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.
Содержание страницы
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.
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:
- Измельчение твердых пород в порошок.
- Очистка от посторонних примесей (отмучивание).
- Растирание красящего пигмента с добавлением воды.
- Подготовка клеевой основы – растворение «клея» в воде.
- Соединение жидкого пигмента с эмульсией.
При введении в краску пигментов и наполнителей получают пигментированные 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).
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.
При этом не каждый окрашенный камень подойдет для производства цветного порошка.
Для этого может быть несколько причин:
- Минерал редко встречается в природе и имеет высокую ценность. Вряд ли кто-то решится безжалостно перемалывать в порошок уникальные камни и дорогие коллекционные образцы.
- 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.
- 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:
Химический состав минералов и цвет получаемого пигмента:
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.
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.
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.
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.
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.
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».
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Гринокит – «кадмиевая охра», использовался как пигмент желтого цвета. В настоящее время признан токсичным из-за наличия кадмия.
Графит – древнейший красящий пигмент. Племена, населяющие территорию современных Румынии и Болгарии, использовали графит для росписи посуды (6000-4000 лет до н.э.).
Мел (разновидность известняка) – недорогой пигмент белого цвета. Используется для побелки жилых и промышленных помещений, окраски городских объектов (заборов, бордюров).
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.
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.
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.