Пигмент - Pigment

Пигменты для продажи на рыночном прилавке в Гоа , Индия .

Пигмент представляет собой цветной материал , который полностью или почти нерастворим в воде. Напротив, красители обычно растворимы, по крайней мере, на некоторой стадии их использования. Обычно красители представляют собой органические соединения, тогда как пигменты часто представляют собой неорганические соединения . Пигменты доисторической и исторической ценности включают охру , древесный уголь и лазурит .

Экономическое влияние

В 2006 году во всем мире было продано около 7,4 миллиона тонн неорганических , органических и специальных пигментов. По оценкам, в 2018 году она составит около 14,86 миллиардов долларов США, а с 2019 по 2026 год будет расти более чем на 4,9% в год. В 2009 году мировой спрос на пигменты составлял примерно 20,5 миллиардов долларов США. Согласно отчету Bloomberg Businessweek за апрель 2018 года , оценочная стоимость пигмента промышленность в мире составляет 30 миллиардов долларов. Стоимость диоксида титана, который используется для повышения яркости белого цвета многих продуктов, оценивается в 13,2 миллиарда долларов в год, в то время как красный цвет Ferrari оценивается в 300 миллионов долларов в год.

Физические принципы

Пигмент встречается с широким спектром длин волн (цветов). Этот пигмент поглощает красный и зеленый свет, но отражает синий, придавая веществу вид синего цвета.

Как и все материалы, цвет пигментов возникает из-за того, что они поглощают только определенные длины волн видимого света . Связующие свойства материала определяют длину волны и эффективность поглощения света. Свет других длин волн отражается или рассеивается. Спектр отраженного света определяет наблюдаемый нами цвет .

Внешний вид пигментов зависит от источника света. Солнечный свет имеет высокую цветовую температуру и довольно однородный спектр. Солнечный свет считается стандартом для белого света. Источники искусственного света менее однородны.

Цветовые пространства, используемые для числового представления цветов, должны указывать их источник света. Лабораторные измерения цвета , если не указано иное, предполагают, что измерение было записано при источнике света D65 или «Дневной свет 6500 K», что примерно соответствует цветовой температуре солнечного света.

Солнечный свет встречает пигмент Rosco R80 "Primary Blue". Произведение спектра источника и спектра отражения пигмента дает окончательный спектр и появление синего цвета.

Другие свойства цвета, такие как его насыщенность или светлота, могут определяться другими веществами, которые входят в состав пигментов. Связующие и наполнители могут повлиять на цвет.

История

Минералы использовались в качестве красителей с доисторических времен. Ранние люди использовали краску в эстетических целях, например, для украшения тела. Пигменты и оборудование для шлифования красок, возраст которых предположительно составляет от 350 000 до 400 000 лет, были обнаружены в пещере в Твин-Риверс, недалеко от Лусаки , Замбия . Охра , оксид железа, была первой краской. Излюбленный синий пигмент был получен из лазурита . Пигменты на основе минералов и глин часто носят название города или региона, где они изначально были добыты. Сиена сырая и сиена жженая поступили из Сиены , Италия , а умбра сырая и жженая - из Умбрии . Эти пигменты были одними из самых простых для синтеза, и химики создали современные цвета на основе оригиналов. Они были более согласованными, чем цвета, извлеченные из исходных рудных тел, но названия мест остались. Кроме того, во многих палеолитических и неолитических наскальных рисунках являются красной охрой, безводный Fe 2 O 3 , и гидратированная Охра желтой (Fe 2 O 3 . Н 2 О). Древесный уголь - или технический углерод - также использовался в качестве черного пигмента с доисторических времен.

Синтетические пигменты были введены еще в третьем или четвертом тысячелетии до нашей эры. Первым синтетическим пигментом является египетский синий (синяя фритта), силикат кальция и меди CaCuSi 4 O 10 , полученный путем нагревания смеси кварцевого песка, извести , флюса и источника меди , такого как малахит . Уже изобретенный в додинастический период Египта , его использование получило широкое распространение во время 4-й династии . Это был голубой пигмент римской античности ; его художественно-технологические следы исчезли в средние века до его повторного открытия в контексте египетской кампании и раскопок в Помпеях и Геркулануме . Более поздние, досовременные синтетические пигменты включают белый свинец (основной карбонат свинца, (PbCO 3 ) 2 Pb (OH) 2 ), красный , зеленый и свинцово-оловянно-желтый . Киноварь, сульфид ртути , первоначально был получен путем измельчения порошка натуральной киновари . С 17 века его также синтезировали из элементов. Его любили старые мастера, такие как Тициан . Индийский желтый цвет когда-то производился путем сбора мочи крупного рогатого скота, который кормился только листьями манго . Голландские и фламандские художники 17 и 18 веков отдавали предпочтение ему за его люминесцентные качества и часто использовали его для изображения солнечного света . Поскольку листья манго неадекватны по питательности для крупного рогатого скота, сбор урожая индийского желтого цвета в конечном итоге был объявлен негуманным. Современные оттенки индийского желтого созданы из синтетических пигментов. Vermillion был частично заменен кадмиевым красным.

Из-за стоимости лазурита часто использовались его заменители. Лазурный берег , старейший современный синтетический пигмент, был обнаружен случайно в 1704 году. К началу 19 века синтетические и металлические синие пигменты включали французский ультрамарин , синтетическую форму лазурита . Ультрамарин был изготовлен путем обработки силиката алюминия с серой . Также были представлены различные формы кобальта и лазурного синего . В начале 20 века был получен синтетический металлоорганический пигмент Phthalo Blue . В то же время Royal Blue , еще одно название, которое когда-то давали оттенкам, полученным из лазурита, превратился в гораздо более светлый и яркий цвет и обычно смешивается из фтало-синего и диоксида титана или из недорогих синтетических синих красителей.

Открытие в 1856 году мовеина , первого анилинового красителя , явилось предвестником разработки сотен синтетических красителей и пигментов, таких как азо- и диазосоединения . Эти красители положили начало расцвету органической химии, включая систематический дизайн красителей. Развитие органической химии уменьшило зависимость от неорганических пигментов.

Производственные и промышленные стандарты

Натуральный пигмент ультрамарин в порошковой форме
Синтетический ультрамарин химически идентичен натуральному ультрамарину.

До разработки синтетических пигментов и усовершенствования методов извлечения минеральных пигментов партии цвета часто были несовместимы. С развитием современной цветовой индустрии производители и профессионалы объединились для создания международных стандартов для определения, производства, измерения и тестирования цветов.

Цветовая система Манселла, впервые опубликованная в 1905 году, стала основой для серии цветовых моделей, обеспечивающих объективные методы измерения цвета. Система Манселла описывает цвет в трех измерениях: оттенок , значение (яркость) и цветность (чистота цвета), где цветность - это отличие от серого при заданном оттенке и значении.

К середине 20 века стали доступны стандартизированные методы химии пигментов, что стало частью международного движения за создание таких стандартов в промышленности. Международная организация по стандартизации (ISO) разрабатывает технические стандарты для производства пигментов и красителей. Стандарты ISO определяют различные промышленные и химические свойства, а также способы их проверки. Основные стандарты ISO, относящиеся ко всем пигментам, следующие:

  • ISO-787 Общие методы испытаний пигментов и наполнителей.
  • ISO-8780 Методы диспергирования для оценки дисперсионных характеристик.

Другие стандарты ISO относятся к конкретным классам или категориям пигментов в зависимости от их химического состава, таким как ультрамариновые пигменты, диоксид титана , пигменты из оксида железа и т. Д.

Многие производители красок, чернил, тканей, пластмасс и красок добровольно приняли Международный индекс цвета (CII) в качестве стандарта для определения пигментов, которые они используют при производстве определенных цветов. Этот индекс, впервые опубликованный в 1925 году, а теперь опубликованный в Интернете совместно Обществом красильщиков и колористов ( Соединенное Королевство ) и Американской ассоциацией химиков и колористов (США), признан во всем мире авторитетным справочником по красителям. Он включает более 27 000 продуктов под более чем 13 000 общих названий цветовых индексов.

В схеме CII каждый пигмент имеет общий индексный номер, который идентифицирует его химически, независимо от патентованных и исторических названий. Например, фталоцианин синий BN был известен под множеством общих и патентованных названий с момента его открытия в 1930-х годах. В большей части Европы фталоцианиновый синий более известен как Helio Blue или под собственным названием, таким как Winsor Blue. Американский производитель красок Grumbacher зарегистрировал альтернативное написание (Thanos Blue) в качестве товарного знака. Color Index International разрешает все эти противоречивые исторические, родовые и патентованные названия, чтобы производители и потребители могли идентифицировать пигмент (или краситель), используемый в конкретном цветном продукте. В CII все пигменты фталоцианинового синего обозначаются общим номером цветового индекса как PB15 или PB16, сокращенно от пигмента синий 15 и пигмент синий 16; эти два числа отражают небольшие изменения в молекулярной структуре, которые дают немного более зеленоватый или красновато-синий цвет.

Достоинства

Ниже приведены некоторые характеристики пигментов, определяющие их пригодность для конкретных производственных процессов и применений:

Образцы

Образцы используются для точной передачи цветов. Типы образцов продиктованы носителями, например печатью, компьютерами, пластиком и текстилем. Как правило, среда, предлагающая самую широкую гамму цветовых оттенков, широко используется в различных средствах массовой информации.

Печатные образцы

Эталоны представлены напечатанными образцами цветовых оттенков. PANTONE , RAL , Munsell и т. Д. - широко используемые стандарты передачи цвета в различных средах, таких как печать, пластик и текстиль .

Пластиковые образцы

Компании, производящие суперконцентраты красок и пигменты для пластмасс, предлагают образцы пластика в виде цветных чипов, полученных методом литья под давлением. Эти цветные чипы предоставляются дизайнеру или заказчику для выбора и выбора цвета для своих конкретных пластиковых изделий.

Пластиковые образцы доступны с различными специальными эффектами, такими как жемчуг, металлик, флуоресцентный свет, блеск, мозаика и т. Д. Однако эти эффекты трудно воспроизвести на других носителях, таких как печать и компьютерный дисплей. Образцы пластика были созданы с помощью 3D-моделирования, включая различные спецэффекты.

Образцы компьютеров

Внешний вид пигментов при естественном освещении трудно воспроизвести на экране компьютера . Требуются приближения. Система цвета Munsell обеспечивает объективную оценку цвета в трех измерениях: оттенок, значение (или яркость) и цветность. Компьютерные дисплеи в целом не могут показать истинную цветность многих пигментов, но оттенок и яркость могут быть воспроизведены с относительной точностью. Однако, когда гамма дисплея компьютера отклоняется от эталонного значения, оттенок также систематически смещается.

Следующие приближения предполагают, что устройство отображения имеет гамму 2.2 и цветовое пространство sRGB . Чем дальше устройство отображения отклоняется от этих стандартов, тем менее точными будут эти образцы. Образцы основаны на средних измерениях нескольких партий одного пигмента акварельных красок, преобразованные из Lab цветового пространства для SRGB цветового пространства для просмотра на дисплее компьютера. Внешний вид пигмента может зависеть от марки и даже партии. Кроме того, пигменты по своей природе обладают сложными спектрами отражения , которые сильно различаются по цвету в зависимости от спектра источника освещения - свойство, называемое метамерией . Усредненные измерения образцов пигментов дадут лишь приблизительные значения их истинного внешнего вида при определенном источнике освещения. Компьютерные системы отображения используют технику, называемую преобразованиями хроматической адаптации, для имитации коррелированной цветовой температуры источников освещения и не могут идеально воспроизвести сложные спектральные комбинации, которые были изначально видны. Во многих случаях, воспринимаемый цвет пигмента выходит за пределами цветового охвата компьютерных дисплеев и метод , называемого отображением цветовой гаммы используются для приближения истинного внешнего вида. При отображении гаммы для визуализации цвета на экране используется любое из значений яркости , оттенка или точности насыщенности , в зависимости от приоритета, выбранного в намерении визуализации ICC преобразования .

PR106 - # E34234
Киноварь (подлинный)
PB29 - # 003BAF

Биологические пигменты

В биологии пигмент - это любой окрашенный материал клеток растений или животных. Многие биологические структуры, такие как кожа , глаза , мех и волосы, содержат пигменты (например, меланин ). Окрашивание кожи животных часто происходит через специализированные клетки, называемые хроматофорами , которыми могут управлять такие животные, как осьминоги и хамелеоны, чтобы изменять цвет животного. Многие условия влияют на уровень или природу пигментов в клетках растений, животных, некоторых протистов или грибов . Например, нарушение, называемое альбинизмом, влияет на уровень выработки меланина у животных.

Пигментация у организмов служит многим биологическим целям, включая маскировку , мимикрию , апосематизм (предупреждение), половой отбор и другие формы передачи сигналов , фотосинтез (у растений), а также основные физические цели, такие как защита от солнечных ожогов .

Цвет пигмента отличается от структурного цвета тем, что цвет пигмента одинаков для всех углов обзора, в то время как структурный цвет является результатом избирательного отражения или радужности , обычно из-за многослойных структур. Например, крылья бабочки обычно имеют структурный цвет, хотя у многих бабочек есть клетки, которые также содержат пигмент.

Пигменты по элементному составу


Биологические и органические

Смотрите также

Примечания

использованная литература

  • Болл, Филипп (2002). Яркая Земля: Искусство и изобретение цвета . Фаррар, Штраус и Жиру. ISBN 0-374-11679-2.
  • Доернер, Макс (1984). Материалы художника и их использование в живописи: с примечаниями к технике старых мастеров, переработанное издание . Харкорт. ISBN 0-15-657716-X.
  • Финли, Виктория (2003). Цвет: естественная история палитры . Случайный дом. ISBN 0-8129-7142-6.
  • Гейдж, Джон (1999). Цвет и культура: практика и значение от античности до абстракции . Калифорнийский университет Press . ISBN 0-520-22225-3.
  • Мейер, Ральф (1991). Справочник художника по материалам и методам, пятое издание . Викинг. ISBN 0-670-83701-6.
  • Феллер, Р.Л., изд. (1986). Художественные пигменты. Справочник по их истории и характеристикам, Vol. 1 . Лондон: Издательство Кембриджского университета.
  • Рой, А., изд. (1993). Художественные пигменты. Справочник по их истории и характеристикам, Vol. 2 . Издательство Оксфордского университета.
  • Фитцхью, EW, изд. (1997). Художественные пигменты. Справочник по их истории и характеристикам, Vol. 3 . Издательство Оксфордского университета.
  • Берри, Б., изд. (2007). Художественные пигменты. Справочник по их истории и характеристикам, Vol. 4 . Книги архетипов.

внешние ссылки