Термохромная краска: состав, характеристики, применение

Что это за краска?

Одной из основных характеристик термохромной краски является изменение цвета под воздействием нагрева или охлаждения. Смысл заключается в том, что пигмент реагирует на температуру окружающей среды. Порог чувствительности вещества в основном зависит от той сферы, в которой применяется. Чаще всего такая краска используется для печати этикеток и производства упаковок. Причем в зависимости от действующей температуры изображение будет либо исчезать, либо проявляться.

Гидрохромная краска

Гидроэмаль изменяет цвет при попадании на неё воды, что логично предположить из названия. В состав такого лакокрасочного материала входят микрогранулы, которые, будучи сухими, придают краске обычный цвет. Однако, подвергнувшись воздействию воды, сплошной цвет превращается в прозрачный, и тогда под ним как по волшебству проявится цвет краски, нанесённой снизу, под гидроэмалью.

Гидрохромная эмаль не содержит токсичные вещества и является безопасной для здоровья людей и окружающей среды.

Этот вариант окрашивания автомобиля даёт меньший простор для воображения и деятельности, нежели окрашивание с применением термохромных эмалей, о котором будет рассказано ниже. Тем не менее, некоторые владельцы авто не без успеха прибегают к такому способу покраски – гидроэмаль, как вариант, наносят на отдельные участки кузова, маскируя узоры, которые станут видны при попадании на автомобиль воды.

Характеристики и состав термохромной краски

Краска изготавливается из порошка специальных термохромных микрокапсул. Они имеют круглую форму, а в размере достигают от трех до десяти микрометров. Содержащиеся в краске цветовые пигменты могут быть представлены или в виде жидких кристаллов, или в виде лейкокрасителей. Сам же реактивный элемент позволяется смешивать с различными растворами. Например, с красками на акриловой, резиновой или масляной основе. Доля действующего вещества, как правило, составляет от пяти до тридцати процентов от общей массы готового продукта. Данная цифра зависит от требующегося результата.

Разновидности краски

Существует два основных вида термочувствительного пигмента:

1. Реверсивные краски. Они приобретают другой цвет при определенном температурном режиме. Когда он изменяется в обратную сторону, то пигмент возвращается к исходному оттенку. То есть это — обратимое преобразование цвета.

2. Нереверсивные краски. Они подобной особенностью не обладают. При повторном изменении температуры изначальный оттенок не восстанавливается. То есть пигмент может преобразовывать цвет только один раз.

Наибольшей популярностью пользуются, конечно, реверсивные термохромные краски. Их чаще всего применяют в медицине для контроля стерилизации хирургических приборов. Дополнительно в краску может быть добавлен фосфоресцирующий пигмент.

Использование

В основном подобную краску наносят на изделия из текстиля или керамики, реже – на пластиковые и стеклянные вещи, совсем редко – на бумагу. В последнее время также появилась возможность наносить термохромную краску на автомобили. Это позволяет не только улучшить внешний вид машины, но и снизить нагревание металла в жаркие летние дни. К тому же это идеальный вариант для тех, кто любит темный цвет авто, но не хочет, чтобы летом салон перегревался.

Самым популярным вариантом, где используется термохромная краска, стал рисунок на керамических и стеклянных кружках. Практически каждому мужчине хоть раз в жизни дарили такую посуду, где при наливании горячих напитков пропадала или появлялась часть изображения. Также эта разработка нашла свое применение в одежде. Кроме интересных декоративных и подарочных вариантов такие вещи могут предупреждать о замерзании или повышении температуры тела. Подобные узоры также наносят и на спецодежду.

Термохромная краска нашла свое применение и в производстве товаров для детей. Например, есть сигнальные обозначения на посуде и игрушках для купания, которые сообщают, какова температура еды или воды. На многих напитках, которые стоит пить охлажденными, также используются пометки, сделанные этой краской. Они могут наносится как на сами бутылки и банки, так и на этикетки.

Еще одно преимущество, которым обладает термохромная краска, – цена. Она совсем невысокая с учетом свойств этого материала (1500 руб. за 25-граммовую баночку, которой хватает надолго). Подобные решения привлекают клиентов и являются отличным рекламным ходом. Модные журналы и литература рекламного характера тоже часто используют краску, меняющую цвет при разных температурах. Еще одной сферой применения термохромных красителей является создание защитных элементов на лекарствах и косметике.

Типы термочувствительных пигментов

По способу изменения окраски пигменты, реагирующие на температуру, можно разделить на три типа:

1. Первоначально невидимые. Обычно при нагревании до 50-60 градусов они окрашиваются в определенный цвет. Например, в черный, красный, синий или зеленый. После охлаждения пигмент опять становится бесцветным.
2. Первоначально видимые. При достижении определенной температуры (от 7 до 60 градусов) цвет становится прозрачным. То есть, его не видно, но после пигмент возвращается обратно. Как правило, такие термочувствительные краски используются для офсетной и трафаретной печати.
3. Разноцветный пигмент. Один оттенок меняется на другой и обратно. Такие красящие средства применяются, когда на упаковку необходимо нанести зашифрованное сообщение или изображение. Проявляется оно только при нагревании или охлаждении.

Виды термохромных красок

Одним из компонентов краски, чувствительной к изменению температуры, является термохромный пигмент, реагирующий на температурные изменения. Другими словами, когда такая краска соприкасается с холодным либо горячим предметом, то ее цвет претерпевает изменение (возможно полное обесцвечивание). Пигменты этой краски – это жидкие кристаллики, которые находятся в микроскопических капсулах, провоцирующие цветовую перемену, что сказывается на всем окрашенном объекте. Оболочка таких микрокапсул обеспечивает сохранность кристаллов в жидком состоянии, поэтому данный вид красящего вещества можно с легкостью смешать с другими типами краски (к примеру, с акриловой краской), с прозрачными лаками, печатными чернилами, резиной, пластиком либо смолой, для получения нужных свойств окрашенной поверхности.

Краска, чувствительная к изменению температуры, имеет следующие виды:

Обратимая (возвратная) краска

Если поверхность, на которую наносят обратимую краску, плохо впитывает, то краску (80%) разбавляют с лаком (20%) на водно-дисперсионной основе либо с иной акриловой полимерной эмульсией (такая эмульсия состоит из полиакрилов и полиметакрилов и является наиболее дешевой из полимеров) белого цвета. Эмульсия выступит связующим элементом между водой и красящим пигментом и закрепит красящий пигмент на окрашиваемой поверхности. Ее изготавливают на основе воды, не используя при этом вредные химические вещества. Красящие частицы растворяются не полностью, а имеют подвешенное состояние. Из-за чего вода после окрашивания испарится с окрашиваемой поверхности, а красящие вещества останутся, получится тоненькая пленочка из полимеров. Через несколько минут она высохнет, а если применить струю горячего воздуха, то процесс высыхания значительно ускорится.

Из-за того, что слой краски с термохромным эффектом не имеет механической прочности и химической устойчивости, то поверх него наносят ультрафиолетовый лак. Так покрытие из этой краски прослужит дольше.

Необратимая (невозвратная) краска

Не восстанавливает цвет, после окончания влияния температуры (от 120 градусов Цельсия до 130 градусов Цельсия) на окрашенный объект. Ее применяют как индикатор на упаковочный материал для пищевых продуктов, если они будут подвергаться тепловой обработке в этом упаковочном материале. Цвет переходит из черного в красный при нагревании, а при охлаждении обратного перехода из красного цвета в черный уже не выполняется.

Воздействие температуры

Краски, которые относятся к возвратным, после окончания действия тепла или холода возвращают свой пигмент в исходное состояние. При этом каждый вид эмали имеет характерную для него температурную активацию. Допустимый разброс составляет от — 15 до + 70 градусов Цельсия.

Рассмотрим, какой температурный режим подходит для тех или иных случаев:

• До +20 градусов. Используется для нанесения краски на посуду, предназначенную для прохладительных напитков.
• От +29 до +31 градуса. В этом температурном диапазоне находятся поверхности, которые меняют окрас под воздействием температуры тела (при соприкосновении с кожей). Такой эффект широко используется в рекламных целях, в журналах, на буклетах или футболках.
• Более +43 градусов. Такая температура используется для изделий, которые будут взаимодействовать с высокой температурой. Чаще всего делают печать на кружках и другой посуде для горячих напитков. В этом случае эффект смены цвета выполняет как декоративную, так и предупреждающую функцию.

Самой высокой температурой воздействия может быть 280 градусов Цельсия. Но специалисты рекомендуют обрабатывать поверхности при более низких показателях (около 230 градусов). Особенно это необходимо, если используются такие термочувствительные материалы, как текстиль или пластик.

Свойства термохромных красок

Термохромный вид лакокрасочной продукции не вредит человеческому здоровью (в них нет токсичных веществ, радиации и иных опасных элементов). Эти краски поддаются смешиванию между собой либо с другими красящими веществами.

Частицы краски имеют размер от 1 до 10 микрон, обладают температурой устойчивости от 230 градусов Цельсия до 280 градусов Цельсия, а их удельный вес равен 0,26 грамм на кубический сантиметр.

Краска, чувствительная к изменению температуры, чувствительна и к влиянию ультрафиолетовых лучей. Из-за чего ее нельзя хранить под прямыми лучами солнца (потеряет свои свойства всего за 7 дней).

Цветовая палитра

Оттеночная гамма, которая используется для термочувствительных пигментов, достаточно широка. Самыми ходовыми являются следующие цвета: красный, синий, розовый, голубой, желтый, зеленый, оранжевый, фиолетовый, черный и коричневый. Если применяются различные виды вещества, то пигмент меняется не на один, а на несколько цветов в зависимости от интенсивности воздействия температуры.

Сфера применения

Существует несколько основных практических задач краски, меняющей цвет от температуры:

• Появляющиеся надписи и рисунки при охлаждении или нагревании могут указывать на нарушение условий хранения при длительном воздействии температуры.
• Термочувствительный пигмент является способом защиты от подделок. Например, на документе, прошедшем через ксерокс, появляется скрытое слово.
• Определенный цвет, нанесенный на этикетку, может стать индикатором оптимальной температуры для потребления напитков и прочих продуктов питания.

Пигменты, реагирующие на холод или тепло, наибольшую популярность получили в пищевой промышленности. На этикетки помещают изображение, которое покрыто такой краской. Оно информирует о том, достиг ли продукт необходимого температурного режима при нахождении в печи или холодильнике. В том числе термохромную эмаль используют производители ликероводочной и пивной продукции. Этикетки, бутылки, наклейки и прочие атрибуты сигнализируют о том, достаточно ли охлажден напиток. Также получила применение термохромная краска в других сферах промышленности. Ее используют для изготовления керамической посуды (стаканов, чашек, тарелок). Пигмент применяют в различных видах пластика, силиконовой резине и других материалах для экструзии, литья под давлением, флексографии, шелкографии, трафаретной и офсетной печати.

Области применения

Термохромные краски возвратного типа используются более широко, чем их «одноразовые» аналоги. Высокую популярность завоевали эти материалы у автовладельцев, желающих сделать свою машину оригинальной по внешнему дизайну.

Покрытие для авто

Теплочувствительная краска – это находка для тех, кто любит экспериментировать и подходить творчески к уходу за автомобилем. Создать новый интересный имидж для своего железного коня каждый сможет своими руками, потому что работать с краской, меняющей цвет, не сложно. Её можно наносить даже обычной малярной кистью или валиком, хотя оптимальный вариант для покраски кузова авто – это, конечно, краскораспылитель.

Термохромный материал может быть не только изюминкой декора, но и иметь немаловажную практическую функцию: если при нагреве покрытие автомобиля станет приобретать белый цвет или другой светлый оттенок, то в жаркую погоду кузов сможет отражать солнечные лучи и поверхность автомобиля будет меньше перегреваться.

Для создания сложного визуального эффекта можно воспользоваться следующим приёмом: выкрасить машину в несколько слоёв термокраски, используя составы с разными температурными порогами. Добавить «волшебства» помогут рисунки, сделанные при помощи трафарета или нанесённые от руки (если имеются задатки художника). Автомобиль, для дизайна которого мастерски использовались термочувствительные краски, просто не сможет остаться незамеченным в потоке остальных машин!

Радуясь возможности украсить своё средство передвижения, всё-таки следует знать , что термохромная краска имеет и некоторые недостатки:

• низкая светостойкость: чтобы защитить покрытие кузова автомобиля от разрушительного воздействия ультрафиолета, придётся нанести слой специального лака и оборудовать место стоянки навесом, (лучший вариант – гараж);
• в случае механических повреждений потребуется полное перекрашивание машины;
• затруднения при регистрации авто, не имеющего постоянного цвета;
• термочувствительная краска – дорогостоящий материал.

Посуда, меняющая цвет

Чайная или кофейная кружка, на поверхности которой проступает забавная надпись или рисунок при попадании в нее горячего напитка – хороший памятный подарок. Блюдо для закусок с появляющимся узором – интересная деталь в сервировке стола. А разнообразная детская посуда, подающая визуальный сигнал при слишком горячей каше или молоке – полезная вещь в обиходе молодых мам.

Важно: термохромные краски не содержат токсичных веществ, и посуда, окрашенная с использованием этих материалов, безопасна для здоровья.

Одежда

В текстильной промышленности также применяют составы, изменяющие цвет в зависимости от температуры. Так, однотонная футболка, надетая на тело, может удивить проявившимся модным принтом, а на джинсах проступит стильный узор или лейбл.

Сувениры и элементы декора

В этой отрасли открыт необычайно широкий простор для применения термохромных материалов: ёлочные игрушки и гирлянды, прочая праздничная атрибутика, оригинальные светильники и подсвечники, брелоки для ключей, подарочные канцелярские принадлежности и прочее. Замечательно то, что множество вещей можно сделать и покрасить собственноручно, например, нарисовать картину или создать панно с «секретом».

Печатная продукция

Визитки, «оживающие» от прикосновения тёплых рук, рекламные буклеты или журналы, продвигающие парфюм (потрите страничку!), детские книги с картинками, открытки – всё это зачастую производится с использованием теплочувствительных составов, благо что их цветовая палитра достаточно богата.

В целом найти оригинальное применение этих необычных материалов в быту каждый может и самостоятельно, проявив фантазию и приложив немного усилий.

Вам также может быть интересно:

Краска со световозвращающими элементами

Нанесение термочувствительной эмали

На различные поверхности красящий пигмент можно наносить различными способами: с помощью кисточки, губки, валика или краскопульта. То есть принципы нанесения ничем не отличаются от покрытия обычной эмалью. Самого качественного результата с минимальным расходом средства и равномерным покрытием можно добиться только при работе распылителем. Однако данный метод требует некоторых навыков и чаще всего используется профессионалами.

Как правило, 65 миллилитров термохромной эмали хватает примерно на квадратный метр поверхности. Но конечный расход будет зависеть от требуемой насыщенности цвета. Если пигментированное средство наносится на невпитывающие материалы (например, для печати на кружках), то его рекомендуется развести водно-дисперсионным лаком или любой акриловой эмульсией. В данном случае после этого краске необходимо дать несколько минут, чтобы она высохла. Также можно уменьшить время ожидания при помощи струи горячего воздуха.

Следует отметить, что термокраска обладает слабым уровнем УФ-защиты. Поэтому рекомендуется дополнительно использовать лак, который защитит покрытие и увеличит срок службы окрашенных слоев.

Также стоит упомянуть листовую печать. Поскольку такие пигменты имеют невысокую интенсивность, их следует наносить на добротный слой краски. Чтобы увеличить толщину подложки, печать изображения производят в несколько прогонов. Чаще всего используют нейтральные белые носители. Именно они позволяют достичь максимального цветового контраста. По этой причине не рекомендуется брать бумагу с сероватым или желтоватым подтоном для офсетной термохромной печати.

Термохромная краска для авто

Главным образом краска с термохромным свойством нашла свое применение в текстильной отрасли промышленности и в промышленной отрасли по производству керамических изделий. Иногда данную краску наносят на предметы из пластика либо стекла и крайне редко на изделия из бумаги. Процесс печати этой краской довольно легкий и дешевый, но результат хороший. А дополнительный защитный слой сделают рисунок надежным и долговечным.

В настоящее время термохромный материал применяют для окрашивания автомашин, что не только делает машину красивее, но и уменьшает уровень нагревания металлических конструкций автомобиля в жаркую погоду (особенно актуально для владельцев автомашин темного цвета).

Чаще всего эту краску наносят на кружки из стекла и керамики (меняют цвет (появляется рисунок) при попадании в них горячего напитка). На баночки и бутылочки с охлажденными напитками такая краска наносится на этикетки либо на саму тару. При нанесении на ткани, кроме красивого внешнего вида одежды и оригинального подарка, термохромное свойство краски сигнализирует о том, что человек замерз либо у него поднялась температура. На спецодежду такой краской тоже наносится узор. Используют ее и в детских товарах (индикаторы на игрушках для купания и детской посуде). На упаковки лекарственных и косметических продуктов при помощи невозвратных термохромных веществ наносят защитные элементы.

Такой вид краски стоит недорого, учитывая ее свойства (примерно 1500 рублей за банку в 25 грамм, ее можно использовать в течение долгого времени).

Таким образом, можно сделать вывод о том, что: краски с термохромным эффектом на основе акриловой эмульсии нетоксичны, экономичны и нужны не только для декора, но и для индикатора температуры. Они применяются в различных областях. Данный вид краски хорошо зарекомендовал себя на поверхностях с плохой впитываемостью, а для надежности такую поверхность после окрашивания дополнительно покрывают ультрафиолетовым лаком.

Таблица. Палитра термохромных красок для авто.

Светостойкость термокраски

Следует отметить, что термохромные эмали крайне чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения. Практика показывает, что из-за солнечного света продукт буквально за неделю теряет все свои свойства. Более того, на краску негативно влияют внешние факторы. По этим причинам специалисты рекомендуют наносить поверх термохромного пигмента слой защитного УФ-лака (особенно при условии наружного использования). Это значительно продлит срок службы продукции.

Хранение краски, меняющей цвет

По описанным выше причинам термокраску рекомендуется хранить подальше от прямых солнечных лучей. В противном случае она потеряет свойство изменять цвет. Идеальным местом для хранения станет темное и сухое помещение. Также стоит учитывать, что срок годности качественной термочувствительной эмали составляет всего два месяца. После этого краска начинает преобразовываться в гелеобразное вещество, которое уже не подходит для использования по назначению.

Несмотря на свои интересные и необычные свойства, термохромная краска не получила массового распространения. Одной из главных причин тому является довольно-таки высокая цена и специфичность использования. В некоторых случаях это усложненная технология нанесения. Остается надеяться, что в будущем ситуация изменится, и уникальные красители станут более доступными для населения.