Пігменти (барвники)
Історія
Красиво забарвлені мінерали привертали увагу людини з найдавніших часів. Їх використовували не тільки як прикраси, але вже в глибоку давнину навчилися робити з деяки з них фарби (пігменти). Після століть і тисячоліть не втратили свою первісну яскравість і стійкість фарби (пігменти) древніх єгиптян, іудеїв, греків та інших племен і народів. Першими мінеральними барвниками (пігментами) стали багатобарвні природні охрі, лазурит (ляпіс-лазур), кіновар і деякі інші пігменти. Так, перший Бадахшанську лазурит для фарб доставлявся коровай Шляхом в середньовічну Європу, а звідти до Візантії і до Росії, і був так високо цінуємо, що обмінювався за вагою 1:1 на золото. В історії розвитку російської культури, у мистецтві церковної іконопису мінеральні фарби (пігменти) зайняли своє особливе і дуже важливе місце. В силу їх багатьох унікальних якостей і в наші дні, незважаючи на величезну пропозицію і асортимент синтетичних барвників (органічних пігментів) і підфарбованих акрилом глин, іконописці не без підстав віддають перевагу і користуються мінеральними пігментами в силу їх стійкості, природного взаємної сполучуваності, м'яка якості і шляхетностівідтінків.
Форми знаходження каменів, придатних для виготовлення з них фарб (пігментів), дуже різноманітні, а мінеральна палітра іконописця багатолика: мінерали зустрічаються як у вигляді ефектних кристалів і кристалічних зерен з ясно видимими гранями, так і у вигляді різноманітних скупчень тонкозернистого будови, а в деяких випадках це можуть бути і некристалічні, аморфні освіти, наприклад - лімоніти.
За ступенем кристалічності вихідного матеріалу розрізняються два типи мінералів-пігментів: явно кристалічні (кіновар, аурипігмент, лазурит) і скритокрісталліческіе або аморфні (охрі, лимоніт, глауконіт, порошкові оксиди марганцю).
Є певний набір властивостей, необхідних для використання мінералу в якості пігменту. Для мінералів-пігментів основним з них є колір мінералу в порошку (т. зв. «Колір рісд», що характеризується постійністю і що є діагностичною ознакою мінералу); колір порошку пігменту для кожного мінералу завжди постійний, тоді як в довільній форми шматку або вкристалах він може бути зовсім іншим або у всякому разі сильно варіювати залежно від багатьох випадкових причин.
Так, деякі сочноокрашенние камені, наприклад - амазоніт, бірюза, змійовик, нефрит, родоніт, чароїт, жад, гранаті і тд., При розтиранні завжди дають порошок білого (сірого) кольору і тому для фарби (пігментів) абсолютно непридатні. І якщо «натуральні пігменти» у вигляді яскравих порошків з такими назвами виставляються у торговельній мережі деякими фірмами, то покупцеві, поза всяким сумнівом, пропонується фальсифікований продукт, який виявляється або профарбованих акрилом меленими відходами зазначеного мінералу, або промальованої керамічної глиною.
Крихкість і низька твердість певних мінералів значно полегшують їх подрібнення для приготування пігментів: вони легко розтираються у звичайних ступках або на спеціальних пристосованих для розтирання мінералів в пігменти, матових поверхнях, що представляють із себе в тих чи інших модифікаціях дві шорсткі скляні площини, між якими і відбувається розтирання (зазвичай не всуху, а на води).Фарбування деяки з мінералів - пігментів може змінюватися також залежно від ступеня їх подрібнення і способу растирки.У деяких випадках інтенсивність кінцевої фарби виявляється яскравіше при грубозернистому помелі пігменту, альо це не може розглядатися як універсальне правило.
Найважливіші властивості пігментів
Фізичні властивості: кристалічна структура пігменту, показник заломлення, колір пігменту, щільність, твердість, форма і розмір часток (дисперсність), питома поверхня, насипна щільність, розчинність пігменту.
Хімічні властивості: рН водної витяжки пігменту, стійкість до води і хімічних реагентів, реакційна здатність, кислотно-основні властивості поверхні пігменту.
Фізико-хімічні властивості: змочуваність (гідрофільність або олефільность) пігменту, щільність і міцність упаковки частинок в агрегатах, адсорбційна здатність поверхні, фотохімічна активність, світлостійкість пігменту, фототропность, здатність змінювати електродний потенціал поверхні (пасивуються дія).
Технологічні властивості: покриваність пігменту, фарбувати здатність (інтенсивність), маслоємність пігменту, Диспергованість, критичне об'єднання з'ємний вміст, структуруюча здатність, атмосферостійкість, сумісність з іншими компонентами системи.
Пігменти є однією із складових частин бетону, гіпсу, фарб, полімерів, паперу, скла, добрив. Від типом пігменту залежать колір покриття, його покриваність, а також стійкість до дії атмосферних факторів, хімічних реагентів і високих температур.
Пігменти мають певним кольором, так як вони здатні вибірково відображати промені денного світла. Коли на пігмент падає світловий промінь, то частина променистої енергії поглинається, а інша відбивається, забарвлюючи пігмент в колір відбитих променів. Частина променів повністю поглинається пігментом, і ця точка здається темною. Промені поглинаються вибірково: одна частина променів, складових спектр денного світла, поглинається, а інша відбивається від поверхні пігменту і забарвлює поверхню. Наприклад, якщо пігмент поглинає фіолетові, сині, зелені, жовті промені і відображає червоні, то і поверхня сприймається як пофарбована в червоний колір. Пігмент, що відображає майже весь падаючий на нього світло, здається білим, а пігмент, що поглинає падаючі на нього світлові промені - чорним.
Основними кольорами пігментів слід вважати три - червоний, синій і жовтий. Змішуючи їх між собою ці пігменти, можна отримати фіолетовий, помаранчевий, зелений пігменти. У малярської техніці такий спосіб накладання фарби на фарбу носити назву «лесировка». Слід мати на увазі, що, змішуючи пігменти між собою, ми отримаємо рівномірно фарбують фарбу, тільки тоді, коли показники щільності пігментів близькі.Однак, у виробництві бетонних виробів, самостійне змішування пігментів різних кольорів не рекомендується, так як в міксері не відбувається перетир пігментів і на бетоні будуть «розводи» використовуваних пігментів. Мі маємо спеціальне обладнання для перетирання пігментів, що дозволяє створювати будь-які кольори, при цьому отримуємо готовий товарний пігмент проміжного кольору, який не буде давати «розлучень».
Слід враховувати, що колір пігменту у порошку і колір пігменту у готовому виробі відрізняється. Це пов'язаність язано з тим, що частка пігменту утворює з наповнювачем (цементом, гіпсом, піском, кальцитом, лаком, полімером) нову структуру, яка відбиває світло по-іншому, тому відтінок у виробі змінюється.
Кольорові пігменти - хроматичні; поєднання чорного і білого - ахроматичні пігменти. Хімічний склад пігменту обумовлює його головні властивості: термостійкість, корозійну і хімічну стійкість, колір. Вміст водорозчинних солей у пігментах має бути мінімальним, тому що під дією води (дощ, занурення в морську або річкову воду) вони вимиваються.
Дисперсність пігменту характеризується розмірами його часток. Найкраща покриваність досягається при використанні часток пігменту 5-50 мкм. Пігменти, як правило, відрізняються високою тонкістю помелу і просіваються крізь сито 10000 отв. / Кв. див. Для визначення дисперсності пігментів використовують методи ситового, мікроскопічного і седіментометріческого аналізів.
Маслоємність пігменту - це здатність часток пігменту утримувати на своїй поверхні певну кількість масла.Виражається вона в грамах на 100 грам пігменту і коливається зазвичай від 40 до 100.
Покриваністю пігменту називають здатність пігменту при рівномірному нанесенні на одноколірну поверхню робити невидимим колір останньої. Укривістость виражається в грамах пігменту, необхідної для того, щоб зробити невидимим колір зафарбовуваної поверхні площею 1 квадратний метр.Укривістость пігментів считают гарною, якщо вона становить 20-60 гр. / Кв. метр. Укривістость в основному залежить від форми і розміру часток, кольору пігменту.
Крім того, важливе значення мають такі властивості пігменту, як щільність, інтенсивність кольору, фарбувати здатність, що полягає в здатності пігменту передавати свій колірний тон суміші з білим пігментом; світлостійкість; нешкідливість для здоров'я працюючих; лугостійкість; корозійна стійкість і т. д.
Колір пігменту - властивість тіл викликати певне зорове відчуття у відповідності зі спектральним складом і інтенсивністю відбиваного або випускається ними видимого випромінювання. Основні якості кольору пігменту - колірний тон, насиченість і яскравість. Колір лакофарбових матеріалів залежить в основному від кольору пігментів, наповнювачів і сполучних.
Світлостійкість пігменту - властивість матеріалу зберігати свій колір під дією світлових променів. У процесі експлуатації лакофарбові матеріали змінюють свій колір під дією ультрафіолетових променів природного світла і джерел штучного освітлення, випромінюючих ультрафіолетові промені.
Атмосферостійкість пігменту - властивість покриття чинити опір руйнівній дії сонячних променів, дощу, морозу, снігу, вітру, і інших атмосферних факторів (наприклад, газів і пилу, що забруднюють нижні шарі атмосфери). Для визначення атмосферостійкості (ГОСТ 6992-68) зразки витримують в атмосферних умовах з наступною кількісною оцінкою стійкості покриття по зміні декоративних і захисних властивостей.Випробування проводять на атмосферних майданчиках, розташованих на відкритому повітрі на даху будівлі або на землі.
Красиво забарвлені мінерали привертали увагу людини з найдавніших часів. Їх використовували не тільки як прикраси, але вже в глибоку давнину навчилися робити з деяки з них фарби (пігменти). Після століть і тисячоліть не втратили свою первісну яскравість і стійкість фарби (пігменти) древніх єгиптян, іудеїв, греків та інших племен і народів. Першими мінеральними барвниками (пігментами) стали багатобарвні природні охрі, лазурит (ляпіс-лазур), кіновар і деякі інші пігменти. Так, перший Бадахшанську лазурит для фарб доставлявся коровай Шляхом в середньовічну Європу, а звідти до Візантії і до Росії, і був так високо цінуємо, що обмінювався за вагою 1:1 на золото. В історії розвитку російської культури, у мистецтві церковної іконопису мінеральні фарби (пігменти) зайняли своє особливе і дуже важливе місце. В силу їх багатьох унікальних якостей і в наші дні, незважаючи на величезну пропозицію і асортимент синтетичних барвників (органічних пігментів) і підфарбованих акрилом глин, іконописці не без підстав віддають перевагу і користуються мінеральними пігментами в силу їх стійкості, природного взаємної сполучуваності, м'яка якості і шляхетностівідтінків.
Форми знаходження каменів, придатних для виготовлення з них фарб (пігментів), дуже різноманітні, а мінеральна палітра іконописця багатолика: мінерали зустрічаються як у вигляді ефектних кристалів і кристалічних зерен з ясно видимими гранями, так і у вигляді різноманітних скупчень тонкозернистого будови, а в деяких випадках це можуть бути і некристалічні, аморфні освіти, наприклад - лімоніти.
За ступенем кристалічності вихідного матеріалу розрізняються два типи мінералів-пігментів: явно кристалічні (кіновар, аурипігмент, лазурит) і скритокрісталліческіе або аморфні (охрі, лимоніт, глауконіт, порошкові оксиди марганцю).
Є певний набір властивостей, необхідних для використання мінералу в якості пігменту. Для мінералів-пігментів основним з них є колір мінералу в порошку (т. зв. «Колір рісд», що характеризується постійністю і що є діагностичною ознакою мінералу); колір порошку пігменту для кожного мінералу завжди постійний, тоді як в довільній форми шматку або вкристалах він може бути зовсім іншим або у всякому разі сильно варіювати залежно від багатьох випадкових причин.
Так, деякі сочноокрашенние камені, наприклад - амазоніт, бірюза, змійовик, нефрит, родоніт, чароїт, жад, гранаті і тд., При розтиранні завжди дають порошок білого (сірого) кольору і тому для фарби (пігментів) абсолютно непридатні. І якщо «натуральні пігменти» у вигляді яскравих порошків з такими назвами виставляються у торговельній мережі деякими фірмами, то покупцеві, поза всяким сумнівом, пропонується фальсифікований продукт, який виявляється або профарбованих акрилом меленими відходами зазначеного мінералу, або промальованої керамічної глиною.
Крихкість і низька твердість певних мінералів значно полегшують їх подрібнення для приготування пігментів: вони легко розтираються у звичайних ступках або на спеціальних пристосованих для розтирання мінералів в пігменти, матових поверхнях, що представляють із себе в тих чи інших модифікаціях дві шорсткі скляні площини, між якими і відбувається розтирання (зазвичай не всуху, а на води).Фарбування деяки з мінералів - пігментів може змінюватися також залежно від ступеня їх подрібнення і способу растирки.У деяких випадках інтенсивність кінцевої фарби виявляється яскравіше при грубозернистому помелі пігменту, альо це не може розглядатися як універсальне правило.
Найважливіші властивості пігментів
Фізичні властивості: кристалічна структура пігменту, показник заломлення, колір пігменту, щільність, твердість, форма і розмір часток (дисперсність), питома поверхня, насипна щільність, розчинність пігменту.
Хімічні властивості: рН водної витяжки пігменту, стійкість до води і хімічних реагентів, реакційна здатність, кислотно-основні властивості поверхні пігменту.
Фізико-хімічні властивості: змочуваність (гідрофільність або олефільность) пігменту, щільність і міцність упаковки частинок в агрегатах, адсорбційна здатність поверхні, фотохімічна активність, світлостійкість пігменту, фототропность, здатність змінювати електродний потенціал поверхні (пасивуються дія).
Технологічні властивості: покриваність пігменту, фарбувати здатність (інтенсивність), маслоємність пігменту, Диспергованість, критичне об'єднання з'ємний вміст, структуруюча здатність, атмосферостійкість, сумісність з іншими компонентами системи.
Пігменти є однією із складових частин бетону, гіпсу, фарб, полімерів, паперу, скла, добрив. Від типом пігменту залежать колір покриття, його покриваність, а також стійкість до дії атмосферних факторів, хімічних реагентів і високих температур.
Пігменти мають певним кольором, так як вони здатні вибірково відображати промені денного світла. Коли на пігмент падає світловий промінь, то частина променистої енергії поглинається, а інша відбивається, забарвлюючи пігмент в колір відбитих променів. Частина променів повністю поглинається пігментом, і ця точка здається темною. Промені поглинаються вибірково: одна частина променів, складових спектр денного світла, поглинається, а інша відбивається від поверхні пігменту і забарвлює поверхню. Наприклад, якщо пігмент поглинає фіолетові, сині, зелені, жовті промені і відображає червоні, то і поверхня сприймається як пофарбована в червоний колір. Пігмент, що відображає майже весь падаючий на нього світло, здається білим, а пігмент, що поглинає падаючі на нього світлові промені - чорним.
Основними кольорами пігментів слід вважати три - червоний, синій і жовтий. Змішуючи їх між собою ці пігменти, можна отримати фіолетовий, помаранчевий, зелений пігменти. У малярської техніці такий спосіб накладання фарби на фарбу носити назву «лесировка». Слід мати на увазі, що, змішуючи пігменти між собою, ми отримаємо рівномірно фарбують фарбу, тільки тоді, коли показники щільності пігментів близькі.Однак, у виробництві бетонних виробів, самостійне змішування пігментів різних кольорів не рекомендується, так як в міксері не відбувається перетир пігментів і на бетоні будуть «розводи» використовуваних пігментів. Мі маємо спеціальне обладнання для перетирання пігментів, що дозволяє створювати будь-які кольори, при цьому отримуємо готовий товарний пігмент проміжного кольору, який не буде давати «розлучень».
Слід враховувати, що колір пігменту у порошку і колір пігменту у готовому виробі відрізняється. Це пов'язаність язано з тим, що частка пігменту утворює з наповнювачем (цементом, гіпсом, піском, кальцитом, лаком, полімером) нову структуру, яка відбиває світло по-іншому, тому відтінок у виробі змінюється.
Кольорові пігменти - хроматичні; поєднання чорного і білого - ахроматичні пігменти. Хімічний склад пігменту обумовлює його головні властивості: термостійкість, корозійну і хімічну стійкість, колір. Вміст водорозчинних солей у пігментах має бути мінімальним, тому що під дією води (дощ, занурення в морську або річкову воду) вони вимиваються.
Дисперсність пігменту характеризується розмірами його часток. Найкраща покриваність досягається при використанні часток пігменту 5-50 мкм. Пігменти, як правило, відрізняються високою тонкістю помелу і просіваються крізь сито 10000 отв. / Кв. див. Для визначення дисперсності пігментів використовують методи ситового, мікроскопічного і седіментометріческого аналізів.
Маслоємність пігменту - це здатність часток пігменту утримувати на своїй поверхні певну кількість масла.Виражається вона в грамах на 100 грам пігменту і коливається зазвичай від 40 до 100.
Покриваністю пігменту називають здатність пігменту при рівномірному нанесенні на одноколірну поверхню робити невидимим колір останньої. Укривістость виражається в грамах пігменту, необхідної для того, щоб зробити невидимим колір зафарбовуваної поверхні площею 1 квадратний метр.Укривістость пігментів считают гарною, якщо вона становить 20-60 гр. / Кв. метр. Укривістость в основному залежить від форми і розміру часток, кольору пігменту.
Крім того, важливе значення мають такі властивості пігменту, як щільність, інтенсивність кольору, фарбувати здатність, що полягає в здатності пігменту передавати свій колірний тон суміші з білим пігментом; світлостійкість; нешкідливість для здоров'я працюючих; лугостійкість; корозійна стійкість і т. д.
Колір пігменту - властивість тіл викликати певне зорове відчуття у відповідності зі спектральним складом і інтенсивністю відбиваного або випускається ними видимого випромінювання. Основні якості кольору пігменту - колірний тон, насиченість і яскравість. Колір лакофарбових матеріалів залежить в основному від кольору пігментів, наповнювачів і сполучних.
Світлостійкість пігменту - властивість матеріалу зберігати свій колір під дією світлових променів. У процесі експлуатації лакофарбові матеріали змінюють свій колір під дією ультрафіолетових променів природного світла і джерел штучного освітлення, випромінюючих ультрафіолетові промені.
Атмосферостійкість пігменту - властивість покриття чинити опір руйнівній дії сонячних променів, дощу, морозу, снігу, вітру, і інших атмосферних факторів (наприклад, газів і пилу, що забруднюють нижні шарі атмосфери). Для визначення атмосферостійкості (ГОСТ 6992-68) зразки витримують в атмосферних умовах з наступною кількісною оцінкою стійкості покриття по зміні декоративних і захисних властивостей.Випробування проводять на атмосферних майданчиках, розташованих на відкритому повітрі на даху будівлі або на землі.
