Разнообразие пигментов

Пигменты играют ключевую роль в создании разнообразных оттенков и защите поверхностей от внешних воздействий. Эти тонкоизмельченные минеральные или органические соединения придают краскам, строительным материалам и другим продуктам цвет, непрозрачность и улучшают их механические свойства. В данной статье мы рассмотрим основные виды красителей, их характеристики и области применения.

Параметры классификации

Красящие микроэлементы подразделяются на группы по нескольким ключевым признакам:

1. Химический состав. По этому параметру их разделяют на минеральные (неорганические) и органические. Первые, помимо функции окрашивания, обеспечивают защиту от фотодеструкции и непрозрачность. Для органических характерна более обширная палитра оттенков и высокая чистота тона. Но они менее устойчивы к внешним воздействиям.
2. Происхождение. Минеральные делятся на природные и синтетические (искусственные).
3. Назначение. Бывают декоративные, декоративно-защитные, противокоррозионные и целевые.

Помимо этого, бывают ахроматические (белый, чёрный, серый) и хроматические (вся остальная палитра).

Важные характеристики окрашивающих микроэлементов — состав, дисперсность, укрывистость, плотность, маслоемкость, красящая способность, светостойкость, химическая стойкость, огнестойкость и антикоррозионные свойства.

Эти классификации помогают лучше понять разнообразие красящих веществ и их применение в различных областях, от производства красок до защиты поверхностей от коррозии и износа.

Природные железоокисные пигменты

Создаются путём механического воздействия на минералы и породы, цвет которых обусловлен наличием оксида железа или гидроксида

Дополнительными микроэлементами в составе являются разнообразные примеси, такие как глина, кварц, окрашенные металлические соединения, как правило, марганца, углеродсодержащие и прочие вещества.

Получение природных красителей в основном осуществляется на заводах, которые находятся недалеко от месторождений.

Минералы, руды, используемые при их изготовлении, проходят механическую обработку. Это делается для того, чтобы удалить примеси, перевести руду в мелкодисперсное состояние. Красные пигменты нуждаются еще и в дегидратации.

Механическая обработка включает в себя ряд операций, таких как дробление, измельчение, отмучивание, обжиг. Применяется также воздушная сепарация и другие методики.

Сырье, используемое для получения природных красителей, можно классифицировать на две основные категории в зависимости от физических свойств:

• твердые ископаемые — служат для получения красящих соединений красной палитры;
• мягкие, рыхлые или глинистые — из них получают жёлтые и коричневые вещества, такие как охры, сиены и умбры.

Важная особенность природных железоокисных красителей — способность сохранять колер при высоких температурах, что делает их подходящими для использования в производстве строительных материалов, керамики, оксидных тонеров для принтеров и других технологических процессах, где требуется устойчивость к нагреву. Также они обладают атмосферо- и светостойкостью, что позволяет использовать их для наружных работ без потери яркости и насыщенности со временем.

Для достижения желаемых тонов и свойств важно контролировать процесс синтеза, учитывая такие параметры, как размер частиц, распределение их по размеру, pH и содержание водорастворимых примесей. Это позволяет получать пигменты с заданными характеристиками для конкретных применений.

Охры

Состоят из смеси гидроксидов железа и алюмосиликатов, а также могут содержать примеси оксидов кремния, кальция, магния и других элементов.

По цветовой палитре охры делятся на светло-жёлтые (с содержанием гидроксида железа от 12 до 20% по массе), средне-жёлтые (от 22 до 45%), тёмные и золотисто-жёлтые (от 45 до 80%). Размер частиц охр составляет от 1 до 5 мкм, что делает их полидисперсными порошками.

Охры обладают рядом важных свойств, делающих их ценными для различных областей применения:

1. Атмосферостойкость и светостойкость. Это обеспечивает долговечность окрашенных поверхностей.
2. Устойчивость к слабым минеральным кислотам и растворам щелочей. Это свойство позволяет использовать охры в условиях, где возможно воздействие этих веществ.
3. Устойчивость к органическим растворителям. Эта характеристика делает их пригодными для использования в лакокрасочной промышленности.
4. Изменение цвета при нагревании. При нагревании до 150 °C охры темнеют, а при 250 °C полностью теряют воду, приобретая красно-коричневый колер.

Охры широко используются в производстве красок (клеевых, масляных и других), шпатлевок, грунтовок, а также для окрашивания строительных и облицовочных материалов, бетона, пластика и других поверхностей.

Благодаря своим свойствам и универсальности применения, охры остаются важным компонентом в производстве лакокрасочных материалов и покрытий.

Сиены

Состав подобного вида красителя, помимо гидрата железной окиси, содержит примесь глинистых минералов и двуокиси марганца. Основное отличие сиены (название произошло от итальянской провинции) от охры — большое количество железа и почти полное отсутствие глины.

Свойства:

• имеет выраженный желто-коричневый колер, который может варьироваться от светлого до темного оттенка, что зависит от процентного присутствия в составе железной окиси и силиката;
• не подвергается воздействию ультрафиолета и щелочей, но при повышении температуры темнеет;
• существуют различные вариации сиены, которые отличаются по цвету и полутонам.

Последняя особенность обусловлена присутствием в составе оксида железа и силиката.

Применяются преимущественно как лессирующие пигменты в изготовлении художественных красок.

Умбра

Ее образование — результат выветривания железных руд, с содержанием в составе марганца. Основная палитра — коричневая. Присутствуют разные тона — от красноватых до зеленоватых, что делает его универсальным для использования в различных областях.

Свойства:

• представляет смесь глины, оксида железа (до 50 %) и марганца;
• не изменяет свойств под воздействием света и щелочей, характеризуется хорошей укрывистостью (30–40 г/м²);
• обработка при температуре до 400–600 °C приводит к образованию жженой умбры, для которой характерен темно-коричневый полутон.

Применяется при изготовлении обоев, в производстве бумаги, в литографии и цветной печати, для получения красок разного типа — масляных, фасадных, силикатных и художественных.

Отличается от других природных окрашивающих веществ своей универсальностью и устойчивостью, что делает ее ценным материалом для различных отраслей. Она широко используется в живописи, архитектуре, дизайне и других сферах, где требуется создание насыщенных и стойких оттенков коричневого.

Зелёные

Зелёная земля — это продукт, образующийся в результате естественного распада скальных пород, таких как базальты и мелафиры. Её состав включает кремнезём, глинозём, закись железа, магнезию, калий и натрий. Данные элементы присутствуют в краске не в форме смеси, а как химическое соединение.

В зависимости от сорта, пропорции этих элементов могут различаться, что влияет на оттенки и характеристики. Зелёная земля была известна ещё много веков назад. Она отличается прочностью и востребована во всех техниках живописи, особенно высока её ценность во фресковой. Это обусловлено тем, что подобный краситель не только придаёт приятный тон, но и может улучшать фиксацию некоторых красок.

Свойства и особенности:

• обладает насыщенным зелёным цветом, который может варьироваться от светлых полутонов палитры до тёмных в зависимости от производителя и типа;
• отличается высокой устойчивостью к воздействию света, что гарантирует сохранение первоначального колера изделий на протяжении длительного времени даже при эксплуатации на открытом воздухе;
• не растворяется в воде, в щелочной среде и уксусной кислоте, что делает её идеальным для использования в различных условиях;
• безопасна для использования, не токсичен и не вызывает аллергических реакций.

Современное производство широко использует зелёную землю в изготовлении красок.

Чёрные

Большинство подобных соединений содержат углерод различного происхождения, как чистый, так и с добавлением различных наполнителей. Магнетит, известный также как магнитный железняк — природный чёрный оксид-гидроксид железа. После измельчения он превращается в чёрный порошок с сероватым оттенком, к характеристикам которого относится высокая кроющая способность, глубина цветовой палитры и отличная устойчивость к внешним воздействиям.

Искусственные минеральные пигменты

Создаются в процессе химической переработки минерального сырья. Они отличаются от природных особой чистотой и стабильностью цвета, что делает их незаменимыми в различных сферах деятельности.

Железоокисные пигменты — это группа красителей, цвет которых определяется наличием одного из оксидов железа. По своему химическому составу они могут быть представлены оксидами, гидратом окиси или закись-окисью.

Наблюдается чёткая корреляция между их химической структурой и палитрой:

• жёлтая характерна для гидратов;
• красная — это оксид;
• чёрные вещества образуются из закись-окиси;
• красители коричневого колера — это гидратированная окись или смешение пигментов жёлтой и красной цветовой гаммы.

Синтетические железооксидные цветные порошки производятся из солей железа через процесс осаждения и последующего прокаливания. Применяется также способ окисления.

Этот тип известен своей способностью хорошо перекрывать цвет основания и давать насыщенные оттенки. Они устойчивы к влиянию ультрафиолета, солей, слабых кислотных и щелочных соединений, не пропускают ультрафиолет и делают покрытие более прочным.

Жёлтые марсы стали первыми синтетическими железооксидными окрашивающими микроэлементами. Их особенности — красивый бархатистый жёлтый полутон и высокая стойкость к свету и щелочам.

Гидрат окиси, из которого состоят жёлтые марсы, — аморфное вещество. Поэтому они слабо окрашивают и активно взаимодействуют со связующими микроэлементами, особенно с масляными.

Обработка путём прокаливания делает из жёлтого марса красный и фиолетовый.

Синтетическая окись жёлтого колера представлена разными тонами. Каким именно он будет, зависит в основном от размера частиц: у светлых сортов частицы самые маленькие, а у оранжевых — самые большие.

Красные красители

Палитра этих веществ варьируется от красно-оранжевого до красно-фиолетового. Отличия в их колере объясняются исключительно физическими характеристиками частиц. Вследствие этого они относятся к одной группе — красная окись.

Размер частиц увеличивается при переходе от светлых тонов палитры к тёмным. Светлые частицы обычно имеют пластинчатую форму, а тёмных — зернистую.

В эту группу входят и другие соединения, чьи различия в характеристиках с красной окисью касаются не только цвета, но и других особенностей. Они называются «красные марсы». В их составе присутствуют примеси, полученные особым способом.

Для марса характерен глубокий, насыщенный бархатисто-красный полутон. У него низкая кроющая способность, но при создании тонкого слоя он образует заметный эффект полупрозрачности.

Коричневые

Это смесь красного и чёрного оксида железа, которую можно получить разными способами. Это может быть осаждение, повышение температуры (прокаливание) или обычное смешивание.

Тон коричневой железной окиси может быть разным. Это зависит от пропорции окиси и закиси, а также от физических особенностей частиц.

Подобные продукты можно получить, если прокалить оксид-гидроксид железа или использовать для этой цели соединения закиси, которые легко разлагаются. Среди них есть микроэлементы, которые отличаются не только цветом, но и характеристиками, важными для красящих составов. Их называют «красными марсами».

После обработки путём прокаливания присутствие гидрата окиси железа придаёт коричневому марсу насыщенный оттенок красной палитры.

Белые красители

В их числе известны титановые белила. Они стали так называться благодаря основному компоненту — оксиду титана. Они отличаются высокой кроющей способностью и быстротой высыхания, что делает их идеальным выбором для создания матовых покрытий. Однако стоит отметить, что эти вещества могут иметь тёплый полутон, что следует учитывать при работе с холодными цветами.

Цинковые белила, в свою очередь, стали альтернативой свинцовым, которые известны своей ядовитостью. Эти красители характеризуются холодным, слегка голубоватым колером и менее подвержены изменениям из-за действия внешних факторов. Однако они могут подвергаться растрескиванию или расслаиванию, что требует особого внимания при работе с ними.

Кадмиевые краски

Представляют собой группу минеральных пигментов, основным компонентом которых является сульфид кадмия (CdS). Для них характерна широкая палитра оттенков — от светлых тонов жёлтого до насыщенных красного. На цвет влияет наличие примесей и способ получения.

Особенно ценная особенность кадмиевых красителей — устойчивость к ультрафиолету и люминесцентные свойства. Благодаря этому они находят применение в различных областях, включая живопись, малярные работы и пиротехнику.

При соединении сульфида кадмия с другими материалами, такими как селенид кадмия или ультрамарин, можно получать разнообразные оттенки, от зеленовато-жёлтого до красно-фиолетового. Это позволяет создавать уникальные цветовые решения и эффекты.

Кобальтовые краски

Представляют собой группу пигментов, получаемых из соединений кобальта. Они отличаются высокой стойкостью к свету и атмосферным воздействиям, что делает их незаменимыми в живописи и других областях:

1. Зелёный кобальт, также известный как смальта, имеет глубокий и насыщенный цвет. Он используется для создания зелёных полутонов в живописи и декоративных работах.
2. Фиолетовый кобальт, напротив, более светлый и нежный визуально, что делает его идеальным для создания пастельных тонов.
3. Железная лазурь, также известная как парижская синяя, является одним из самых популярных кобальтовых пигментов. Она отличается высокой светостойкостью и устойчивостью к атмосферным воздействиям, поэтому идеальна для наружных работ.
4. Ультрамарин, в свою очередь, является одним из самых дорогих кобальтовых красителей. Он обладает глубоким и насыщенным синим цветом, который не выцветает под ультрафиолетом. Используется для создания ярких и насыщенных синих оттенков в живописи и декоративных работах.

Все кобальтовые краски требуют осторожного обращения и хранения. Они должны храниться в прохладном и сухом месте, чтобы избежать потери яркости, насыщенности и качества. Во время работы с ними следует использовать средства защиты, чтобы избежать контакта с кожей и слизистыми.

Хромовые пигменты

Представляют собой группу синтетических неорганических окрашивающих микроэлементов, которые получают из соединений хрома. Они отличаются устойчивостью к ультрафиолету и погодным явлениям, что делает их незаменимыми в живописи, малярных работах и других областях.

Изумрудная зелень, также известная как хромовая зелень, является одним из самых популярных цветных порошков этого типа. Она обладает ярким и насыщенным цветом, который не выцветает под воздействием света. Используется для создания зелёных полутонов в живописи и малярных работах.

Стронциевый крон, в свою очередь, является менее известным, но не менее важным хромовым красителем. Он лимонно-жёлтый и обладает высокой стойкостью к свету, теплу и коррозии. Используется для создания жёлтых оттенков.

Оба хромовые пигмента требуют осторожного обращения и хранения. Они должны храниться в прохладном и сухом месте, чтобы избежать потери яркости и качества. Важно помнить при работе о средствах защиты.