Вера Кузьмина: Органические пигменты для строительной индустрии. Свойства. Эффективность примененияНазад
Вера Кузьмина: Органические пигменты для строительной индустрии. Свойства. Эффективность применения
Organic pigments for the building industry. Properties. Efficiency of application
Кузьмина Вера Павловна, кандидат технических наук, Академик АРИТПБ,
Генеральный директор ООО "Колорит-Механохимия", технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей. (499) 613-42-66.
Kuzmin Vera Pavlovna, Ph.D., Academician ARITPB, the General Director of Open Company "Colourit-Меhanohimia" - the Technical expert of The Union of manufacturers of dry building mixes.
Аннотация
В статье приведена экспертная оценка влияния значений показателей базовой номенклатуры на качество органических пигментов, на процесс окрашивания полупродуктов для строительной индустрии.
The summary
In this article there is an expert estimation of the base nomenclature quality parameters values of organic pigments influence on process of colouring semi products for the building industry.
Цветовой ассортимент синтетических неорганических пигментов, предлагаемых заводами-изготовителями, весьма невелик, а потребители стремятся разнообразить цветовую гамму своих продуктов, таких как, цветные строительные смеси, растворы и бетоны, строительные краски.
Цементную композицию можно окрасить путем смешения органических пигментов. Лучше ввести дополнительную технологическую операцию. Следует иметь в виду, что, смешивая пигменты между собой, мы получим равномерно окрашивающую смесь, только тогда, когда показатели плотности пигментов близки по своему значению. Но, основная проблема при формировании цвета заключается в том, чтобы полученный путем смешения пигментов цвет был воспроизводимым, т.е. производитель всегда мог бы при повторном смешении получить желаемый оттенок. Без автоматического управления цветом с помощью дифрактометра диффузного рассеяния с такой задачей справиться невозможно.
Традиционные органические пигменты российского производства имеют стабильный цвет только в одной партии продукции, поэтому при окрашивании строительной продукции необходимо предварительно усреднить окрашивающую добавку на всю партию.
(Рис. 1). Основными цветами, смешивая которые можно получить любой цвет, считают три - голубой, пурпурный и желтый. Но для формирования желаемого цвета необходимо использовать только их эталонные оттенки для получения стопроцентной плашки (полиграфический термин). На рис. 1. изображены накраски цветообразующих органических пигментов в разбеле с белыми пигментами механоактивированным заменителем диоксида титана (слева) и с диоксидом титана (справа).
(Рис. 2). При смешении эталонных цветов в равных пропорциях можно получить черный цвет. Система цветоделения CMYK использует четыре цвета - голубой (CYAN), пурпурный (MAGENTA), желтый (YELLOW) и черный (BLACK).
Справочником, содержащим эталоны всех цветов, является, в данном случае, PANTONE "CMYK".
(Рис. 3). Каждому цвету PANTONE соответствует его самый близкий аналог, полученный смешением триадных цветов (голубого, пурпурного и желтого).
PANTONE предназначен для расчета рецептуры красящей добавки, получаемой путем физического смешения пигментов базовых цветов PANTONE.
На рисунках 4, 5, 6 представлено компьютерное прочтение натуральных накрасок органических пигментов различных производителей, поставляющих свою продукцию на российский рынок.
Натуральные накраски пигментов в чистом тоне и в разбеле с диоксидом титана от 2,5 до 40 раз выполнены инж. Худорожковой В.А.
Все органические пигменты российского производства не обладают гарантированным эталоном цвета между партиями. Отклонение эталона цвета ? Е превышает значение "единица".
В нашей экспериментальной работе наилучшие результаты в части оценки параметров "качество - цена" показали органические пигменты, поставляемые с трех китайских заводов: Шанхайского, JECO PIGMENTS, WUXI XINGUANG, немецкого завода под маркой "Herman Ter Hell", заволжского химического завода (ОАО "ЗХЗ им. М.В. Фрунзе") голубой фталоцианиновый пигмент марки 2 "З" У.
Таким образом, для получения цветных строительных материалов любого цвета целесообразно использовать органические пигменты (голубой фталоцианиновый, красный 5С, жёлтый светопрочный) и черный железоокисный в соответствии с европейским PANTONE "CMYK".
Неорганические цветные железоокисные пигменты не являются цветообразующими и не позволяют получить другие цвета и оттенки по Pantone "CMYK" путем смешивания.
Варьирование цветов за счет применения различных классов органических и неорганических пигментов путём их смешения даёт производителю широкие возможности, например, для получения зелёных цветов.
При этом пигменты должны состоять из основного вещества и не должны содержать примеси, такие как свинец или цинк, способные оказывать влияние на время схватывания и нарастание прочности цемента, например.
Пигменты внешне должны быть в виде сухого мягкого порошка или в том виде, чтобы можно было легко привести их к такому состоянию растиранием при помощи мастерка без дополнительного помола. Сравнение цвета проводится на свежеприготовленной поверхности или через стеклянную пластинку.
Рассмотрим процесс окрашивания цементных продуктов. Для получения различных оттенков цветного цемента в него может вводиться пигмент или смесь пигментов как большими, так и маленькими порциями.
Условно пигменты разделяются на "сильные", концентрированные, с высокой красящей способностью, например, органические, с критической объёмной концентрацией 10 %, и относительно "слабые", термостойкие, например, неорганические с критической объёмной концентрацией 25-27 % .
Если для получения нужного оттенка требуется более 10 масс. % отдельно взятого пигмента от массы цемента, то рекомендуется применять меньшую порцию более "сильного" пигмента во избежание значительного увеличения водопотребности.
Если необходимо получить цементную продукцию пастельного цвета, то обычно трудно распределить очень маленькие порции "сильного" пигмента в рабочей массе и более удобно применять большую порцию пигмента с более низкой насыщенностью тона или "сильный" пигмент, предварительно смешанный с наполнителем или частью цемента. Для получения цветов цемента, отличных от цветов отдельно взятых пигментов, можно использовать два и более пигментов.
Однако необходимо соблюдать осторожность при выборе пигментов, чтобы удостовериться, что данные пигменты имеют приблизительно одинаковый доминирующий размер частиц.
При быстрых процессах смешивания, когда добавляется более чем один пигмент, для получения комбинированного цвета необходимо гораздо более долгое время для смешивания.
Предпочтительно смешивать предварительно пигменты разного цвета для получения однородного комбинированного цвета перед добавлением в цемент.
Считается, что пигмент, используемый в максимальных пропорциях, рекомендованных производителем, не оказывает существенного влияния на сроки схватывания портландцемента и нарастание прочности, если начало его схватывания наступает не ранее чем через 45 минут, а конец схватывания наступает не позднее 10 часов. Разница для двух значений времени схватывания между растворами без пигмента и с пигментом должна быть не более 30 минут, и средний предел прочности при сжатии раствора, содержащего пигмент, должен отличаться не более чем на 20% от среднего предела прочности при сжатии раствора без пигмента.
Введение пигментов в состав белого цемента для его окрашивания в различные цвета при помоле, уменьшает механическую прочность цементного камня, но цветостойкость камня из декоративного цемента выше по сравнению с аналогичным камнем, изготовленным из механической смеси аналогичного состава цемента и пигмента.
Щёлочестойкие пигменты и красители для цементной продукции могут успешно применяться и в виде предварительно перетёртой водной пасты, которую вводят в бетономешалку, например. Пигментная дисперсия в этом
случае состоит из пигмента, соответствующего требованиям стандарта, и воды, предпочтительнее с добавлением поверхностно-активных веществ.
Правила окрашивания композиции:
Точный контроль концентрации пигмента, дозировка пигмента по весу.
Контроль совместимости пигмента с другими компонентами композиции по водородному индексу - рН.
Использование в качестве цветоносителей только щёлочестойких и светостойких пигментов.
Контроль технологических параметров. Необходимо соблюдать одинаковое время перемешивания, которое должно обеспечивать полную гомогенизацию рабочей смеси.
Контроль цвета сырьевых компонентов: портландцемента, наполнителей, песка, щебня, а также различных добавок, используемых наряду с пигментами.
Корректировка рецептур для сохранения цвета отделочной композиции от партии к партии.
Использование белого портландцемента при окрашивании отделочных цементных композиций в светлые цвета.
При применении рядового серого портландцемента цвет получается "грязным", а добиться заданного тона при окрашивании в желтый или зеленый цвета практически невозможно.
Использование серого портландцемента при окрашивании отделочных композиций в заданные цвета требует предварительного разбеливания.
Для разбеливания можно применять белый портландцемент, гашёную известь и белые наполнители (не более 10%) и белый пигмент (диоксид титана рутильной формы для наружных работ).
При использовании пигментной дисперсии для изготовления цветной цементной продукции необходимо внимательно следить за содержанием воды там, где это является важным фактором.
Перед употреблением поверхностно - активных веществ и других добавок важно удостовериться, что они не повлияют существенно на конечные строительно-технические свойства окрашиваемой продукции.
