Az akrilfestékek és gélközegek száradási folyamatának vizsgálata
Az akrilpolimer diszperzió száradási sebessége
A kereskedelmi forgalomban kapható festékek, alapozók és bevonatok legtöbb tartályán a címkén általában egy meghatározott időtartamot adnak meg a termék száradására. “Ideális körülmények között 2-4 óra alatt szárad meg”. “Érintésre 30-60 perc alatt szárad meg.” “Újbóli bevonás előtt hagyja megszáradni 4 órán át.” Akkor miért nem tünteti fel a Golden Artist Colors ezeket az információkat a legtöbb termékén? A válasz egyszerű; termékeinket sokféleképpen, sokféle felületen és számtalan környezeti környezetben használják. Ezért rendkívül nehéz “becslést” adni anélkül, hogy több részletet ismernénk az alkalmazásról, és figyelembe vennénk a különböző igényeket a műalkotás minden egyes fázisában. Ez az olajjal való munka előtti alapozó réteg? A műnek reggel egy szállítójárműre kell kerülnie? Erősen átitatja a felületet mosott akrilrétegekkel? Ez egy külső falfestmény Louisianában? Ez az összetettség megállásra késztet bennünket, amikor felteszik a kérdést: “Mennyi ideig tart a száradás?”
Míg lehetetlen minden szempontot figyelembe venni és abszolút száradási időt megadni, ebben a cikkben leírunk néhány tényezőt a száradási folyamat körül, felfedjük a legújabb vizsgálati eredményeket, és megvitatjuk, hogy mindez hogyan befolyásolhatja a valós helyzetet.
Az akril polimer diszperzió száradási szakaszai
A legegyszerűbb és legvázlatosabb szinten az akrilok a víz és más “illékony anyagok” elpárolgásával száradnak a festékfilmből. Ahogy ezek távoznak, az akril szilárd anyagok közelebb kerülnek egymáshoz, míg végül érintkeznek egymással, és filmet alkotnak. Ezek végül olyan erővel tömörülnek össze, hogy a víz és az adalékanyagok kiszorulnak belőlük, amíg el nem érik a koaleszcenciát. A kikeményedett film most már meglehetősen stabil, és nem reagál kedvezőtlenül a nedvességre vagy a következő festékrétegekre.
Hígabb alkalmazásokban és ideális száradási körülmények között az akrilfestékek perceken vagy órákon belül száraznak tűnnek. Ezzel szemben nem ritka, hogy a vastagon felhordott festékfilmeknél hetekig vagy hónapokig tart, amíg ugyanezt az állapotot elérik. Bár minden akrilfesték-film ugyanolyan mechanizmusok révén szárad – víz és társoldószerek távozása -, a folyamat során számos tényező játszik szerepet, amelyek befolyásolják az eredményt, különösen a száradási sebességet. Valójában a vastag festékfilmek több zónát is tartalmazhatnak a száradás különböző szakaszaiban, amelyek mindegyike különböző mértékű illóanyag-tartalommal rendelkezik.
Míg az évek során ezt a folyamatot meglehetősen lazán definiálták, és egyes kifejezések különböző embereknek mást jelentenek, az alábbiakban megpróbáljuk bemutatni a folyamat alapvető szakaszait (2. ábra).
Nedves festék – A tartályból származó termék így marad, amíg a palettára vagy vászonra nem viszik fel. A festék még mindig rendelkezik a kiindulási szintű illékony anyagokkal (víz és társoldószerek), amelyek elkezdenek kiürülni a filmből, amint az aljzatra kerül. A nedves festék még mindig mozgatható, és ecsettel vagy késsel könnyen kezelhető, de észrevehetően merevebbé válik. A polimer részecskék közelebb húzódnak egymáshoz, és amikor a festék már nem egyenletesen megmunkálható, a nedves festék fázisának vége.
Száraz festék – Ahogy az illékony anyagok gyorsan elkezdenek távozni a festékfilmből, az akril szilárd anyagok közelebb kerülnek egymáshoz. A festékfilm vastagságától függően a festék nagyon gyorsan egymás után több fázison is átmehet. Ez a bizonyos szakasz azt a pillanatot írja le, amikor a festékfelületet enyhén megérinthetjük, és már elég bőr alakult ki ahhoz, hogy a termék ne emelkedjen fel, amikor megérintjük. Ahogy a festékréteg nyúzottá válik, a tartós filmszerkezet megkezdődött.
érintésszáraz – Az érintésszáraz szakasz nagyon szorosan kapcsolódik a nyúzottá vált szakaszhoz. Egy vékony réteg a nedves festéktől a nyúzott festékrétegig és az érintésszárazságig másodpercek alatt eljuthat! A vastagabb filmeknél azonban általában elég masszív a bőr ahhoz, hogy kibírjon némi érintést anélkül, hogy gyűrődne vagy szakadna. A bőr folyamatosan növekszik, ahogy az illékony anyagok távoznak, de még mindig jelentős mennyiségű adalékanyag marad alatta, különösen a nem nedvszívó szubsztrátokon.
Kézszáraz/szilárd állapot – Egy bizonyos ponton a festékfilmben megszűnnek a túlzottan nedves területek, és a súlyvesztés sebessége jelentősen lelassul. Bár a művészek azt hihetik, hogy a festékfilmjük ekkor “száraz”, ez nem így van. Rengeteg adalékanyagnak kell még kijönnie. Ez egy rossz időpont lenne arra, hogy a festményt megpróbáljuk becsomagolni vagy feltekerni szállításhoz, mivel az akrilfesték ebben a fázisban nagyon törékeny. Mivel a filmek csak részben száradtak ki, a tapadás és a film integritása még nem alakult ki teljesen.
Kikeményedett/Koalizálódott – A száradási folyamat során az akril szilárd anyagok szorosan egymás mellé rendeződtek (mint valami szabadon alakítható Tetris játék), így az illékony anyagok nagy része kiszorult a folyamat során. Ezenkívül a filmképző adalékanyagok jelenléte meglágyította ezeket az akril szilárd anyagokat, hogy azok egymás körül deformálódhassanak, és megszüntesse a részecskék közötti légréseket. A szilárd anyagok közötti rések, amelyeket korábban víz és más illékony anyagok foglaltak el, most megszűntek, lehetővé téve egy hatszögletű, méhsejt-szerű polimerhálózat kialakulását. Ezt a folyamatot koaleszcenciának nevezik. Csak az elegendő koaleszcencia bekövetkezése után válik a festékfilm stabilvá, és alakulnak ki a végleges fizikai és kémiai tulajdonságok.
Az ember azt feltételezné, hogy a koaleszcencia az akrilfesték-film folyamatának utolsó szakasza. Bár ez nagyrészt igaz, az akrilfilmeknek bizonyos fokú hidrofil, azaz vízkedvelő adalékanyagokat kell tartalmazniuk ahhoz, hogy vízzel kompatibilisek legyenek. Ez azt jelenti, hogy elkerülhetetlenül megtartanak némi vizet még azután is, hogy látszólag megszáradtak. Ezenkívül a nem teljes koaleszcencia miatt az akrilfilmek némileg porózusak, és a hatszögletesen deformált részecskék falán csatornákat hagynak maguk után. Ezek a pórusok aztán átjáróként szolgálnak a víz számára, hogy be- és kimozduljon a filmbe.
Ez némi bizonyítékot jelent a grafikonon (3. ábra), ahol látható, hogy még hosszabb idő után is viszonylag jelentős mennyiségű illékony anyag marad a filmben. Meglepő, hogy mennyire sikerült elérni a film integritását, amikor valójában az eredeti illékony anyagok 5-20%-a még mindig megmaradt. Az akrilfóliák a légkörtől függően továbbra is veszítenek és gyarapodnak is. A magasabb hőmérséklet és a megnövekedett légáramlás általában elűzi a nedvességet, míg a magasabb relatív páratartalom arra ösztönzi a fóliát, hogy megtartsa a nedvességet. Ez a folyamat folytatódik, ahogy a festék reagál a környezettel, és újra kiegyenlítődik a légkör nedvességtartalmához. A folyamat meglehetősen lassan fejlődik – különösen egy olyan állandóan változó éghajlaton, mint New York -, több hónapig tart, amíg a stabil egyensúlyi állapotot eléri. Mint minden porózus anyag esetében, itt is lesz egy olyan nedvességszint, amely talán soha nem távozik, hacsak a páratartalom szintjét nem csökkentjük elég hosszú időre ahhoz, hogy a nedvességet kivonjuk.
A teszt felállítása
Az akrilok száradási folyamatának időzítéséről való további tájékozódás érdekében egy sor vizsgálati paramétert határoztunk meg, hogy megvizsgáljunk néhány kezelhető és befolyásoló száradási tényezőt, és azonosítsuk őket a száradás kulcsfontosságú szakaszaival. Rájöttünk, hogy nem tudunk minden tényezőt tesztelni. Mivel a vizsgálatokat egy időben végeztük, ki tudtuk zárni a hőmérséklet és a páratartalom közötti különbségeket. A környezeti tényezők fontosak, de a tesztelés ezen fordulója során nem lett volna célszerű megpróbálni ellenőrizni őket. Bármilyenek is voltak a környezeti feltételek, azokat rögzítettük. A légáramlást a normál szobai forgalomra korlátoztuk.
Mindig legalább három vizsgálati mintát készítettünk, és olyan hordozókat választottunk, amelyek inertek a nedvesség megtartására (alumínium, Lexan és poliészter vászon). A tesztelés korai szakaszában felismert egyik probléma az volt, hogy a legelterjedtebb művészhordozók maguk is elég nedvszívók ahhoz, hogy a nedvesség a tesztelés során megváltoztassa a hordozó súlyát. A pamutvászon felszívja és megtartja a vizet. Ugyanígy a keménylemez és a papír is. A kiválasztott hordozókon belül a poliészter vászon légáteresztő felületet kínált, míg az akrillemez és az alumíniumpanelek tömörebb felületet. A cél az volt, hogy lássuk, hogy a zárt és a lélegző felületek megváltoztatják-e a szárítási folyamatot.
A teszthez kiválasztott Regular Gel (fényes) és Heavy Body Titanium White tényleges tételinformációit rögzítették és felhasználták a tényleges szilárdanyagszintek kiszámításához, amelyek kritikusak a szárítás során bekövetkező illóanyag-veszteség összehasonlításához.
A tesztelés két fordulóban zajlott. Az egyik sorozatot több mint egy évvel ezelőtt kezdtük, a második sorozatot pedig 60 napos cikluson keresztül figyeltük meg.
Filmvastagságok
Az akrilfestékek száradási idejének tesztelése során egy sor szabványos festékfilmvastagságot vizsgáltunk. Az eszközöket arra használtuk, hogy eldöntsük a vastagságtartományt, és reális, egyenletesen öntött filmek sorozatát biztosítsuk. Ehhez a teszthez 10 mil (körülbelül egy nagyvonalúan ecsetelt alkalmazás vastagsága), 62,5 mil (1/16″), 125 mil (1/8″) és 250 mil (1/”) vastagságot választottunk.
Módszerek a száradási sebesség értékelésére
- A festékréteget száradás közben fizikailag manipulálja, hogy megjegyezze a kulcsfontosságú szakaszokat. A művészek számára is ez a legkönnyebben hozzáférhető módja a száradás mérésének (4. ábra). A festékréteg megérintése a legjobb módja annak megállapítására, hogy mennyire száraz.
- Vizuálisan vizsgáljuk meg a réteget a nyúzódás és a tisztulás jelei után. A felület száradás közben zsugorodik és változik. A zselék tejfehéren indulnak, majd áttetszővé és homályossá válnak a tisztaság felé vezető úton. Az optikai változások a száradási ciklus döntő pontjait jelzik.
- A tesztlap mérlegelése. A legtöbb művésznek nincs lehetősége arra, hogy a festési folyamat során mérlegelje művét. Még ha meg is tennék, az információ nem jelent túl sokat, hacsak nem ismerjük a tényleges szilárdanyagszintet is. A súlyveszteséget a fizikai és vizuális eredményekkel összevetve pontos képet kaphatunk a szárítási folyamatról.
Tesztelési eredmények
Amint azt elképzelhetjük, ez a fajta vizsgálat hatalmas, adatokkal teli táblázatokat hoz létre. Minden egyes tesztet külön-külön vizsgálnak meg, majd összehasonlítják a többivel. A vizsgálat egyik legfontosabb része az volt, hogy megpróbáljuk meghatározni az illékony anyagok szintjét a festékfilmek szárazságának mértékéhez viszonyítva az egyes intervallumokban. Ennek szemléltetésére készítettünk egy grafikont (5. ábra). Ez a tartomány a minta súlyveszteségének a fizikai és vizuális változásokkal való összehasonlításán alapul, és a valóságban a legtöbb szakasz olyan gyorsan történik, hogy az egyik szakasz összemosódik a következővel. A vastagabb filmek segítségével jobban megérthetjük ezt az összefüggést, de a szárítási ciklus ezen kulcsfontosságú pontjait fontos megállapítani a következő eredményekhez.
Sürgős szárítás korán
A szárítási ciklus korai szakaszában minden egyes vizsgálati panel esetében a legtöbb illóanyag-veszteség a szárítási ciklus elején következik be. A víz és a társoldószerek elvesztését megkönnyíti a festékbőr hiánya, vagy legalábbis nem túl jelentős hiánya. Ezt a gyors veszteséget az 5. ábra grafikonjain láthatjuk. Érdekes volt látni, hogy minden film ugyanazt a száradási görbe vonalat hozta létre, amikor a súlyveszteséget ábrázoltuk. Megállapítottuk, hogy a vékony festékfilmeknek körülbelül 3 napra van szükségük ahhoz, hogy szilárd állapotba kerüljenek. Ez nem azt jelenti, hogy nem lehet folytatni a festék vagy a médiumok felvitelét, hanem inkább egy általános időkeret, amit meg kell várni, mielőtt bármi extrém dolgot tennénk, mint például a festmény nyújtása vagy a lakkozás.
A hordozó befolyásolja a száradási sebességet
A hordozó hatása a száradási időre jelentősnek bizonyult. Ugyanaz a termék azonos vastagságban felhordva észrevehetően gyorsabban szárad egy légáteresztő szubsztrátumon, például vásznon, amely elősegíti a kétirányú száradást, mint egy nem nedvszívó panelen. Kezdetben a súlyveszteség hasonló volt, de ahogy a festékfilmek kezdtek vastagabb bőrt képezni a felületen, kialakult egy minta, amely megmutatta a különbséget.
 |
 |
A vizsgálat azt mutatja, hogy egy lélegzőbb hordozó lehetővé teszi a kétirányú száradást. A nem nedvszívó alumíniumlapok szinte minden esetben jelentősen lassabb súlyvesztést és a gélek lassabb tisztulását mutatták (6. ábra).
Filmvastagság
A filmvastagságot mindig is az akrilok száradási sebességének kulcsfontosságú tényezőjeként ismerték el. A zselék és a Heavy Body akrilok 10 mil-es filmjei percek alatt érintésszárazakká válnak. A festékfilm egyenletesen szárad és követi a szokásos festékszáradási folyamatot. Ha azonban vastagabb rétegeket viszünk fel, a legfontosabb különbség a festékbőr kialakulása, amely a száradás során egyre masszívabbá válik, amíg a teljes festékfilm össze nem olvad (7. ábra). Ez a festékbőr drámaian akadályozza az illékony anyagok mozgását a filmből.
Ezt azzal igazoljuk, hogy a Regular Gel (Gloss) milyen gyorsan képes kitisztulni, és ezt közvetlen bizonyítékkal tudjuk alátámasztani, ha összehasonlítjuk a súlyveszteség mértékével. Ezt továbbá a fizikai manipulációs adatokkal szemben is meg tudtuk erősíteni. Minden esetben a vékonyabb filmek gyorsabban száradnak, mint a vastagabb megfelelőjük, függetlenül a terméktől vagy az aljzattól.
Termékkülönbségek
A tesztelés nagy terjedelme miatt a vizsgált termékek száma korlátozott volt. A Heavy Body Titanium White és a Regular Gel (Gloss) ésszerű termékkülönbségeket nyújtott. Elismerjük, hogy a különféle pigmentek, festékkészítmények és egyéb termékek másképp fognak viselkedni, mint ez a két termék. Az akrilpolimer szilárd anyagokon kívül a termékek számos további szilárd anyagot tartalmazhatnak, beleértve sokféle pigmentet, töltőanyagot, szemcséket és mattítószereket, míg a gélek általában csak az akril kötőanyagot tartalmazzák szilárd anyagként, kivéve, ha mattító szilárd anyagokat tartalmaznak.
A Titanium White és a Regular Gel összehasonlításakor a különböző vastagságok és hordozók között nem sok különbség volt korántsem. A Titanium White úgy tűnik, hogy a súlycsökkenés tekintetében korán vezet, és ezt az előnyét a 60 napos tesztelési ciklus alatt meg is tartotta. Több tesztcsoportban a filmben maradt illékony anyagok végső szintje 7 és 15% között volt (8. ábra).
Manipulációs eredmények
Megmanipuláltuk (fogpiszkálóval és később ceruzával) mind a gél, mind a fehér festék felületét több napon keresztül, amíg nem volt érzékelhető különbség abban, ahogy az akril reagált a bökdösésre (4. ábra). Úgy találtuk, hogy a vékonyabb filmek olyan gyorsan száradtak, hogy nehéz volt mérni a különböző bekövetkező változásokat, így a vastagabb . alkalmazások szolgáltatták a legtöbb rögzíthető adatot.
A termékek a tesztelés első napján észrevehetően megvastagodtak és elkezdtek hámlani. Általánosságban elmondható, hogy az akrilrétegek a száradás első napján nagyon gyorsan elkezdenek változni. Néhány órán belül a Titanium White-on a Brie (lágy, érlelt sajt) kérgéhez hasonló “kéreg” alakult ki, míg a gélbőr gumiszerűbb volt, húzódott és nyúlt, amikor megszondáztuk.
A második napra elérkezett az a pont, amikor már nehéz volt fogpiszkálót használni. A bőrök vastagok és rugalmatlanok voltak, ami miatt át kellett térni a ceruza használatára a szárazság ellenőrzésére. A gyengéd bökdösés hamarosan átadta a helyét az agresszívabb bökdösésnek. A második hét végére a fóliák már elég erősek voltak ahhoz, hogy ceruzahegyeket törjenek el.
Kicsi kontra nagy területméret
Az ilyen jellegű kutatások során a vizsgálati adatok gyakran dobnak egy-egy görbe labdát. A szokásos feltételezés az lenne, hogy egy kisebb akrilfestékfilm gyorsabban szárad, mint egy nagyobb. Ugye? Nem olyan gyorsan. Összehasonlítottunk egy 2″-es termékkört egy 12″-es termékkörrel, mindkettőt panelen. Mind a Regular Gel (Gloss), mind a Heavy Body Titanium White mintáknál a nagyobb kör gyorsabban fogyott, mint a kisebb átmérőjű társa. A különbségek talán nem jelentősek, de elég nagy volt a különbség ahhoz, hogy elgondolkodjunk, miért történt ez.
Zonális száradás
Míg további vizsgálatokat kell végezni ezen eredmények további megértéséhez, az egyik elmélet szerint egy nagy, vastag festék- vagy gélrétegen a kezdeti termék ugyanúgy megnyúlik, mint a kisebb 2. körön, de ennek a bőrnek a teljes vastagsága a közepétől a széléig változik (9. ábra). Lehet, hogy a festékbőr középső területe vékonyabb, mert a száradás során a szélek száradása miatt az illékony anyagok a középpontba áramlanak. A külső perem nyúlik meg először, és gyorsan szorosabbá válik, ami megnehezíti a víz átjutását a fólián. A víz a legkönnyebb utat választja az anyagból való távozáshoz. Ebben az esetben a víz befelé, a középpont felé áramlik, és azt eredményezi, hogy a víz valamivel gyorsabban tud távozni a filmből, mint azt egy vékonyabb, egyenletesebben nyúzott festékréteg lehetővé tenné.
Összefoglaló
Sok művész használja ki az akrilfestékek gyors száradási tulajdonságát. Ez az egyik legjellemzőbb tulajdonsága, és bár lassítható késleltetők használatával, a gyors száradás a technikák széles skáláját teszi lehetővé. Amikor azonban az idő kritikus, sok művész, aki nem gondolt át minden tényezőt idejekorán, szembesül azzal a problémával, hogy a kívántnál hosszabb ideig kell várnia, mielőtt a festési folyamat következő fázisát megkezdheti. Ha valaki vastagon fest, akkor meg kell értenie annak fontosságát, hogy ennek a bőséges rétegnek időt kell adni a száradásra. Ha fontos a gyorsabb száradás, akkor alaposan nézze meg, hogy mit lehet változtatni a száradási idő javítása érdekében.
A teszteredmények összefoglalásaként itt van néhány kulcsfontosságú gondolat:
-Vékony rétegek gyorsabban száradnak, mint a vastagabb rétegek. Ez nem jelenti azt, hogy nem lehet vastag rétegekkel végezni, de nézze meg, hogy lehetséges-e több vékonyabb réteget felvinni egy vastag réteg helyett.
-A lélegző szövetek elősegítik a gyorsabb kétirányú száradást. A panelek minden bizonnyal nagy stabilitást biztosítanak, de használatuk azt jelenti, hogy az összes illékony anyag csak egyféleképpen tud távozni a festékfilmből, többnyire a sűrűsödő festékbőrön keresztül.
-A termékválasztás befolyásolhatja a száradást, de nem annyira, hogy túlzottan aggódjunk.
-A festmény mérete nem kritikus tényező.
-A környezeti tényezők nagyban befolyásolják a száradást. A hőmérséklet, a páratartalom és a légáramlás beállítható a száradási idő szabályozására.
Végezetül fontos megjegyezni, hogy bár ebben a tesztelésben elkülönítettük a száradási idő változókat, a műteremben a művésznek a lehető legtöbbet kell tudnia szabályozni, ami gyorsabb általános száradási időt eredményezhet anélkül, hogy potenciális problémákat okozna. A kifeszített vászonra vékonyan felhordott festékrétegek, amelyeket meleg, száraz, jó levegőjű helyiségben hagynak megszáradni, sokkal gyorsabban száradnak, mint egy pincében, panelen lévő impasto festmény. Tehát még ha siet is, szánjon időt arra, hogy a száradási idő egyenletébe a lehető legtöbb változót beleszámítsa, hogy megfeleljen az igényeinek.