© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка icon

© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка




Скачати 71.18 Kb.
Назва© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка
Дата30.07.2012
Розмір71.18 Kb.
ТипДокументи

УДК 535.361

© 2000 р. О.М.Козаков, І.І.Лазурка



Чернівецький державний університет ім.Ю.Федьковича, Чернівці


ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КОЕФІЦІЄНТА ВІДБИВАННЯ ПІДКЛАДКИ НА ОПТИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ЛАКОФАРБНОГО ПОКРИТТЯ


За допомогою методу статистичного моделювання досліджено вплив коефіцієнта відбивання підкладки на оптичні характеристики лакофарбного покриття (біла й сіра фарби) – коефіцієнт поглинання фарби і дифузний коефіцієнт відбивання покриття. Показано, що поглинаюча здатність покриття є переважно характеристикою системи “підкладка-фарба”, а відбиваюча здатність покриття, переважно характеристикою самої фарби.


An influence of a base reflectivity on optical characteristics of paints (white and grey ones), such as absorption coefficient and a diffuse reflectivity of a paints, is determined using statistical simulation. It is shown that absorption of a paint characterizes, mainly, a system “base-paint”, whereas a paint reflectivity characterizes a paint itself.


Оптичні характеристики лакофарбного покриття мають вагоме значення при визначенні якісних і споживчих властивостей фарб. Якщо раніше оптичні характеристики привертали увагу переважно стосовно їх впливу на колір і покривну здатність фарб, то останнім часом

1-3 усе більше уваги приділяється дослідженню їх впливу на інші характеристики, наприклад, світлостійкість, терморегулюючі властивості, прискорення фотоотвердіння фарби тощо. Фарби завжди наносять на підкладки з різних матеріалів, які мають певну відбиваючу здатність, або взагалі на підкладки з попередньо нанесеним шаром грунтовки, відбиваючою здатністю яких можна керувати. З дослідницької точки зору цікаво знати, як саме відбивання підкладки впливає на оптичні характеристики покриття. Це викликає необхідність розробки відповідних як експериментальних, так і розрахункових методів дослідження. Причому останнім надається перевага, оскільки вони дозволяють швидко, без зайвих витрат часу й матеріалів визначити вимоги до оптичних властивостей підкладки. У літературі 1,2 це питання висвітлено поверхнево як з експерименталь-ного, так і теоретичного поглядів.

У даній роботі розглядаються результати дослідження впливу коефіцієнта відбивання підкладки на коефіцієнти відбивання й поглинання шарів білої та сірої фарб. Для розрахунків використано числовий метод статистичного моделювання 4,5, який дозволяє найбільш повно врахувати особливості структури лакофарбного покриття, умови на границях розмежування покриття з повітрям і підкладкою, умови його освітлення. Такий підхід дозволяє набагато краще й повніше описати процеси розсіювання та поглинання світла в шарах, ніж це можливо з використанням аналітичної двопотокової двопараметричної моделі Гуревича-Кубелки-Мунка, яка набула широкого застосування для визначення оптичних характеристик лакофарбних шарів 6.

Модель лакофарбного покриття, яку використано в роботі, має такий вигляд. Вважається, що шар фарби геометричної товщини ^ Н нанесено на підкладку, яка має коефіцієнт відбивання RПІДК та індикатрису відбивання RПІДК(), де  - кут відбивання. Покриття опромінюється по нормалі до поверхні випромінюванням з довжиною хвилі  в певному тілесному куті 0 з розподілом потоку випромінювання Ф(). Лакофарбний шар складається з плівкоутворювача з показником заломлення , у якому рівномірно й імовірно розташовуються частки пігменту з показником заломлення , логарифмічно нормальною функцією розподілу по розмірах f(d) і об’ємною концентрацією VC . Границя розмежування фарби з повітрям вважається гладкою, відбивання й заломлення випромінювання на якій описується відповідними співвідношеннями геометричної оптики, а коефіцієнти відбивання визначаються за формулами Френеля.

Алгоритм побудови траєкторій квантів випромінювання в шарі фарби складається з генерування ЕОМ послідовності випадкових чисел, рівномірно розподілених в інтервалі 0,1, за якими при допомозі певних імовірнісних функцій визначаються: кут падіння випромінювання на покриття; довжина вільного пробігу квантів між зіткненнями з частками пігменту; напрямок розсіювання після зіткнення; імовірність поглинання; кут відбивання світла від підкладки.

Для визначення імовірнісних функцій необхідно знати, окрім визначених функцій RПІДК(), Ф(), ще оптичні параметри фарби: показник послаблення , альбедо однократного розсіювання =/, де  - показник розсіювання, та індикатрису однократного розсіювання Х(). На жаль у літературі 1,2 відсутні дані про оптичні параметри фарб. Тому останні визначали розрахунковим шляхом за формулами Мі для таких оптичних констант середовища: , (cульфід цинку), (для більшості плікоутворю-вачів дорівнює 1,4-1,6), . З літерату-ри відомо, що найбільшу покривну здатність мають пігменти з середнім розміром (мкм) d= 1,45/(), що за нашими даними для середини видимої області спектра дорівнює~ 0,3 мкм. Відповідно до цього при розрахунках вважали, що частки пігменту мають кулясту форму з середнім розміром d = 0,3 мкм і степенем полідисперсності 20 % (відношення напівширини кривої розподілу за розмірами до середнього розміру часток). Об’ємні концентрації білої та сірої фарб підібрано так, щоб вони мали однакові показники послаблення ( = 4 мкм-1), що дає змогу порівнювати результати розрахунків не тільки при однакових геометричних, а й оптичних товщинах шарів. Альбедо однократного розсіювання для білої фарби Б = 0,9994, для сірої - С = 0,995.

Розрахунки проводили для підкладок з коефіцієнтами відбивання RПІДК = 0,5; 15; 30; 45; 60; 75; 90; 100 %. Індикатрису відбивання прийнято за дифузну, хоча програма розрахунку дозволяє моделювати індикатрису довільної форми. Розподіл потоку випромінювання в освітлюючому пучку вибрано таким, як у безабераційній оптичній освітлюючій системі. Кут падіння променя на покриття i визначається за співвідношенням

, (1)

де i – рівномірно розподілене в інтервалі 0,1 випадкове число. За результатами моделювання визначали такі оптичні характеристики: дифузний коефіцієнт відбивання покриття R, коефіцієнт поглинання лакофарбного шару А, коефіцієнт поглинання підкладки АПІДК.

На рис.1 і 2 наведено залежності вищеназваних оптичних характеристик від коефіцієнта відбивання підкладки для геометричних товщин шарів фарби 5 і 10 мкм.



Рис.1. Залежність оптичних характеристик R, А і АПІДК від коефіцієнта відбивання підкладки RПІДК для білої (світлі символи) і сірої (темні символи) фарб; Н = 5 мкм.



Рис.2. Залежність оптичних характеристик R, А і АПІДК від коефіцієнта відбивання підкладки RПІДК для білої (світлі символи) і сірої (темні символи) фарб; Н = 10 мкм.

На рис.3 і 4 наведено аналогічні залежності коефіцієнтів R і А, нормованих на відповідні значення при коефіцієнті відбивання підкладки RПІДК= 0,5%.

Згідно з законом збереження енергії весь падаючий на покриття потік випромінювання перерозподіляється між поглинанням у фарбі, у підкладці та відбиванням від покриття, але вплив RПІДК на кожну з характеристик різний. Найбільш суттєво це позначається на коефіцієнті поглинання фарби (рис.3 і 4). При переході від темної до світлої підкладки поглинання зростає вдвічі для білої та в півтора рази для сірої фарби.



Рис.3. Залежність нормованих оптичних характеристик R і А від коефіцієнта відбивання підкладки RПІДК для білої (світлі символи) і сірої (темні символи) фарб; Н = 5 мкм.



Рис.4. Залежність нормованих оптичних характеристик R і А від коефіцієнта відбивання підкладки RПІДК для білої (світлі символи) і сірої (темні символи) фарб; Н = 10 мкм.

При ^ Н = 10 мкм зростання поглинання в сірій фарбі незначне, оскільки, як видно із залежності коефіцієнта відбивання від RПІДК, така товщина фактично безмежно товста.

Особливо різко поглинання зростає, коли відбивання підкладки перевищує 70-75 %, що може суттєво впливати на світлостійкість покриття. Це можна пояснити тим, що саме при таких значеннях відбивання підкладки починає сильно зменшуватися її власне поглинання, тобто непоглинута підкладкою енергія якби переходить в поглинання фарби.

Коефіцієнт відбивання підкладки значно менше впливає на відбиваючу здатність покриття. Перехід від темної до світлої підкладки збільшує відбивання на 50 і 20 % для товщин шару фарби 5 і 10 мкм відповідно (біла фарба). На відбиваючу здатність покриття з сірою фарбою RПІДК практично не впливає (рис.3 і 4). Отримані закономірності слід враховувати при оцінці покривної здатності фарб. Як відомо, вона визначається за співвідношенням коефіцієнтів яскравості покриття, нанесеного на темну (RПІДК = 5 %) і світлу (RПІДК = 85 %) підкладки. Результати розрахунків свідчать, що при визначенні покривної здатності контроль відбивання темної підкладки не є критичним, тоді як відбивання світлої необхідно контролювати досить ретельно, бо його величина впливає на відбиваючу здатність покриття.

У цілому за результатами дослідження можна зробити наступні висновки. Поглинаюча здатність покриття є більше характеристикою системи підкладка-фарба, ніж самої фарби. Відбиваюча здатність покриття навпаки є більше характеристикою самої фарби, ніж системи підкладка-фарба, але з урахуванням викладених застережень щодо методики визначення покривної здатності фарб.


^

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ





  1. Лакокрасочные материалы и покрытия. Теория и практика / Под ред. Р.Лямбурна. – С.-Пб.: Химия, 1991.

  2. Гуревич М.М., Ицко Э.Ф., Середенко М.М. Оптические свойства лакокрасочных покрытий. – Л.: Химия, 1984.

  3. Андрющенко Е.А. Светостойкость лакокрасочных покрытий. – М.: Химия,1986.

  4. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. – М.: Наука, 1976.

  5. Kozakov O.N., Lazurka I.I. Statistical simulation of paint optical characteristics // SPIE Proc. – 1999. No 3904. – P.437-441.

  6. Джад Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. – М.: Мир, 1978.


Kozakov O.M., Lazurka I.I.

Investigation of influence of a base reflectivity on opticalcharacteristics of paints



Схожі:

© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка icon© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка
move to 195-23771
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconГост 5402. 1-2000
Принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол №17-2000 от 22 июня 2000 г.)
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка icon© 2002 р. О. М. Козаков, В. Ю. Воронцов
move to 195-24223
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconГост 5402. 2-2000 (исо 2477-87) межгосударственный стандарт
Принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол №17-2000 от 22 июня 2000 г.)
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconДокументи
1. /Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И.,., 2000)(pdf files)/Anot.txt
2....

© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconДокументи
1. /Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И.,., 2000)(pdf files)/Anot.txt
2....

© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка icon© 2002 р. О. М. Козаков, В. Ю. Воронцов
Як приклад наведено розрахунки коефіцієнтів поглинання І функцій передачі модуляції часткових емульсійних шарів реального тришарового...
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconГост 1756-2000 (исо 3007-99) межгосударственный стандарт нефтепродукты определение давления насыщенных паров межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации минск
Принят межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации №17-2000 от 22 июня 2000 г
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconПерелік засобів вимірювання та наукових методів
Термін виконання 00. 2000 00. 2000 рр. Виконавець Робочий телефон
© 2000 р. О. М. Козаков, І.І. Лазурка iconПерелік засобів вимірювання та наукових методів
Термін виконання 00. 2000 00. 2000 рр. Виконавець Робочий телефон
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи