пигмент

Минеральные пигменты

Красочные природные минералы – это не только материал для украшений, поделок и дизайна помещений. С давних времен и до сегодняшнего дня яркие камни использовались человеком еще в одной сфере – из них изготавливали красящие пигменты и минеральные краски.

 

Что такое минеральные пигменты

Пигмент (лат. pigmentum — краска) – красящее вещество, которое добавляется в композиционный материал и придает ему определенный цвет. Пигменты могут быть цветными и белыми.

В научной среде под минеральными пигментами понимают окрашенные горные породы и минералы.

В качестве пигмента могут быть использованы как отдельный вид минералов, так и их естественная совокупность, которая называется горной породой. Например: окрашенные глины, угли, доломиты, известняки и т.д.
В настоящее время специалистам известно около 50-ти природных минералов, которые могут служить сырьем для получения красящих пигментов. Однако фактически используется не более 20-25 разновидностей.

Источник цветных пигментов
Окрашенные минералы

Технология получения минеральных красок

Краска, в состав которой входит природный неорганический пигмент, называется минеральной.
Производство минеральной краски для живописи включает в себя два основных этапа: получение красящего пигмента и его смешивание со связующей основой (эмульсией).

Неорганический пигмент получают методом механической переработки цветных минералов и горных пород, эмульсию – смешиванием с водой склеивающего вещества (яичный желток, костный клей, пшеничный клей, древесная смола и т.д.)
Основные стадии:

  1. Измельчение твердых пород в порошок.
  2. Очистка от посторонних примесей (отмучивание).
  3. Растирание красящего пигмента с добавлением воды.
  4. Подготовка клеевой основы – растворение «клея» в воде.
  5. Соединение жидкого пигмента с эмульсией.

При введении в краску пигментов и наполнителей получают пигментированные краски.

Смешивание пигмента со связующей эмульсией
Приготовление пигментированной краски

Минералы для получения пигментов

Минеральное сырье, используемое для получения красящих пигментов, классифицируется по нескольким показателям.
В зависимости от химического состава минералы могут принадлежать к разным типам (классам):

  • карбонаты;
  • оксиды;
  • силикаты;
  • сульфаты;
  • сульфиды;
  • углероды;
  • фосфаты.

Из них самыми распространенными являются силикаты (глинистые минералы) и оксиды (окись железа).

Сырье для получения красной охры
Красный железняк — оксид железа (Fe₂O₃)

В мире насчитывается около 5000 минералов и горных пород. О способах классификации природных кристаллов по различным признакам читайте в статье Виды камней и минералов .

По своей структуре горные породы подразделяются на:

  • кристаллические (малахит, лазурит, киноварь и др.);
  • аморфные (лимонит, шунгит, псиломелан и др.)

Минералы с кристаллической структурой при измельчении превращаются в крохотные кристаллики, которые при добавлении в краску усиливают игру цвета и придают живописному слою необыкновенный эффект внутреннего свечения. Минеральные краски с добавлением таких пигментов особенно ценятся живописцами.

Свойства минералов

Также минеральное сырье должно обладать определенными свойствами.

Цвет черты.
По существующему определению, цвет черты — это цвет минералов в тонком порошке, служит одним из диагностических признаков для определения минералов и горных пород.

Это очень важная характеристика. Камень, кристалл или кусок породы могут иметь яркую сочную окраску, например – бирюза, гранат, родонит и т.д. Однако чаще всего, при их измельчении получается порошок белого или невзрачного серого цвета. А изумруд или рубин, знаменитые своими великолепными окрасками, в растертом состоянии вообще бесцветны. Разумеется, в качестве пигмента их использовать не получится.

Для изготовления красящих порошков подходят только окрашенные минералы – те, которые дают цветную черту.

Сырье для получения черного пигмента
Псиломелан, цвет черты — коричнево-черный

При этом не каждый окрашенный камень подойдет для производства цветного порошка.
Для этого может быть несколько причин:

  1. Минерал редко встречается в природе и имеет высокую ценность. Вряд ли кто-то решится безжалостно перемалывать в порошок уникальные камни и дорогие коллекционные образцы.
  2. Какое-либо вещество в составе оказывает вредное воздействие на человека (радиоактивность, токсичность и т.д.). Некоторые породы содержат ртуть, мышьяк или ядовитые соединения. В последнее время производители отказываются от такого природного материала, предпочитая синтетические красители.
  3. Высокая твердость минерала. Предпочтение оказывается хрупким породам и минералам с низкой твердостью (не более 4,5 баллов). Они легко измельчаются до порошкообразного состояния в специальных устройствах или обычных фарфоровых ступках. Это позволяет самостоятельно изготовить пигмент даже в простой художественной мастерской.

В результате перечисленных ограничений для изготовления неорганических пигментов подходит лишь небольшое количество горных пород и минералов.

Цвет и состав минералов

Как уже упоминалось, из минералов, руд и горных пород, измельченных до порошкообразного состояния, а затем обработанных по специальной технологии, получают минеральный или природный неорганический пигмент.
Окраска пигмента зависит от химического состава исходного минерала или определяется наличием окрашивающих примесей — хромофоров.

Минералы с наличием хромофоров и цвет получаемого пигмента:

Пигменты с хромофорами

Химический состав минералов и цвет получаемого пигмента:

Химический состав минералов

Природные пигменты

Минеральные пигменты натурального происхождения имеют ряд преимуществ перед синтетическими красителями:

  • широкая доступность сырья;
  • простая технология обработки;
  • низкая стоимость производства;
  • высокая свето- и влагоустойчивость;
  • стойкость к щелочам.

Однако по сравнению с искусственными пигментами, натуральные имеют ряд недостатков. Основным является то, что природные пигменты значительно уступают синтетическим по яркости и цветовому спектру.
Также некоторые минеральные красители ядовиты. К ним относятся пигменты, произведенные на основе солей мышьяка, ртути или свинца. При работе с такими красками следует соблюдать меры предосторожности.

Свойства пигментов

Природные неорганические пигменты обладают рядом характеристик. Их необходимо учитывать при использовании готового продукта, чтобы обеспечить качество красочного покрытия и лучшую цветопередачу.

Цвет.
Является основным свойством красящих пигментов. Ключевые показатели — яркость и насыщенность.

Интенсивность (красящая сила).
Способность пигмента придавать свой цвет смеси компонентов. Высокая интенсивность пигментов позволяет уменьшить их концентрацию в готовой краске, что приводит к дополнительной экономии.

Степень помола.
Оказывает влияние на насыщенность цвета.
Чем крупнее частицы, тем интенсивнее и ярче окраска, а при сильном растирании порошок становится бледнее – «выбеливается».
Например, лазурит и азурит. При крупном помоле пигмент из этих минералов имеет ярко-синий цвет, по мере дальнейшего измельчения окраска становится голубой.
Киноварь, малахит и диоптаз также имеют эту особенность.

Размеры частиц пигмента: от 0,01 мкм (тонкий помол) до 300 мкм (грубый помол).
Крупный помол снижает качество получаемых красочных покрытий и увеличивает расход связующего вещества.

Равномерность помола.
Влияет на интенсивность окраски — одинаковые частицы обеспечивают более насыщенный тон.

От степени помола зависит цвет пигмента
Измельчение минералов

Укрывистость.
Это свойство пигмента полностью скрывать цвет поверхности, на которую он был равномерно нанесен. Другой применяемый термин – кроющая способность.
Зависит от концентрации в краске окрашивающих частиц (пигмента), а также от их размера и формы агрегации.

Если кроющая способность пигмента низкая и красочный слой выглядит прозрачным, такой эффект называется лессировка.
Один и тот же пигмент может быть как лессирующим, так и укрывистым — с уменьшением размера частиц до 0,25-0,3 мкм укрывистость увеличивается.
Прозрачные (лессирующие) пигменты используются для производства художественных и полиграфических красок.

Абразивность.
Истирающая способность пигментного порошка. Зависит от твердости исходного минерального сырья и от наличия естественных примесей (например, песка). Высокая абразивность считается недостатком, поэтому пигменты подвергают специальной очистке, чтобы избавиться от грубых посторонних примесей.

Устойчивость к воздействию внешних факторов (влага, тепло, свет).
При определенных условиях некоторые минеральные пигменты могут темнеть, белые – желтеть. Степень устойчивости к воздействию света определяется наличием дефектов в кристаллической структуре минерала.

Химическая стойкость.
Натуральные пигменты устойчивы к воздействию агрессивных химических веществ.
Также, в большинстве случаев, различные пигменты нейтральны по отношению друг к другу — допускается их смешивание и применение в одной краске.
Однако есть исключения:

  • природные сульфиды (киноварь, аурипигмент) вступают в реакцию со свинцом (свинцовые белила), от чего красочное покрытие чернеет;
  • при смешивании пигментов из азурита и малахита происходит их взаимодействие, цвет краски становится зеленым.
Минерал и порошковый пигмент из него
Пигмент из азурита

Основные природные неорганические пигменты

  • литопон – белый;
  • кадмий лимонный – желтый;
  • охра – от светло-желтого до темно-желтого и коричневого;
  • колькотар (мумия, охра красная) – от розового до темно-красного и коричневого;
  • железный сурик (охра железистая) – красно-коричневый;
  • сиена (разновидность охры) – желто-коричневый, особенность состава — содержит много оксида железа, глина почти отсутствует;
  • умбра (разновидность охры) – красный, коричневый, от светло-зеленого до темно-зеленого, особенность состава – высокое содержание марганца;
  • сангина (смесь охры, умбры и сиены на основе каолина) – коричнево-бурый;
  • фалунская краска – красный;
  • ляпис-лазурь (синтетический аналог — ультрамарин) – ярко-синий;
  • зеленая земля — от светлого желто-зеленого до темного оливково-зеленого или сероватого;
  • малахитовая зелень – зеленый;
  • черный кармин – черный.

Следует отметить, что в настоящее время существует более 30 разновидностей охры, получаемых из различных минералов. Традиционные красная и желтая охры – это смесь белой глины (каолинит) с оксидами железа, иногда – с включениями микрочастиц гематита.

Минеральный пигмент охра
Охры разноцветные

Описание основных минералов

Использование минералов в качестве красок началось несколько тысячелетий назад.
Первыми минералами, на основе которых человек научился создавать красящие вещества, были глина, киноварь, аурипигмент и лазурит.

Глина – с примесями оксидов железа образует красящий пигмент охру, которая может быть различных оттенков. Эта натуральная краска является первой в истории человечества – наскальные рисунки, выполненные цветной глиной, относятся к эпохе палеолита.

Минерал группы алюмосиликатов
Глина

Киноварь – как натуральный пигмент ярко-красного цвета известна со времен Римской империи. В 1-ом тысячелетии до н.э. минерал добывали на месторождениях Средней Азии.
Краску на основе киновари использовали для окраски тканей.

Сульфид ртути
Киноварь

Аурипигмент – «золотая краска», имеет характерный ярко-желтый цвет. Использовался египтянами приблизительно во 2-1 тысячелетиях до нашей эры. В трудах Плиния Старшего встречается упоминание о том, что аурипигмент добывается для художников на рудниках Сирии. В средние века краска была широко распространена в живописи и иконописи под названием «королевская желтая».

Сульфид мышьяка
Аурипигмент

Лазурит — ляпис-лазурь, красивый ярко-синий пигмент. Был известен в Древнем Египте и Древней Греции. В качестве красителя для живописной краски использовался в странах Азии с 6-го века, в Византии — с 7-го века, а позднее, примерно с 15-го века — и в Европе. Производство пигмента было очень сложным и трудоемким, по этой причине краска из лазурита всегда ценилась на вес золота.
Поэтому в ходу были недорогие заменители синего пигмента:

  • азурит, известный под названиями «медная лазурь» и «горная синева»;
  • смальтит (скуттерудит) – кобальтсодержащая руда, применялась для получения синей кобальтовой краски.

Натуральный ультрамарин, получаемый из лазурита, был заменен синтетическим в 19-м веке.

Синий пигмент ультрамарин получали из лазурита
Минералы — источники синего пигмента

Глауконит – в качестве зеленого пигмента встречается в настенных росписях Римской Галлии (территория современной Франции) примерно с 1-го века до нашей эры. Позднее применялся русскими иконописцами.
В средние века под названием «зеленая земля» был распространен среди европейских художников, которые длительное время использовали минерал в составе масляных красок.

Алюмосиликат железа, относится к группе гидрослюд
Глауконит

Рибекит – источник пигмента сине-голубого цвета, входит в состав минеральных красок. Известен со времен Древнего Египта.
Окраска пигментного порошка имеет сероватый оттенок и ненасыщенный тон.
Входит в группу асбестовых минералов, поэтому безопасность применения рибекита находится под вопросом.

Минерал группы силикатов
Рибекит

Лимонит – минералоид с непостоянным составом. В зависимости от содержания соединений железа окраска лимонита бывает от желтой до темно-коричневой. Является сырьем для получения нескольких видов пигментов: сиена, умбра, охра различных оттенков.
В качестве красочного пигмента используется человеком со времен неолита – около 7000-6000 лет до н.э.

Смесь гидратов оксидов железа
Лимонит

Вивианит – содержит железо, которое на открытом воздухе быстро окисляется и придает минералу темно-синий цвет. Использовался в качестве синего пигмента в эпоху Древнего Рима. Присутствие вивианита установлено в живописном слое многих русский икон и в произведениях голландского художника Йоханнеса Вермеера (середина 17-го века).
Из-за наличия фосфора в составе считается вредным.

Минерал из класса фосфатов
Вивианит

Волконскоит – источник пигмента оливкового цвета с низкой кроющей способностью. Также волконскоитовая краска хорошо сохраняет первоначальный цвет и устойчива к атмосферным воздействиям.
Краски с содержанием волконскоита использовали русские иконописцы (пример – икона 11-го века «Святые апостолы Пётр и Павел»), художники Средневековья, а также Пабло Пикассо.

Листовой силикат
Волконскоит

Гринокит – «кадмиевая охра», использовался как пигмент желтого цвета. В настоящее время признан токсичным из-за наличия кадмия.

Сульфид кадмия
Гринокит

Графит – древнейший красящий пигмент. Племена, населяющие территорию современных Румынии и Болгарии, использовали графит для росписи посуды (6000-4000 лет до н.э.).

Модификация углерода
Графит

Мел (разновидность известняка) – недорогой пигмент белого цвета. Используется для побелки жилых и промышленных помещений, окраски городских объектов (заборов, бордюров).

Минерал группы карбонатов
Мел

Раковина устрицы Ostrea denselamellosa – минерал органического происхождения. Перемолотые ракушки служат сырьем для получения белого пигмента с благородным перламутровым отливом — гофун-иро. Используется в традиционной японской живописи.

Органический минерал
Раковина устрицы

Следует отметить, что на практике используются и другие минералы, здесь упомянуты самые популярные.

Использование минералов в живописи и иконописи

Минеральные краски занимают особое место в мировом живописном искусстве и церковной иконописи. Именно натуральные пигменты, обладающие мягкой природной окраской, придают изображениям естественный вид и необычайную благородность оттенков.

Помимо этого учеными установлено, что древние мастера добавляли в краску тонко измельченный кварц (горный хрусталь). Мельчайшие кристаллики минерала действуют по принципу призмы: пропуская через себя световые лучи и многократно их отражая, усиливают впечатление, что рисунок светится. А нанесение нескольких прозрачных красочных слоев (лессировка) придает изображению ощущение живости.
Слишком яркие, «кричащие» искусственные красители не способны это передать.
Не удивительно, что во все времена иконописцы и художники предпочитали работать с натуральными красками и создавали настоящие шедевры.

Икона написана темперой
Икона «Святой великомученик Георгий Победоносец», 12 век

На основе природных минеральных пигментов, разбавленных водой и смешанных с яйцом, создавались темперные краски. Они известны уже более 3000 лет и использовались многими народами – например, древними египтянами для росписи усыпальниц фараонов. В живописи темпера использовалась вплоть до 17 века. Темперные краски лежат в основе бесценных художественных полотен, созданных великими мастерами Италии, Голландии, России и других стран.


Камни и минералы – необыкновенное богатство, которым Земля щедро делится с человеком. Однако запасы природного сырья небезграничны. В последние годы на смену уникальным естественным красителям все чаще приходят синтетические соединения. Поэтому есть опасения, что в скором времени естественную красоту природных красок человечество сможет видеть только на полотнах древних мастеров.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: