Investigarea procesului de uscare a culorii acrilice și a mediului gel
Ratele de uscare a dispersiei polimerice acrilice
Pe majoritatea recipientelor de vopsele comerciale, grunduri și acoperiri, este obișnuit ca eticheta să furnizeze un interval de timp specific pentru uscarea produsului. „Se usucă în 2-4 ore în condiții ideale”. „Se usucă la atingere în 30-60 de minute.” „Lăsați să se usuce 4 ore înainte de a aplica un nou strat.” Atunci de ce Golden Artist Colors nu enumeră astfel de informații pe majoritatea produselor sale? Răspunsul este simplu; produsele noastre sunt utilizate în multe moduri diferite, pe multe suprafețe diferite și într-o multitudine de medii. Prin urmare, este extrem de dificil să oferi o „estimare” fără a cunoaște mai multe detalii despre aplicație și fără a lua în considerare diferitele nevoi în fiecare etapă a unei lucrări de artă. Este acesta stratul de amorsare înainte de a lucra în ulei? Lucrarea trebuie să se afle dimineața pe un camion de livrare? Aveți de gând să saturați puternic suprafața cu straturi spălăcite de acrilice? Este vorba de o pictură murală exterioară în Louisiana? Această complexitate ne face să luăm o pauză ori de câte ori ni se pune întrebarea „cât timp va dura uscarea?”
În timp ce este imposibil să ținem cont de fiecare aspect și să furnizăm timpi de uscare absoluți, în acest articol descriem unii dintre factorii care stau la baza procesului de uscare, dezvăluim rezultatele unor teste recente și discutăm despre modul în care toate acestea pot afecta o situație din lumea reală.
Etapele de uscare a dispersiei polimerice acrilice
La cel mai simplu și mai schematic nivel, acrilicele se usucă prin evaporarea apei și a altor „substanțe volatile” din pelicula de vopsea. Pe măsură ce acestea pleacă, solidele acrilice se apropie unele de altele până când intră în contact unele cu altele și formează o peliculă. În cele din urmă, acestea se compactează împreună cu suficientă forță pentru a stoarce apa și aditivii până când se ajunge la coalescență. Pelicula polimerizată este acum destul de stabilă și nu reacționează negativ la umiditate sau la straturile de vopsea ulterioare.
În aplicații mai subțiri și în condiții ideale de uscare, acrilicele vor părea uscate în câteva minute sau ore. În schimb, nu este neobișnuit ca filmele de vopsea aplicate în strat gros să dureze săptămâni sau luni pentru a ajunge în aceeași stare. Deși toate peliculele de vopsea acrilică se usucă prin aceleași mecanisme – plecarea apei și a co-solvenților – există mulți factori care intervin în timpul procesului și care afectează rezultatul, în special viteza de uscare. De fapt, peliculele groase de vopsea pot avea mai multe zone în diferite stadii de uscare, fiecare cu un grad variabil de conținut volatil.
În timp ce, de-a lungul anilor, acest proces a fost definit destul de vag, iar unii termeni vor însemna lucruri diferite pentru persoane diferite, în cele ce urmează se încearcă reprezentarea etapelor de bază ale procesului (figura 2).
Vopsea umedă – Produsul din recipient rămâne astfel până când este aplicat pe paletă sau pânză. Vopseaua are încă nivelul său inițial de substanțe volatile (apă și co-solvenți) care încep să evacueze pelicula pe măsură ce este aplicată pe substrat. Vopseaua umedă este încă mobilă și poate fi manipulată cu ușurință cu pensula sau cuțitul, dar devine vizibil mai rigidă. Particulele de polimer sunt atrase mai aproape unele de altele și, când vopseaua nu mai este uniform prelucrabilă, etapa de vopsea umedă s-a încheiat.
Skinned Over – Pe măsură ce substanțele volatile încep să părăsească rapid pelicula de vopsea, solidele acrilice se apropie unele de altele. În funcție de grosimea peliculei de vopsea, vopseaua poate trece prin mai multe etape în succesiune foarte rapidă. Acesta descrie în special momentul în care puteți atinge ușor suprafața vopselei și s-a format o piele suficient de mare pentru ca produsul să nu se ridice la atingere. În momentul în care o peliculă de vopsea devine peliculizată, a început structura permanentă a peliculei.
Secare la atingere – Stadiul de uscare la atingere este foarte strâns legat de stadiul de peliculizare. Un strat subțire poate să treacă de la vopsea umedă, la jupuit, la uscat la atingere în câteva secunde! Cu toate acestea, în cazul peliculelor mai groase, există de obicei o piele suficient de consistentă pentru a rezista la unele atingeri fără ca aceasta să se încrețească sau să se rupă. Pielea crește continuu pe măsură ce substanțele volatile se scurg, dar rămâne încă o cantitate semnificativă de aditivi dedesubt, în special pe substraturile neabsorbante.
Sec la manipulare/stare solidă – La un moment dat, pelicula de vopsea încetează să mai aibă zone prea umede și rata de pierdere de greutate încetinește semnificativ. Deși artiștii pot crede că acesta este momentul în care pelicula lor de vopsea este „uscată”, nu este așa. O mulțime de aditivi trebuie încă să iasă la iveală. Acesta ar fi un moment nepotrivit pentru a încerca să împachetați sau să rulați pictura pentru transport, deoarece acrilicele sunt foarte fragile în acest stadiu. Deoarece peliculele sunt doar parțial întărite, aderența și integritatea peliculei nu sunt încă pe deplin dezvoltate.
Cercetat/Coalescent – În timpul procesului de uscare, solidele acrilice s-au mutat într-un aranjament strâns împachetat (ca un fel de joc Tetris în formă liberă), ceea ce face ca majoritatea substanțelor volatile să fie împinse afară în acest proces. În plus, prezența aditivilor de formare a peliculei a înmuiat aceste solide acrilice pentru a le permite să se deformeze unele în jurul altora și să elimine orice goluri de aer între particule. Spațiile dintre solide, odată ocupate de apă și de alte substanțe volatile, sunt acum eliminate, permițând formarea unei rețele de polimeri hexagonale, în formă de fagure de miere. Acest proces este cunoscut sub numele de coalescență. Numai după ce a avut loc o coalescență suficientă, pelicula de vopsea este stabilă, iar proprietățile fizice și chimice finale se dezvoltă.
Se poate presupune că coalescența este etapa finală a procesului de realizare a unei pelicule de vopsea acrilică. Deși acest lucru este în mare parte adevărat, filmele acrilice trebuie să încorporeze un anumit grad de aditivi hidrofili, sau iubitori de apă, pentru a fi compatibile cu apa. Acest lucru înseamnă că acestea vor reține în mod inevitabil o parte din apă chiar și după ce sunt aparent uscate. În plus, un nivel de coalescență incompletă face ca filmele acrilice să fie oarecum poroase, lăsând canale care se întind de-a lungul pereților particulelor deformate hexagonal. Acești pori sunt apoi căi de trecere pentru ca apa să intre și să iasă din peliculă.
O parte din dovezi în acest sens se observă în grafic (figura 3), unde este evident că rămâne o cantitate relativ semnificativă de substanțe volatile în peliculă, chiar și după o perioadă extinsă de timp. Este surprinzător cât de multă integritate a peliculei a fost atinsă, când, de fapt, mai rămân încă 5-20% din nivelul inițial de substanțe volatile. Filmele acrilice vor continua să piardă greutate, precum și să câștige greutate, în funcție de atmosfera în care se află. Temperaturile mai ridicate și fluxul de aer crescut au tendința de a alunga umiditatea, în timp ce umiditatea relativă mai mare încurajează filmul să rețină umiditatea. Acest proces va continua pe măsură ce vopseaua reacționează cu mediul înconjurător, reechilibrându-se la nivelul de umiditate din atmosferă. Procesul se dezvoltă destul de lent – mai ales într-un climat în continuă schimbare precum cel din New York – având nevoie de mai multe luni pentru a ajunge la un punct de echilibru stabil. La fel ca în cazul oricărui material poros, va exista un nivel de umiditate care s-ar putea să nu plece niciodată, cu excepția cazului în care nivelul de umiditate este scăzut suficient de mult timp pentru a atrage umiditatea afară.
Stabilirea testului
Pentru a afla mai multe despre calendarul procesului de uscare a materialelor acrilice, au fost definiți o serie de parametri de testare pentru a examina unii factori de uscare controlabili și influenți și pentru a-i identifica cu etapele cheie ale uscării. Ne-am dat seama că nu am putut testa fiecare factor. Având în vedere că toate testele au fost efectuate în același timp, am putut exclude diferențele de temperatură și umiditate. Factorii de mediu sunt importanți, dar nu ar fi fost practic să încercăm să-i controlăm în timpul acestei runde de teste. Oricare ar fi fost condițiile ambientale, acestea au fost înregistrate. Fluxul de aer a fost limitat la traficul normal din încăpere.
S-au creat întotdeauna minimum trei probe de testare și s-au ales substraturi inerte la reținerea umidității (aluminiu, Lexan și pânză de poliester). O problemă de care ne-am dat seama încă de la începutul testelor a fost că cele mai comune suporturi pentru artiști sunt ele însele suficient de absorbante pentru a permite umezelii să modifice greutatea substratului în timpul testelor. Pânza de bumbac absoarbe și reține apa. La fel și cartonul dur și hârtia. În cadrul suporturilor alese, pânza de poliester a oferit o suprafață mai respirabilă, în timp ce folia acrilică și panourile din aluminiu au oferit suprafețe mai etanșe. Scopul a fost de a vedea dacă suprafețele sigilate față de cele respirabile ar modifica procesul de uscare.
Informațiile reale ale loturilor atât ale produsului Regular Gel (Gloss), cât și ale produsului Heavy Body Titanium White selectat pentru acest test au fost înregistrate și utilizate pentru a calcula nivelurile reale de solide, care sunt esențiale pentru a compara pierderea de substanțe volatile în timpul uscării.
Au fost efectuate două runde de teste. O serie a început cu peste un an în urmă, iar o a doua serie a fost observată pentru un ciclu de 60 de zile.
Este grosimea peliculei
Testarea timpului de uscare a vopselei acrilice a inclus o serie de grosimi standard ale peliculei de vopsea. Am folosit instrumentele pentru a decide intervalul de grosime și pentru a oferi un set realist de filme turnate uniform. Am ales 10 mil (aproximativ grosimea unei aplicări generoase cu pensula), 62,5 mil (1/16″), 125 mil (1/8″) și 250 mil (1/”) pentru acest test.
Metode de evaluare a vitezei de uscare
- Manipulați fizic stratul de vopsea în timpul uscării pentru a observa etapele cheie. Aceasta este cea mai accesibilă modalitate de măsurare a uscării și pentru artiști (figura 4). Atingerea unei pelicule de vopsea este cel mai bun mod de a determina cât de uscată este.
- Inspectați vizual stratul pentru a vedea dacă există semne de jupuire și de limpezire. Suprafața se micșorează și se modifică pe măsură ce se usucă. Gelurile încep cu un alb lăptos și apoi devin translucide și încețoșate pe drumul lor spre claritate. Modificările optice indică puncte cruciale în ciclul de uscare.
- Cântărirea panoului de testare. Majoritatea artiștilor nu sunt capabili să-și cântărească lucrările de artă în timpul procesului de pictură. Chiar dacă ar face-o, informația nu înseamnă cu adevărat prea mult dacă nu cunoașteți și nivelul real al solidelor. Comparând pierderea de greutate cu rezultatele fizice și vizuale, se dezvăluie o imagine exactă a procesului de uscare.
Rezultatele testelor
Cum ne putem imagina, acest tip de testare creează foi de calcul masive pline de date. Fiecare test este analizat individual și apoi comparat cu celelalte. Una dintre cele mai importante părți ale testării a fost încercarea de a defini nivelul de substanțe volatile în raport cu gradul de uscăciune al peliculelor de vopsea la fiecare interval. Am creat un grafic care să ne ajute să vizualizăm acest lucru (Figura 5). Acest interval se bazează pe compararea pierderii de greutate a probei cu modificările fizice și vizuale, iar în realitate majoritatea etapelor se desfășoară atât de rapid încât o etapă se confundă cu următoarea. Peliculele mai groase ne oferă o mai bună înțelegere a acestei relații, dar aceste puncte cheie din ciclul de uscare sunt importante de stabilit pentru rezultatele care urmează.
Uscare rapidă la început
În general, cu fiecare panou de testare, cea mai mare parte a pierderilor volatile are loc la începutul ciclului de uscare. Pierderea de apă și de co-solvenți este facilitată de lipsa unei pelicule de vopsea, sau cel puțin nu una foarte substanțială. Se poate observa această pierdere rapidă observând graficele din figura 5. Ceea ce a fost interesant a fost faptul că fiecare peliculă a creat aceeași linie a curbei de uscare pe măsură ce am trasat pierderea în greutate. Am observat că peliculelor subțiri de vopsea le ia aproximativ 3 zile pentru a ajunge la o stare solidă. Acest lucru nu înseamnă că nu puteți continua să aplicați vopsea sau medii, ci mai degrabă un interval de timp general de așteptat înainte de a face ceva extrem, cum ar fi întinderea picturii sau lăcuirea.
Substratul influențează viteza de uscare
S-a demonstrat că impactul substratului asupra timpului de uscare este semnificativ. Același produs aplicat la aceeași grosime se usucă vizibil mai repede pe un substrat respirabil precum pânza, care favorizează uscarea în ambele sensuri, în comparație cu un panou neabsorbant. La început, pierderea în greutate a fost similară, dar pe măsură ce peliculele de vopsea au început să dezvolte o piele mai groasă pe suprafață, a apărut un model care arată diferența.
 |
 |
Testările arată că un substrat mai respirabil permite o uscare în două sensuri. Cartelele de aluminiu neabsorbante au prezentat în aproape toate cazurile o pierdere de greutate semnificativ mai lentă și o limpezire mai lentă a gelurilor (figura 6).
Grosimea peliculei
Grosimea peliculei a fost întotdeauna recunoscută ca fiind un factor cheie în viteza de uscare a materialelor acrilice. Peliculele de 10 milimetri de geluri și acrilicele Heavy Body devin uscate la atingere în câteva minute. Pelicula de vopsea se usucă uniform și urmează procesul standard de uscare a vopselei. Dar atunci când se aplică straturi mai groase, diferența esențială este dezvoltarea unei pelicule de vopsea care devine mai consistentă în timpul uscării până când întreaga peliculă de vopsea se încheagă (figura 7). Această piele de vopsea împiedică în mod dramatic mișcarea substanțelor volatile în afara peliculei.
Verificăm acest lucru prin rapiditatea cu care Gelul Regular (Gloss) este capabil să se limpezească și există dovezi directe care susțin acest lucru prin compararea cu rata de pierdere în greutate. De asemenea, am reușit să confirmăm acest lucru în raport cu datele de manipulare fizică. În fiecare caz, peliculele mai subțiri se usucă mai repede decât un omolog mai gros, indiferent de produs sau substrat.
Diferențe între produse
Datorită domeniului larg de aplicare al acestui test, numărul de produse testate a fost limitat. Heavy Body Titanium White și Regular Gel (Gloss) au oferit o gamă rezonabilă de diferențe între produse. Recunoaștem că diverse tipuri de pigmenți, formulări de vopsea și alte produse se vor comporta diferit față de aceste două produse. În afară de substanțele solide din polimerul acrilic, produsele pot conține o gamă largă de substanțe solide suplimentare, inclusiv multe tipuri de pigmenți, materiale de umplutură, granule și agenți matanți, în timp ce gelurile tind să aibă ca substanță solidă doar liantul acrilic, cu excepția cazului în care conțin substanțe solide matante.
Când am comparat Titanium White cu Regular Gel, nu au existat prea multe diferențe între ele la început, pe diferitele grosimi și substraturi. Titanium White pare să preia un avans timpuriu în ceea ce privește pierderea în greutate și și-a menținut acest avantaj pe durata ciclului de testare de 60 de zile. În mai multe grupuri de testare, nivelul final de substanțe volatile rămase în peliculă a fost cuprins între 7 și 15% (Figura 8).
Rezultatele manipulării
Am manipulat (cu scobitori și mai târziu cu creioane) suprafața atât a gelului, cât și a vopselei albe timp de mai multe zile, până când nu a mai existat o diferență perceptibilă în modul în care acrilicul a răspuns la împunsături (Figura 4). Am constatat că peliculele mai subțiri se uscau atât de repede încât era greu de măsurat diversele modificări care se produceau, astfel încât aplicațiile mai groase . au furnizat cele mai multe date înregistrabile.
Produsele au devenit vizibil mai groase și au început să se jupoaie în prima zi de testare. În general, straturile acrilice încep să se modifice foarte repede în prima zi de uscare. În decurs de câteva ore, pe Titanium White s-a dezvoltat o „crustă” asemănătoare cu crusta de pe Brie (brânză moale, maturată), în timp ce pielea din gel era mai cauciucată, trăgând și întinzându-se atunci când era palpată.
Până în a doua zi, a existat un punct în care era dificil să mai folosești scobitori. Pielițele erau groase și inflexibile, ceea ce a făcut necesară trecerea la utilizarea creionului pentru a verifica uscăciunea. Înțepăturile blânde au cedat curând locul unor înțepături mai agresive. La sfârșitul celei de-a doua săptămâni, peliculele erau suficient de rezistente pentru a rupe minele de creion.
Dimensiuni mici versus dimensiuni mari ale suprafeței
De fiecare dată când se face acest tip de cercetare, datele de testare aruncă o minge curbă. Ipoteza standard ar fi că o peliculă de vopsea acrilică mai mică se va usca mai repede decât una mai mare. Corect? Nu atât de repede. Am comparat un cerc de 2″ de produs cu un cerc de 12″ de produs, ambele pe panou. Atât în cazul probelor Regular Gel (Gloss), cât și în cazul probei Heavy Body Titanium White, cercul mai mare a pierdut din greutate mai repede decât omologul său cu diametru mai mic. Este posibil ca diferențele să nu fie substanțiale, dar a existat o diferență suficient de mare pentru a ne face să ne întrebăm de ce s-a întâmplat acest lucru.
Secare zonală
În timp ce trebuie efectuate mai multe teste pentru a înțelege mai bine aceste rezultate, o teorie este aceea că pe un strat mare și gros de vopsea sau gel, produsul inițial se acoperă cu piele la fel ca și cercul mai mic 2., dar grosimea totală a acestei piei variază de la centru la margine (Figura 9). S-ar putea ca zona centrală a pielii vopselei să fie mai subțire din cauza grabei de substanțe volatile către centru în timpul uscării, cauzată de uscarea marginilor. Marginea exterioară se jupuiește prima și este rapid mai strânsă, făcând mai dificilă trecerea apei prin peliculă. Apa ia calea cea mai ușoară pentru a scăpa dintr-un material. În acest caz, apa curge spre interior, spre centru, și are ca rezultat faptul că apa poate părăsi pelicula cu o viteză ușor mai mare decât cea pe care o va permite un strat de vopsea mai subțire și mai uniform jupuit.
Rezumat
Mulți artiști profită de natura de uscare rapidă a materialelor acrilice. Este una dintre cele mai remarcate caracteristici ale sale și, deși poate fi încetinită prin utilizarea de retardatori, uscarea rapidă permite o gamă mare de tehnici. Cu toate acestea, atunci când timpul este critic, mulți artiști care nu s-au gândit din timp la toți factorii, se vor confrunta cu problema de a trebui să aștepte mai mult decât se dorește înainte de a începe următoarea fază a procesului de pictură. Dacă cineva pictează în strat gros, atunci trebuie să înțeleagă importanța de a acorda acelui strat generos timp pentru a se usca. Dacă o uscare mai rapidă este importantă, atunci analizați bine ce se poate schimba pentru a îmbunătăți timpul de uscare.
Pentru a rezuma rezultatele testului, iată câteva gânduri cheie:
-Straturile subțiri se usucă mai repede decât straturile mai groase. Nu înseamnă că nu puteți ajunge la straturi groase, dar vedeți dacă este posibil să aplicați mai multe straturi mai subțiri, mai degrabă decât un singur strat gros.
Tesăturile respirabile facilitează o uscare mai rapidă în ambele sensuri. Panourile oferă cu siguranță o mare stabilitate, dar folosirea lor înseamnă că toate substanțele volatile pot părăsi pelicula de vopsea doar într-un singur sens, în principal prin îngroșarea pielii vopselei.
-Selecția produsului poate influența uscarea, dar nu suficient pentru a fi prea îngrijorat.
-Mărimea picturii nu este un factor critic.
-Factorii de mediu au o mare influență asupra uscării. Temperatura, umiditatea și fluxul de aer pot fi ajustate pentru a controla timpii de uscare.
În cele din urmă, este important de reținut că, deși am izolat variabilele timpului de uscare în acest test, în atelier, capacitatea artistului de a controla cât mai multe ar trebui să ducă la timpi de uscare generali mai rapizi, fără a cauza potențiale probleme. Peliculele de vopsea aplicate în strat subțire pe pânze întinse și lăsate să se usuce într-un spațiu cald și uscat, cu o bună circulație a aerului, se vor usca mult mai repede decât o pictură de impasto pe panou în subsol. Așadar, chiar și atunci când vă grăbiți, acordați-vă timpul necesar pentru a lua în calcul cât mai multe variabile în ecuațiile timpului de uscare, pentru a vă satisface nevoile.
.