Обзор химии красок и красителей. Сравнительный анализ ручной и компьютерной колеровки красок | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 31 августа, печатный экземпляр отправим 4 сентября.

Опубликовать статью в журнале

Рубрика: Химия

Опубликовано в Юный учёный №1 (1) февраль 2015 г.

Дата публикации: 10.12.2014

Статья просмотрена: < 10 раз

Библиографическое описание:

Окуловская В. А., Смирнова У. В., Концендайло Ю. В. Обзор химии красок и красителей. Сравнительный анализ ручной и компьютерной колеровки красок // Юный ученый. — 2015. — №1. — С. 70-73. — URL https://moluch.ru/young/archive/1/20/ (дата обращения: 21.08.2019).

Историческая справка. Сейчас уже трудно установить, когда человек впервые стал использовать краски. Можно лишь с уверенностью утверждать, что производство красок — одно из древнейших в химической технологии.

Уже в доисторическое время человек начал использовать краски. В провинции Сантандер (Испания) находится всемирно знаменитая пещера Альтамира, где на потолке грота в XIX в. было обнаружено 20 рисунков с изображением животных — бизонов, лошадей.

Ученые оценивают возраст рисунков 12–15 тыс. лет и относят его к мадленской культуре позднего палеолита, т. е. древнего каменного века, времени существования ископаемого человека, который пользовался каменными, костяными и деревянными орудиями. [1, с. 12]

Археологам посчастливилось найти не только палитру древнего художника, на которой сохранились остатки краски, но и маленькие плоские жернова и пестики, предназначенные для растирания цветных земель, а также чашечки для разведения красок.

Практически у каждого мастера были свои методы получения высококачественной краски. В старинных рукописных списках были найдены интересные и необычные рецепты русских художников. Для стойкости и пластичности в краску добавляли яйца и молочный белок — казеин.

У многих мастеров были помощники, специально для того, чтобы размешивать краску

В древности, украшенная красками ткань являлась признаком богатства и такую роскошь могли обеспечить себе очень обеспеченные люди. Теперь, краски стали частью повседневной жизни. [2, с. 86]

Краски и их состав Краски — это более общее, неточное название цветных веществ (пигментов, красителей). В виде красок выступают суспензии из пигментов в плёнкообразующих веществах и применяются в качестве защитных и декоративных покрытий, а также изобразительном искусстве. Они содержат наполнители, растворители, пластификаторы, отвердители.

Самое первое красящее вещество, которое было применено как краситель — сажа.

Первоначально рисунки создавались только с помощью пигментов — мелко истолчённых твёрдых окрашенных веществ. Позднее в их состав стали вводить связующие вещества (кровь животных, яичный желток) — так получили краски.

Обширную группу природных пигментов составляют охры (от греч. «охрос» — «бледный», «желтоватый»). Химический состав краски включает гидратированные (включающих в химическом составе воду) оксиды железа (Fe2O3•Н2O; Fe2O3•3Н2О). При прокаливании охра теряет кристаллизационную воду, и пигмент превращается в красящее вещество красного оттенка. В наше время охры используются в производстве резины, цемента, бумаги, пластмассы, однако их постепенно вытесняют синтетические жёлтые железооксидные пигменты.

Если в состав краски входят минералы, содержащие оксиды марганца, то получаемое красящее вещество имеет коричневый цвет (вспомните, когда долго постоит марганцовка, то постепенно раствор становится коричневатым из-за наличия оксида марганца MnO2). Такие пигменты называются умброй. Пигмент тёмно-красного цвета — железный сурик — это оксид железа (III) с примесями силиката алюминия и кварца. Сурик — пигмент универсальный, устойчивый к свету, поэтому он широко используется для окраски деревянных и металлических предметов, а также цемента.

В древние времена природный минерал синего цвета лазурит (или ляпис-лазурь) Na3Ca [AlSiO4]3S ценился дороже золота. Краска из этого истолчённого в мелкий порошок камня называлась ультрамарином. Позднее сплавлением каолина с карбонатом натрия и серой (или сульфатом натрия и углём) стали получать искусственный ультрамарин. Химический состав краски «ультрамарин»: Na8Al6Si6O24S. Другая известная минеральная краска синтетического происхождения — «прусская лазурь» K [FeIIFeIII(CN)6], впервые полученная в 1704 г.

В качестве зелёного пигмента долго использовалась так называемая богемская земля — минерал авгит (Ca, Na) (Mg, Fe2+, Fe3+, Al, Ti) [(Si, Al)2O6]. Затем стали готовить краски на основе оксида хрома(Ш) и его гидрата. С открытием в 30-х гг. XX в. фталоцианинов хромовые красители были почти вытеснены ими. Белые пигменты составляют более 60 % всех современных красящих веществ. Их применяют для изготовления лакокрасочных материалов не только белого, но и других цветов, а также в производстве пластмасс, бумаги, строительных материалов, керамики и др. [2, с. 132]

В художественных красках могут использоваться также пигменты, не имеющие широкого распространения из-за высокой стоимости (кобальтовые краски) либо из-за токсичности (например, сульфиды кадмия и ртути). При смешивании пигментов с растительными клеями (пшеничным крахмалом, декстрином и др.) получают акварели (от лат. aqua — «вода») — краски, разводимые водой. [3, с. 134]

На основе растительных масел или синтетических смол готовят масляные краски. В зависимости от типа плёнкообразующего вещества краски делятся не следующие: масляные краски, эмалевые краски, эмульсионные краски и порошковые краски. Масляные краски изготовляют на основе олиф — полимеризованных растительных масел (льняного, конопляного) или жидких алкидных смол.

Классификация

Классификация красок и других лакокрасочных материалов отечественного производства и их система обозначения построена в зависимости от химической природы основного пленкообразующего вещества и назначения покрытия применительно к условиям эксплуатации.

Начнем по порядку. Какие бывают краски. Или, другими словами, перечислим виды красок по типу высыхающей основы, в которой растворены вещества, которые при высыхании образуют на поверхности пленку (пленкообразователи):

1.      Эмалевые — они созданы на основе лаков;

2.      Масляные — в их основе — масло или олифа;

3.      Силикатные — на основе жидкого стекла;

4.      Клеевые — раствор жиров (растительных или животных);

5.      Водоэмульсионные — растворенные в воде образователи пленки.

6.      Акриловые — основой для них служат полиакрилаты, представляющие собой водную дисперсию (сильно размешаны в воде)

Смешивание красок — колеровка. Колеровка краски, применяемая для создания нужного цвета при отделке поверхности, открывает поистине грандиозные перспективы в оформлении индивидуального и уникального интерьера. На сегодняшний день существует две возможности осуществить этот процесс: с помощью компьютерной колеровочной системы и в ручном режиме. В рамках нашей работы мы решили установить достоинства и недостатки этих методов. [4, с. 92]

Экспериментальная часть. Для работы нами был выбран автоцентр «Вираж» в городе Костроме. Данное исследование осуществлялось под наблюдением опытного колориста центра. Одной из задачей нашей работы было самостоятельно в ручную подобрать тот цвет, который приготовил специалист. Работа велась в специальной лаборатории по подбору цвета. Нам был предложен образец краски с определенным колером выполненным с помощью компьютерной колеровочной системы. Смешение цветных пигментов происходило в колеровочной ванне. Были добавлены следующие группы пигментов:

А231–32,4 мл

А120–0, 12 мл

А11- 5, 5 мл

А726- 4, 2 мл

А065- 7, 2 мл

После смешивания пигментов мы получили однородную массу, к ней добавили немного растворителя, чтобы сделать краску более текучей, затем с помощью специального шприц-насоса влили краску в краскопульт. Для чистоты эксперимента мы нанесли краску на обезжиренную поверхность с интервалом в три минуты. Нам удалось добиться практически полной идентичности с тем цветом краски которую приготовил колорист с помощью компьютерной колеровочной системы.

Вывод. Данная работа позволила нам определить плюсы и минусы этих двух методов колеровки.

Плюсы ручной колеровки:

1)      Возможность колеровать на месте проведения работ.

2)      Возможность получения индивидуальных оттенков.

3)      Экономичный вариант, если необходимо покрасит небольшую площадь.

Минусы ручной колеровки:

1)      Невозможность повторно получить необходимый цвет

2)      Необходимо правильно подбирать базу краски под темные оттенки.

3)      Сложности в перемешивании краски при получении темных оттенков.

4)      Не экономичный вариант, при покраске больших площадей.

Плюсы компьютерной колеровки:

1)      Возможность быстро и точно отколеровать в нужный цвет.

2)      Возможность создать новый оттенок и сохранить рецептуру.

3)      Точная колеровка нескольких банок в один цвет.

4)      Правильная подборка базы краски при колеровке в темные цвета.

5)      Большой выбор возможных цветов для колеровки.

6)      Возможность отколеровать краску по цветовым веерам различных производит.

Минусы компьютерной колеровки:

1) Дороговизна и достаточная громоздкость оборудования

В целом мы пришли к выводу, что эти два метода колеровки красок так или иначе остаются актуальными и по настоящее время. Эта работа была для нас и одновременно научным исследованием и ценным опытом показавшим то, что химия красок и красителей это территория с многими неизвестными нами безусловно будет и в дальнейшем продолжена работа по изучению вопросов по данной теме.

 

Литература:

 

1.         Бородкин В. Ф. Химия красителей./В. Ф. Бородкин — М.: Химия, 1981.— 248 с.

2.         Мельников Б. Н., Виноградова Г. И. — Применение красителей / Б. Н. Мельников, Г. И. Виноградова — М.: Химия, 1986.— 240 с

3.         Дринберг С. А., Ицко Э. Ф. Растворители для лакокрасочных материалов./С. А. Дринберг, Э. Ф. Ицко — Л.: Химия, 1980. — 160 с.

4.         Родионов В. М., Богословский Б. М., Федорова А. М. Лабораторное руководство по химии промежуточных продуктов и красителей/В. М. Родионов, Б. М. Богословский, А. М. Федорова — М.: Госхимиздат, 1948. — 212 c.



Задать вопрос