رنگ های هنری آکریلیک پایه آب- بخش 2

رنگ های هنری آکریلیک

خواص رنگ

تشکیل فیلم

  فرآیند اصلی ادغام فیلم اغلب در ادبیات صنعت حفاظت و رنگ توضیح داده شده است، اگرچه نویسندگان ساده‌سازی بیش از حد این مدل و نیاز به تحقیقات بیشتر را تصدیق می‌کنند [51-58]. امولسیون های اکریلیک از ذرات پلیمر آمورف معلق در آب تشکیل شده اند. سیستم دو فازی توسط سورفکتانت ها و/یا سایر تثبیت کننده های سطح به حالت تعلیق نگه داشته می شود. در طول خشک شدن، آب تبخیر می‌شود تا ذرات پلیمری کروی را به هم نزدیک‌تر کند و سپس در هم فرو میروند و شبکه «لانه زنبوری» را تشکیل می‌دهند. حلال های انعقاد کننده تضمین می کند که ذرات پلیمر در حین – و بعد از – این فرآیند منعطف باقی می مانند تا یکدستی کامل تری را حتی پس از تبخیر آب ایجاد کند. در نهایت، مرزهای بین ذرات از بین می رود و به سختی قابل تشخیص است و فیلم پیوسته در نظر گرفته می شود. با این حال، نشان داده شده است که منافذ یا ریز حفره ها اغلب در داخل فیلم باقی می مانند که به راحتی با میکروسکوپ نوری و SEM دیده می شوند.

درجه انعقاد به شرایط مختلفی بستگی دارد، از جمله شرایط محیطی در طول خشک شدن، Tg’ که تقریباً 10 درجه سانتیگراد برای امولسیون های پلی (EA/MMA) است [12، 18]، حداقل دمای تشکیل فیلم (MFT)، مدول خاصیت ارتجاعی و ویسکوزیته رزین، و همچنین عملکرد مواد افزودنی مانند عوامل انعقاد کننده [6، 54، 57، 64، 65]. رنگ‌هایی که در دمای کمی کمتر از Tg و MFT خشک می‌شوند، باعث ایجاد لایه‌هایی با تخلخل بالاتر می‌شوند. خشک شدن رنگ به میزان قابل توجهی زیر Tg آن، یک لایه شل و پودری را تشکیل می دهد [66].

تخلخل و سوراخ در فیلم

تخلخل امولسیون های اکریلیک در اوایل در صنعت پوشش مورد استفاده قرار گرفت. اکریلیک ها به عنوان پوششی برای چوب ایده آل بودند زیرا اجازه می دادند بخار آب از آنها عبور کند و خطر تاول زدن را کاهش داد [54، 67]. با این حال، تخلخل در یک پوشش اثر هنری پیامدهای حفاظتی آشکاری دارد: آلودگی و آلودگی هوا ممکن است در آن به دام افتاده، پاک کردن آن را دشوار کرده و پناهگاهی برای رشد بیولوژیکی فراهم کند [68-70].

نگرانی های مشابهی [20، 22، 54، 59، 61، 67 -71] در مورد سوراخ های پین یا دهانه ها مطرح شده است. این عیوب اغلب در رنگ‌های امولسیونی در نتیجه کف یا حباب ایجاد شده در حین ساخت و استفاده ایجاد می‌شوند [20، 22]، اگرچه این پدیده می‌تواند در انواع دیگر رنگ‌ها، حتی رنگ های روغنی نیز رخ دهد. همچنین پیشنهاد شده است که فضاهای خالی در فیلم ممکن است عوامل پاک کننده حفاظتی را از طریق عملکرد مویرگی به دام بیندازند و احتمالاً باعث آسیب طولانی مدت شوند [71].

پراکنش نور

 پدیده ای که گاهی اوقات در فیلم های امولسیونی شفاف اکریلیک مشاهده می شود پراکنش نور است. تحت شرایط گذر زمان طبیعی و تسریع شده، پرا کنش نور در فیلم‌های جوان Liquitex® Acrylic Gloss Media [48] مشاهده شد. پرا کنش نور در واقع ایجاد کریستال های دایره ای میکروسکوپی بر روی سطح فیلم اکریلیک تشکیل شده هستند که با میکروسکوپ نوری مشخص می شود. این کریستال های با افزایش دما و رطوبت نسبی (RH) که فیلم ها در معرض آن قرار می گرفتند، تشکیل می شوند. FTIR نشان داد که کریستال ها حاوی ترکیباتی شبیه به ترکیبات موجود در PEG با جرم مولکولی حدود 1500 هستند. پیش‌بینی می‌شد که اگر دما بین نقطه ذوب ماده کریستالی و Tg پلیمر باشد، کریستال‌ها ممکن است ایجاد شوند. در این دما، مواد از نوع PEG می‌توانند آزادانه به میان فیلم مهاجرت کرده و متبلور شوند. راه حل های موقت پیشنهادی یا بالا بردن دمای فیلم، ذوب کردن کریستال ها پس از تشکیل، یا نگه داشتن دمای فیلم زیر Tg آن بود.

نوع دیگری از پراکنش یا تفرق نور نیز گزارش شده است، که می تواند در طول فرآیند خشک شدن فیلم، قبل از تبخیر تمام آب یا زمانی که انعقاد ناقص است، رخ دهد و منافذ یا حفره های کوچکی را در داخل فیلم ایجاد کند [51، 59-63].

گرما نرم بودن (ترموپلاستیسیته)

حساسیت حرارتی اکریلیک ها می تواند مشکل ساز باشد، به خصوص زمانی که نقاشی ها در انبار یا حمل و نقل هستند. Tg پایین آنها باعث می شود در دمای اتاق لاستیکی شوند و کثیفی و آلودگی هوا را جذب کنند. دمای بالا و RH می تواند باعث چسبیدن مواد بسته بندی به سطح شود. در یک نمونه گزارش شده [72]، یک نقاشی اکریلیک روی کاغذ به لعاب Perspex™ خود چسبیده بود، اگرچه جداسازی آن از طریق اعمال موضعی یک کاردک گرم شده در قسمت جلوی Perspex™ امکان پذیر بود.

دماهای پایین و RH به ویژه آسیب رسان هستند، زیرا می توانند باعث کاهش قابل توجهی در کشسانی لایه رنگ و در نتیجه ترک خوردن رنگ در هنگام خم شدن شوند. برعکس، یک محیط گرم و مرطوب، حتی اگر فقط در طول حمل و نقل تجربه شود، می تواند رشد کپک را تشویق کند. در این حالت کپک و کثیفی سست با برس کشیدن خشک و جاروبرقی و سپس با آب مقطر و سورفکتانت غیر یونی پاک می شود. با این حال، این اصلاح به دلیل ماهیت مات و پودری رنگ پیچیده باعث می شود قالب لکه های سیاهی را در برخی از نواحی رنگ به جا گذاشته شود.

خواص مواد افزودنی

اگرچه بیشتر مواد افزودنی باید به طور عمیق مورد مطالعه قرار گیرند، توجه اخیر بر روی اثر سورفکتانت ها متمرکز شده است. این مواد در لایه‌های خشک شده قرار دارند، محل حضور آن ها به‌ویژه در مرزهای ظریف بین کولوئید ها منعقد شده پلیمری است.. همچنین سورفکتانت ها (و سایر مواد افزودنی) هم به سطح فیلم و هم به سطح فیلم و هم فصل مشترک فیلم و زیر آیند مهاجرت می کنند. مهاجرت در چند مرحله انجام می شود: اول، در طول اعمال رنگ به زیرآیند، به عنوان راهی برای شکستن کشش سطحی و اجازه دادن به رنگ برای خیس کردن زیرآیند اتفاق می افتد. چرا که بسترهای متخلخل می توانند سورفکتانت را جذب کنند; دوم، در طول خشک شدن فیلم رنگ، زمانی که مسیر های مویرگی ایجاد شده در بین کلوئیید ها آب و مواد افزودنی قابل امتزاج با آب را به سطح فیلم منتقل می کند.  سوم، پس از خشک شدن بر اثر کش آمدن فیلم اتفاق می افتد. سورفکتانت ها روی سطح فیلم ممکن است براقیت آن را هم از نظر مقدار و هم از نظر یکنواختی تغییر دهند، ممکن است باعث کاهش چسبندگی لاک محافظ اعمالی روی فیلم شوند و ممکن است کثیفی و رشد کپک را در خود جای دهند. سورفکتانت‌ها همچنین ممکن است در حین تمیز کردن سطح فیلم باعث ایجاد کف شوند.

افت خواص در اثر گذشت زمان و نگهداری

زرد شدن / تغییر رنگ

برخی از رزین های آکرلیک تمایل به زردگرایی دارند. نمونه‌های رزین اکریلیک شفاف، پس از گذر زمان طبیعی  چه در تاریکی، چه در روشنایی روشن و چه در دما های بالا، زردی خفیف را نشان می دهند. زردی در ضخیم ترین نواحی فیلم شدیدتر بود و محدود به سطح نیست. در طول فرآیند گذر زمان، حلالیت رزین های آکرلیک در حلال های ناقطبی به شدت کم می شود. فیلم‌های کهنه طبیعی دو هفته پس از کاربرد به طور فزاینده‌ای در بنزن نامحلول می‌شوند و در عوض تورم جزئی نشان می‌دهند و پس از 60 روز نمونه‌ها آنقدر نامحلول می‌شوند که دمای بالا برای انحلال ضروری است. زرد شدن به پیوند عرضی جزئی فیلم نسبت داده شد. همچنین حتی اگر کروموفورها در فرمول اولیه اکریلیک وجود نداشته باشند، توسعه آنها ممکن است توسط واکنش های دیگر در فیلم کاتالیز شود.

اتصال عرضی و اکسیداسیون

اتصال عرضی در امولسیون های اکریلیک در آب می تواند در سه مرحله رخ دهد: در طی پلیمریزاسیون/تولید رزین پلیمری خام. در طول خشک شدن / انعقاد فیلم رنگ؛ و در طول گذر زمان (چه طبیعی و چه تسریع شده) فیلم خشک شده. امولسیون‌های اکریلیک را می‌توان به گونه‌ای فرمول‌بندی کرد که در طول خشک‌کردن، بسته به استفاده نهایی محصول، درجات مختلفی از پیوند عرضی را ایجاد کنند. اما این مواد رنگ های امولسیونی هنری وجود ندارند. در عوض، جرم مولکولی بالای پلیمر برای ایجاد استحکام بالای فیلم از درهم تنیدگی زنجیره کافی است.گزارش شده است که در طول گذر زمان، یک فیلم می تواند در نتیجه تخریب سورفکتانت باقیمانده به هم متصل شود و اکسید شود. پیامدهای اصلی اتصال عرضی افزایش شکنندگی  و سختی است که ممکن است در واقع مقاومت فیلم را در برابر جمع شدن کثیفی و سایش بهبود بخشد.

تاثیر رنگدانه ها

گنجاندن رنگدانه ها باعث تثبیت بایندر در برابر فرا بنفش می شود، زیرا اغلب جاذب های موثر UV هستند. رنگدانه های معدنی در مقایسه با مواد آلی دوام بهتری دارند. دی اکسید تیتانیوم احتمالاً بیشترین رنگدانه مورد استفاده است. از بین دو شکل کریستالی مختلف، روتایل به جای آناتاز برای رنگ های بیرونی مناسب است زیرا واکنش بسیار کمتری به اشعه ماوراء بنفش دارد. آناتاز که در پرتو فرابنفش بسیار واکنش پذیر است، می تواند رادیکال هایی تشکیل دهد و پلیمر را تخریب کند.

میل به جذب گرد و غبار

تمایل یک فیلم رنگ امولسیون اکریلیک به جذب کثیفی سطحی که اغلب در مراجع ذکر شده است، اما به ندرت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. کثیفی می تواند از طریق آلاینده های موجود در هوا، جابجایی (مانند اثر انگشت) و تصادفات یا خرابکاری با نقاشی تماس پیدا کند. آلودگی هوای داخل ساختمان که به تدریج روی سطح نقاشی جمع می شود، ممکن است حدود 50 سال طول بکشد تا برای چشم انسان قابل درک شود. عوامل اصلی که تصور می شود بر جذب خاک به نقاشی های اکریلیک که در متون ذکر شده تأثیر می گذارد عبارتند از:

• Tg’ MW، MIT و نقطه نرم شدن رزین اکریلیک، اگر همه آنها کم باشند، فیلم به دست آمده سختی کمی را در دمای اتاق نشان می دهد و یک “تله” چسبنده برای کثیفی های اتفاقی تشکیل می دهد.

• بار الکترواستاتیک، لایه‌های رنگ اکریلیک نارسانا هستند و بنابراین می‌توانند بارالکترواستاتیکی در اثر مالش را جمع کنند و گرد و غبار را از هوا جذب کنند.

• غلظت رنگدانه. پیشنهاد شده است که غلظت بالای رنگدانه می تواند از جمع آوری کثیفی جلوگیری کند. با این حال، این احتمال وجود دارد که سطح ناهموار و متخلخل ناشی از یک رنگ با غلظت رنگدانه بالا، خاک را به طور مکانیکی به دام بیاندازد و بنابراین به طور قابل توجهی دشواری حذف کثیفی را افزایش دهد.

• افزودنی های آب دوست، مانند سورفکتانت ها. چنین افزودنی هایی که در سطح فیلم قرار دارند می توانند ذرات کثیفی را جذب کنند.

حساسیت به آب

حتی روش‌های تمیز کردن آبی یا آب می‌تواند بر سطح رنگ تأثیر بگذارد. فیلم های امولسیون اکریلیک می توانند بیش از یک هفته پس از خشک شدن در آب محلول باقی بمانند. اما پس از آن، آنها کمتر در آب حل می شوند. با این حال، فیلم های امولسیون اکریلیک به تورم شدن توسط آب حساس هستند. مطالعه اخیر موری و همکاران. تأثیر چندین ماده تمیزکننده مبتنی بر آب را بر ابعاد و خواص مکانیکی فیلم‌های رنگ امولسیونی اکریلیک آزمایش کرد. فیلم‌های نمونه رنگ آبی کبالت به مدت یک دقیقه یا یک ساعت در مواد تمیزکننده مبتنی بر آب غوطه‌ور شدند و سپس خشک شدند. محلول های یک درصدی Orvus® WA Paste و Aerosol® OT (هر دو سورفکتانت آنیونی)، Triton™ X-I00 (یک سورفکتانت غیر یونی) و تری آمونیوم سیترات (یک عامل کیلیت با pH 7.2) مورد آزمایش قرار گرفتند. همگی پاک کننده هایی هستند که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند و از نظر بصری مؤثر هستند. غوطه وری، اگرچه یک روش تمیز کردن حفاظتی نیست، اما یک آزمایش قابل تکرار است که ممکن است تأثیر چندین تمیز کننده را بر روی یک نقاشی و/یا هر ماده تمیزکننده باقی مانده در فیلم نشان دهد. این تکنیک همچنین ممکن است قرار گرفتن در معرض شرایط فاجعه را تکرار کند.

یک نتیجه گیری جالب این بود که نمونه هایی که به مدت یک دقیقه غوطه ور شده بودند، خواص مکانیکی ضعیف تری نسبت به نمونه هایی که به مدت یک ساعت غوطه ور شده بودند نشان دادند. نتیجه گیری شد که در یک دقیقه، تنها نفوذ محدود محلول تمیز کننده به نمونه رنگ ممکن است، که باعث انبساط سطح بیرونی می شود اما نه هسته، و نمونه را قبل از آزمایش مکانیکی تحت فشار قرار دادند. با این حال، غوطه وری به مدت یک ساعت به محلول اجازه می دهد تا به تمام قسمت های نمونه برسد و با آن واکنش نشان دهد و نمونه را در شرایط و در واکنش به آزمایش مکانیکی یکنواخت نگه دارد. پس از غوطه‌وری‌های یک دقیقه‌ای و خشک‌کردن متعاقب آن، حجم نمونه افزایش یافته بود که بیشتر به دلیل افزایش ضخامت بود. با این حال، پس از غوطه وری یک ساعته، نمونه ها به حجم اولیه خود بازگشتند.

جمع بندی

رنگ های هنری آکرلیک پایه آب به علت عدم ایجاد مشکلات ناشی از استفاده از حلال های آلی امروزه بشدت مورد استقبال قرار گرفته اند. اما بحث در مورد حفاظت از این نقاشی ها تقریبا از زمان معرفی رنگ اکریلیک هنری صورت گرفته است. در این بین شرکت سیماب رزین نیز رزین هایی با خواص مقاومت در برابر پیری(ageing) با کاربرد رنگ های هنری آکرلیک پایه آب ارائه نموده است.  رزینهای سیماب رزین با داشتن خواص مقاومت در برابر پیری ؛ مقاومت در برابر اشعه فرا بنفش ،پیگمنت خوری مناسب ، خشک شدن سریع و براقیت مناسب برای محافظت آثار هنری مناسب هستند.

بخوانید: ویژگی های رنگ های استخری