Цвет покрытий

Категория:
Покрытия


Цвет покрытий

Цвет есть зрительное ощущение света определенного спектрального состава.

В видимой части солнечного спектра, суммарно воспринимаемой как белый свет, принято различать семь типичных излучений, каждое из которых характеризуется определенным цветом и интервалом длин волн в нанометрах:
Спектральный цвет – Интервал длин волн, нм
Фиолетовый 380—450
Синий 450—480
Голубой 480—510
Зеленый 510—550
Желтый 550—585
Оранжевый 585—620
Красный 620—770

Этот перечень обогащается группой пурпурных цветов, получаемых в результате смешения крайних цветов видимой части спектра.

Каждому цветному излучению в спектре соответствует другое цветное излучение, которое при смешении в определенном соотношении с первым, образует неокрашенное в спектральные цвета излучение. Такие пары спектральных излучений называются дополнительными или взаимодополнительными.

Все существующие в природе цвета делятся на хроматические и ахроматические. К хроматическим относятся цвета видимой части спектра. Ахроматическими являются белый, черный и все нейтральные серые, которые образуются в результате смешения двух первых.

Человеческий глаз способен выделить в спектре от 100 до 200 оттенков одного цвета и различить около 300 ахроматических тонов.

Цвет поверхности тела, не обладающей собственным излучением, зависит от ее способности поглощать, отражать или пропускать световой поток данного спектрального состава. Такая изобретательность поверхности различных материалов объясняется теорией волновых электромагнитных колебаний и определяется в первую очередь особенностями строения кристаллической решетки твердых тел.

До недавнего времени цвет поверхности различных материалов и покрытий характеризовался только с помощью хотя и очень чувствительного, но несовершенного инструмента — человеческого глаза. Соответствие цвета определенным требованиям оценивалось визуально, в сравнении с принятыми эталонами. Однако обилие и пазнообразие цветов окружающего нас мира не могло не породить субъективизма в характеристике и терминологии, особенно для оценки сложных цветов. Кроме того, даже русский язык при всем его богатстве и гибкости оказался не в силах наделить реально встречающиеся в практике цвета названиями, исключающими путаницу. Все это послужило поводом для разработки способов строгой количественной оценки цвета.

Поскольку цвет отражает в сознании субъекта объективные свойства поступающей в глаз лучистой энергии, существуют два критерия оценки цвета—физический и психологический. Первый количественно выражает объективные свойства цвета, второй состоит из соответствующих этим свойствам субъективных определений.

Физическая оценка цвета осуществляется путем количественного измерения его яркости, чистоты и доминирующей длины волны.

Яркость характеризуется силой света, излучаемого с единицы поверхности, и измеряется в нитах или стильбах (сб). Один нит соответствует яркости света силой в 1 свечу, излучаемого с 1 м2 поверхности; 1 сб = 104нг.

Применяемые для характеристики яркости безразмерные величины — коэффициент яркости и коэффициент отражения — определяют относительную яркость поверхности.

Чистота цвета определяется, как отношение величины яркости монохроматического излучения к суммарной яркости монохроматического и белого излучений, необходимых для воспроизведения данного цвета. При этом чистота спектральных цветов принята за единицу.

Доминирующая длина волны выражается в нанометрах и определяет оттенок цвета, близкий к спектральному с данной волновой характеристикой.

Измерив величину яркости, чистоту цвета и доминирующую длину волны, можно строго и однозначно определить данный цвет.

Физическим характеристикам цвета соответствуют психологические понятия — светлота, насыщенность и Цветовой тон.

Совокупность насыщенности и цветового тона часто обозначается одним термином — цветность, а насыщенности и светлоты — термином интенсивность.

Смысловая связь физических и психологических характеристик цвета наглядно иллюстрируется с помощью цветового конуса, изображенного на рис. 1.

По оси конуса размещены ахроматические цвета от черного в вершине до белого в основании. Все возможные хроматические цвета располагаются по наклонным прямым, исходящим из вершины конуса, так что любая точка в объеме конуса имеет определенный хроматический цвет.

На окружности основания конуса находятся чистые монохроматические цвета спектра.

Дополнительные, или взаимодополнительные цвета располагаются симметрично относительно ахроматической оси.

Физические и соответствующие им психологические характеристики цвета интерпретируются в объеме конуса следующим образом. Цвета с наибольшей яркостью (светлотой) располагаются на плоскости основания конуса. Чистота (насыщенность) цвета тем выше, чем ближе соответствующая наклонная прямая, проведенная из вершины, к образующей конуса. Наконец, чем ближе фиксирующая данный цвет точка находится к окружности, образующей, основание конуса, тем резче выражена доминирующая длина волны, тем ближе к спектральному данный цветовой тон.

Системы измерения цвета основаны на трехкомпонентной теории цветового зрения, согласно которой наш глаз имеет три приемника излучения, отличающиеся по чувствительности к различным областям видимой части спектра. Изолированное возбуждение каждого из них приводит к ощущению насыщенных цветов красного, зеленого и синего.

Рис. 1. Цветовой конус:
Б — белый цвет: Ч — черный цвет; ЧС — чистые спектральные цвета; ЧД — чистые дополнительные спектральные цвета.

При наблюдении цветового объекта мозг человека воспринимает и синтезирует красное, зеленое и синее возбуждения данной интенсивности, создавая в сознании определенное представление о цвете. В случае одинакового раздражения всех трех цветоощущающих приемников глаза цвет объекта воспринимается как ахроматический.

Для каждого цвета коэффициенты цветности могут быть рассчитаны, причем независимыми являются только два из них, что дает возможность любой цвет изобразить графически на плоскости с помощью разностороннего треугольника, имея ввиду, что алгебраическая сумма перпендикуляров, опущенных из любой точки на его стороны, равна высоте этого треугольника.

При этом на сторонах цветового треугольника располагаются цвета, получающиеся в результате попарного

смещения соответствующих двух основных цветов, а на биссектрисах — цвета, образующиеся при смешении каждого из основных цветов с белым цветом.

Экспериментальные данные и расчеты показывают, что линия чистых спектральных цветов находится на кривой, изображенной на рис. 2.

На линии, соединяющей точку красного цвета с точкой, соответствующей длине волны 380 нм расположены чистые пурпурные цвета. Все существующие цвета, таким образом, располагаются на площади, ограниченной кривой линии и прямой пурпурных цветов.

Цвета, располагающиеся на прямой, соединяющей точку белого цвета Б с любой точкой кривой спектральных цветов, характеризуются одной доминирующей длиной волны и разной чистотой цвета — от нуля в точке Б до 100% на кривой чистых спектральных цветов.

На линиях, пересекающих точку Б, по обеим от нее сторонам соответственно располагаются дополнительные цвета.

Недостатком системы КЗС является наличие отрицательных цветовых коэффициентов, что усложняет расчеты. Поэтому международная комиссия по освещению утвердила систему определения цвета XYZ, в которой в качестве трех независимых цветов взяты нереальные цвета X, Y и Z. При этом процесс смешения цветов описывается уравнениями аналогичными приведенным выше, но без отрицательных членов, так как кривая чистых спектральных цветов полностью вписывается в треугольник X, Y, Z.

Связь между основными нереальными цветами, принятыми в качестве стандартных, и тремя реальными монохроматическими излучениями с длинами волн 700, 546 1 и 435,8 нм выражается сложным цветовым уравнением.

Рис. 2. Графическое изображение цветовых уравнений с помощью равностороннего треугольника:
а — уравнение (I); 6 —уравнение (2).

График международной колориметрическои системы XYZ имеет вид, изображенный на рис. 7.

Координаты цветности х и у определяются с помощью математических расчетов по кривым спектрального отражения или на специальных приборах. Они определяют цветность образца и местоположение точки, соответствующей этому цвету, на графике. Например, координаты х = 0,26 и у = 0,4 определяют положение точки Ц на графике.

Рис. 3. Цветовой график в системе определения цвета КЗС:
Б — точка белого цвета; Б Л,- — прямая одной доминирующей длины волны; Z, – точка с чистотой спектрального цвета 100%; Ц — произвольная точка, с чистотой цвета изменяющейся от 0 до 100%.

Рис. 4. Переход от системы КЗС к системе XYZ.

Соединяя точку Ц с точкой белого цвета Б и продолжив прямую до пересечения с линией спектральных цветов, получим, что цвет Ц характеризуется доминирующей длиной волны 500 нм и чистотой 35%, так как аттестуемая точка находится ровно на середине между равночистотными кривыми со значениями чистоты 30 и 40%.

Третья количественная характеристика — светлота определяется через коэффициент отражения с помощью расчетных таблиц или фотометров.

Дополнительные цвета определяются на графике с помощью прямой линии, проведенной через точку белого Цвета до пересечения с кривой спектральных цветов по обе стороны от точки белого цвета.

Для количественного измерения цвета применяются спектрофотометры различных конструкций, а также визуальные и фотоэлектрические колориметры. Наиболее удобными в работе, не требующей высокой точности, являются колориметры с непосредственным отсчетом марки КНО-2 и КНО-3, определяющие положение точки аттестуемого цвета на цветовом графике. Возможна также непосредственная визуальная оценка цвета с помощью аттестованных цветовых атласов. Внося в определение цвета значительный элемент субъективизма, такая оценка, тем не менее, является простой и наглядной.

Рис. 5. Цветовой график в международной калориметрической системе XYZ.

Лучшим в мировой практике признан американский атлас цветов системы Менселла. Атласы, созданные в СССР, еще нуждаются в значительном совершенствовании; наиболее удачным из них является атлас, разработанный школой проф. Е. Б. Рабкина.

Роль правильной оценки и выбора цвета в системе человек — предметный мир трудно переоценить. И хотя эти факторы проявляются в виде сложных комплексных ощущений, воздействие цвета на человеческий организм, с известной степенью условности, удобно рассматривать раздельно с позиций эргономики и эстетики.

Эргономический фактор включает в себя психологическое и физиологическое воздействие цвета. Первое из них прежде всего связывается с понятием теплых и холодных цветов, которое возникает в результате психологических ассоциаций с различными веществами и явлениями природы.

Цвета красно-желтой части спектра называются теплыми. Они связываются с представлениями человека о цвете раскаленных тел, огня, крови и т. п. К холодным цветам относятся сине-голубые, напоминающие о цвете воды, воздуха, металла и льда.

Теплые цвета, помимо ощущения тепла, оказывают на человека возбуждающее действие, повышая активность мышечного действия. Однако длительное восприятие ярких, с высокой насыщенностью цветов красно-желтой области спектра отрицательно влияет на организм, сменяя возбуждение утомлением.

Холодные голубоватые или голубовато-зеленые тона вызывают ощущение свежести и чистоты, частично компенсируя утомление, возникающее при температуре воздуха, превышающей обычные нормы. В окружении этих тонов легче переносится отсутствие дневного света или запыленность воздуха. Кроме того, холодные цвета снижают напряжение зрения в процессе точной работы или чтения.

Наряду с понятиями о теплых и холодных цветах существует ощущение легких и тяжелых цветов. К легким относятся цвета, обладающие, в отличие от тяжелых, высоким коэффициентом отражения и небольшой насыщенностью. Темные, сильно насыщенные цвета воспринимаются нами как тяжелые и в случае применения их на больших поверхностях оказывают давящее и подчас угнетающее впечатление. Вместе с тем умелое сочетание легких и тяжелых цветов может способствовать лучшему выявлению тектонических особенностей конструкции, облагораживая ее формы.

Различные сочетания легких и тяжелых, теплых и голодных цветов могут вызывать явления иррадиации, а также выступание и отступание цветов. Сущность явления иррадиации цветов проявляется в зрительном восприятии размера отдельных элементов конструкции. Например, темный квадрат на светлом фоне будет казаться всегда меньше такого же по размерам, но светлого квадрата на темном фоне. Пересечение плоскости темной полосой производит впечатление сужения этой плоскости. Светлые полосы на плоскости вызывают обратный иллюзорный эффект.

Эффект отступания и выступания цветов проявляется в том, что темные цвета на светлом фоне всегда кажутся отступающими. Холодные на теплых также отступают и наоборот — светлые на темном и теплые на холодном кажутся выступающими. Таким образом, различные цветосочетания отдельных деталей могут влиять на восприятие формы изделия в целом.

К психологическому воздействию цвета следует также отнести его роль в сигнально-предупреждающих знаках и устройствах, где значение красного, желтого и зеленого насыщенных цветов широко известно.

Изучение физиологического воздействия цвета на человеческий организм является одной из важнейших задач науки о цветоведении. Большого внимания заслуживают исследования, проведенные в СССР школой проф. Е. Б. Рабкина.

Авторы этих исследований считают, что наиболее благоприятными для человеческого организма, стимулирующими функциональную способность зрительного анализатора и снимающими зрительное утомление являются цвета, лежащие в желто-зеленой части спектра, а также белый цвет.

Отдавая предпочтение средневолновым участкам спектра, авторы считают их наиболее приемлемыми для интерьеров различных промышленных помещений и окраски оборудования.

При оценке эстетических достоинств любой отделки промышленных изделий вообще и покровных пленок в частности правильный выбор цветов является одним из определяющих критериев. Если учесть, что отделка даже самых простых изделий редко ограничивается одним цветом, весьма важное значение имеет выбор гармоничных цветосочетаний. Практикой художественного творчества установлен ряд правил составления цветовых гармоний, основанных на принципах нюансных и контрастных сочетаний.

К наиболее употребительным из них относятся гаммы, построенные:
1) на сочетании отличающихся по светлоте оттенков одного цветового тона;
2) из трех цветов, один из которых объединяет два других, являясь производным от их смешения;
3) из трех цветов, два из которых являются дополнительными, а третий получен в результате смешения одного из них с ахроматическим и также выполняет роль объединяющего;
4) из двух цветов, близко расположенных в спектре и родственных по степени «теплохолодности»;
5) из основного и близко лежащего к дополнительному;
6) из трех цветов, два из которых являются смежными в спектре, а третий — дополнительным к их среднему значению;
7) из трех цветов, расположенных на равных расстояниях в цветовом спектре;
8) из двух цветов, один из которых является ахроматическим, а другой хроматическим;
9) на сочетании теплых цветов с черным;
10) на сочетании холодных цветов с белым.

Разумеется, использовать эти правила необходимо творчески с учетом фактурной характеристики покрытий, особенности которой изложены ниже.

Какими же возможностями для создания различных цветовых эффектов располагает современная техника и технология защитно-декоративных покрытий? Все покровные пленки по природе и особенностям их окраски можно представить в виде двух групп.

К первой относятся покрытия, цвет которых обусловлен собственной окраской пленкообразующей основы или технологией ее нанесения. Типичными представителями этой группы являются все металлические покрытия и большинство оксидных, образующихся на металлических основах или подложках.

Цвета, которыми располагает первая группа покрытии, могут обладать высокой светлотной характеристикой по цветовому тону. Чаще всего это серые и черные Цвета, близкие по спектральному составу к соответствующим ахроматическим тонам, или золотисто-розовые с доминирующими волнами, характерными для небольшого участка красно-желтой части спектра. Однако в отдельных случаях, например при нанесении на медь или медную подложку тончайших пленок закиси меди, эти пленки за счет эффекта интерференции света могут быть окрашены в сочные цвета теплых и холодных участков спектра, отличающиеся высокой цветностью и светлотой.

Природа и технология получения цветных покровных пленок, относящихся к первой группе, обусловливает хорошую воспроизводимость их цветовых параметров и высокую, не изменяющуюся во времени светостойкость, что в ряде случаев имеет определяющее значение. Нейтральные белесые и светлосерые цвета имеют металлопокрытия из олова, кадмия, серебра и платины. Теплые сероватые цвета с желтоватым и розовым оттенком соответственно характерны для покрытий никелем и его сплавом с оловом. Холодные с голубоватым отливом, серовато-белесые цвета дают покрытия цинком, хромом и сурьмой. Гамму розовых и золотистых цветов образуют металлопокрытия на основе меди и золота. Желто-золотистые цвета типичны для некоторых сплавов меди с цинком, оловом и алюминием, а также золота с медью и серебром. Черные цвета с различными оттенками могут быть получены при химическом и электрохимическом оксидировании стали, меди, цинка и цветных конструкционных сплавов на основе этих металлов, а также при никелировании и хромировании металлических деталей в некоторых электролитах сложного состава.

С помощью процессов термического, химического и электрохимического оксидирования металлов возможно получение пленок, цвета которых располагаются в сине-зеленой части спектра, однако эти процессы в большинстве случаев недостаточно технологичны.

Вторая группа объединяет покровные пленки, образующиеся на основе относительно прозрачных и бесцветных пленкообразователей, окраска которых может быть получена за счет введения в них различных красящих веществ минерального и органического происхождения. Эта группа включает стеклоэмалевые и полимерные покрытия, а также оксидные пленки, получаемые на алюминии и его сплавах. В отличие от первой вторая группа покрытий располагает практически неограниченными возможностями в смысле создания самых различных ахроматических и хроматических цветов и оттенков, иллюстрируемых цветным графиком на рис. 5.

Все красящие вещества, вводимые в пленкообразующую основу для получения цветных покрытий, делятся на пигменты и красители. Красящие вещества, растворяющиеся в пленкообразователе, называются красителями, нерастворяющиеся — пигментами. Это деление носит условный характер, так как в зависимости от свойств пленкообразователя одно и то же красящее вещество может быть как пигментом, так и красителем.

Рис. 5. Местоположение различных областей цветности на стандартном цветовом графике.

Окрашенные пигментами пленкообразующие материалы представляют собой более или менее устойчивые

суспензии мельчайших цветных частиц в пленкообразователе. Пленкообразующие материалы, окрашенные красителями, являются в отличие от пигментных суспензий растворами. Пигменты и красители крассифицируются по цвету с учетом их химической природы.

Ахроматические пигменты подразделяются на белые, серые и черные; хроматические—на желто-оранжево-красные и зелено-сине-фиолетовые. Различные комбинации основных ахроматических и хроматических пигментов в пленкообразователе дают сложные цветовые композиции.

Если показатель оптического преломления пигмента, находящегося в пленке, равен показателю преломления пленкообразователя, то пигмент кажется в пленке прозрачным. Такие пигменты называются лессирующими, в отличие от кроющих, показатель преломления которых больше, чем связывающего их пленкообразователя. Так как при прочих равных условиях укрывистость пигмента зависит от разности показателей преломления его и пленкообразователя, то один и тот же пигмент может быть в одном пленкообразователе лессирующим, а в другом кроющим. Эффект лессирования может быть использован в декоративных целях при желании сохранить фактуру основы.

Для аналогичных целей, например, при желании получить прозрачные окрашенные в различные цвета лаковые пленки на металлической поверхности применяют органические спирто- и жирорастворимые красители. При этом различные цветовые эффекты можно получить как растворением соответствующих красителей в массе пленкообразователя, так и адсорбцией красящих веществ из водных растворов на высохшей лаковой пленке.

Следует отметить, что свето- и термоустойчивость различных красящих веществ зависит от их химического состава и в случае пигментов является более высокой у цветных соединений, имеющих неорганическую природу.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум