных материалов. Принято классифицировать и обозначать краски по виду пленкообразующих веществ или по назначению.

Масляные краски изготовляются на основе высыхающих масел или олиф в виде густотертых паст или готовых к употреблению суспензий

Эмалевые краски, или просто эмали дисперсии высокодисперсных пигментов и наполнителей в органических или водных растворах или дисперсиях пленкообразователей. Эмали образуют на окрашенных поверхностях после отверждения («высыхания») непрозрачные окрашенные пленки с различным блеском и микрофактурой. Предназначаются для верхних слоев покрытий, стойких к атмосферным воздействиям к воде, а специальные сорта -- к бензину, маслам, кислотам или щелочам.

Эмалями также называют покрытия на основе легкоплавких стекол, окрашенных термостойкими неорганическими пигментами. Применяются для нанесения на изделие из металлов и керамики при высоких температурах. Придают изделиям цвет, износостойкость, электроизоляционные свойства и глянец; используются для покрытия санитарно технического оборудования (ванны, раковины), посуды, аппаратуры для пищевой и химической промышленности и др. Эти эмали к лакокрасочным материалам не относятся.

Водоразбавляемые краски изготовляются на основе дисперсий (эмульсий, латексов) лиофобных полимеров или мицеллярных растворов лиофильных пленкообразователей в воде.

Порошковые краски смеси пигментов, наполнителей и сухих олигомерных или полимерных органических пленкообразователей, которые при расплавлении образуют сплошные пленочные покрытия.

Грунтовки -- дисперсии противокоррозионных пигментов, иногда с наполнителями, в пленкообразующих веществах с высокой адгезионной способностью к окрашиваемой поверхности. Грунтовки предназначаются для создания прочного сцепления покрытия с подложкой и с вышележащими слоями, для защиты металлов от коррозии, в том числе протекторной, заполнения пор древесины и штукатурки, придания водо- и воздухонепроницаемости тканям и другим материалам, защиты от гниения древесины или преобразования ржавчины черных металлов. Грунтовки наносят непосредственно на подготовленную к окраске поверхность изделий и после их отверждения на слой грунта наносят шпатлевку или непосредственно эмали.

Шпатлевки -- пастообразные или вязкотекучие высоконаполненные лакокрасочные материалы, предназначенные для выравнивания шероховатых и пористых поверхностей, заделки пазов, выбоин, швов, стыков и других дефектов поверхностей перед окраской. Шпатлевки состоят из пленкообразователей, наполнителей и дешевых, чаще всего природных, пигментов и небольших количеств растворителей. Наносятся, как правило, на предварительно загрунтованные поверхности слоем толщиной до 300 мкм; перед нанесением окрасочных слоев шпатлевочный слой подвергают сухому или мокрому шлифованию.

Значение пигментов и пигментированных лакокрасочных материалов в народном хозяйстве

Наиболее доступным и распространенным способом защиты от коррозии является нанесение защитных или защитно-декоративных лакокрасочных покрытий. Долговечность квалифицированно окрашенных изделий и конструкций повышается в 2 - 10 раз. Пигменты в защитных органических покрытиях не только задерживают коррозию металлов, но и предохраняют само полимерное покрытие от преждевременного старения и разрушения, что дает огромный экономический эффект.

Значительная часть лакокрасочных материалов, а следовательно, и пигментов расходуется для окраски наружных и внутренних поверхностей зданий. Правильный выбор цвета и фактуры отделки жилых и производственных помещений и периодическое восстановление окраски имеют не только эстетическое, но и большое санитарно-гигиеническое и психофизиологическое значение, снижая утомляемость и повышая работоспособность людей.

До 40 % всех вырабатываемых пигментов используется в производстве пластмасс, синтетических волокон, резинотехнических изделий, линолеума, искусственной кожи, строительных материалов, керамики, а также медицинских и косметических препаратов. Оксиды свинца применяются для изготовления хрусталя и оптического стекла, аккумуляторов и других изделий.

Назначение пигментов. Пигменты являются твердыми компонентами композиционных лакокрасочных материалов -- красок, эмалей, грунтовок, шпатлевок и порошковых композиций. Взаимодействуя с органическими пленкообразователями, пигменты создают с ними структурные сетки, увеличивая прочность и долговечность покрытий. Пигменты и особенно некоторые виды наполнителей игольчатой и чешуйчатой формы армируют, пленку, снижают ее газо- и водопроницаемость, повышают механическую прочность и атмосферостойкость лакокрасочных покрытий.

Пигментные частицы в пленке, поглощая, отражая и рассеивая равномерно или избирательно лучи падающего света, придают белую черную или цветную окраску пленке, полностью укрывая цвет находящейся под пленкой подложки. Одновременно пигменты защищают органическое полимерное вещество пленки от деструкции под воздействием солнечных лучей, задерживая ее разрушение, и в несколько раз увеличивают долговечность покрытий. Многие пигменты обладают противокоррозионными свойствами. Находясь в составе грунтов и непосредственно примыкая к поверхности окрашенного металла, они оказывают пассивирующее действие и задерживают коррозию. Некоторые пигменты обладают особыми специфическими свойствами и имеют только целевое назначение для полиграфических, художественных, сигнальных, светящихся маскировочных, термосигнальных, термостойких красок, необрастающих в морской воде, бактерицидных и других покрытий.

Массовая доля пигментов и наполнителей в красках и эмалях составляет 20 - 50%, в грунтовках - до 60%, в шпатлевках - до 70%

Классификация пигментов. Общепринятой, отражающей все особенности пигментов классификации нет. Неорганические пигменты можно классифицировать по следующим признакам.

1. По происхождению пигменты делятся на природные, получаемые измельчением, обогащением или термической обработкой горных пород и минералов, и синтетические, получаемые в результате химических реакций.

2. По назначению пигменты подразделяются на декоративные, защитно-декоративные, защитные (противокоррозионные) и целевого назначения.

3. По цвету различают ахроматические (белые, черные, нейтрально-серые) и хроматические (все цветные) пигменты.

4. По химическому составу пигменты делят на оксиды, соли, металлы; несмотря на кажущуюся наибольшую обоснованность, химическая классификация практического значения не имеет, так как химический состав не всегда является определяющим параметром.

В табл. 1 приведена наиболее практичная классификация важнейших неорганических пигментов, сочетающая принципы по назначению и по цвету, что позволяет правильно ориентироваться при выборе пигментов.

Таблица 1

Классификация неорганических пигментов

Тип. типографские, Св для светотехнических составов, Т термостойкие, Б бактерицидные, Х для художественных красок, П противообрастающие.

Органические пигменты обладают только декоративными свойствами и классифицируется по цвету и классам органических соединений

Важнейшие свойства пигментов. Технические продукты, применяемые в качестве пигментов, должны обладать комплексом свойств изменяющимся в зависимости от назначения пигментов, состава и свойств пленкообразователей, условий отверждения и эксплуатации пигментированных лакокрасочных покрытий.

Физические свойства: кристаллическая структура, показатель преломления света, цвет, плотность, твердость, форма и размер частиц (дисперсность), удельная поверхность, насыпная плотность, растворимость.

Химические свойства: рН водной вытяжки, стойкость к воде и химическим реагентам (кислотам, щелочам), реакционная способность, кислотно-основные свойства поверхности.

Физико-химические свойства: смачиваемость (гидрофильность или олефильность), плотность и прочность упаковки частиц в анрегатах, адсорбционная способность (адсорбционный потенциал) поверхности, фотохимическая активность, светостойкость, фототропность, способность изменять электродный потенциал поверхности (пассивирующее действие).

Технологические свойства: укрывистость (кроющая способность), красящая способность (интенсивность), маслоемкость, диспергируемость, критическое объемное содержание, структурирующая способность, атмосферостойкость, совместимость с другими компонентами красочной системы.

Экологические требования: безвредность, нелетучесть, нераспыляемость, отсутствие или полное использование отходов и побочных продуктов при производстве.

Экономические показатели: наличие сырьевой базы для массового производства, возможность осуществления безотходной технологии, наименьший расход пигмента для достижения заданных показателей, длительный срок службы пигментированных покрытий, минимальные трудовые и энергетические затраты как на производство самого пигмента, так и на пигментирование лакокрасочных материалов.

Трудно найти вещества, которые бы сочетали в себе перечисленные разнообразные свойства, поэтому число пигментов невелико - всего несколько десятков. Традиционными носителями пигментных свойств являются оксиды, гидроксиды, средние и основные соли металлов переменной валентности (железа, свинца, хрома, титана) и некоторых других (цинка, алюминия, бария).

Для получения нужной кристаллической структуры, формы и размера частиц в процессе синтеза пигментов вводят зародыши кристаллизации, а также стабилизаторы структуры. В кристаллическую решетку иногда внедряют ионы других металлов.

С целью снижения запаса поверхностной энергии и предотвращения коагуляции коллоидных частиц, фотоактивности и других нежелательных явлений в пигменты вводят внешние модификаторы, осаждая на поверхности частиц диоксид кремния, оксид алюминия и др.

Для придания смачиваемости, связи с пленкообразователями, улучшения диспергируемости и повышения стабильности дисперсий поверхность частиц модифицируют органическими поверхностно-активными веществами (ПАВ). Введение различных добавок и модификаторов снижает массовую долю основного вещества в технических пигментах до 85 - 95 %, а иногда и более. смешание цвет пигмент лакокрасочный

Размещено на Allbest.ru