Производство художественных масляных красок

В производстве художественных красок наиболее важен процесс перетира связующего с пигментом для получения однородной тонкотертой красочной пасты. Перетир масляных красок производится вручную, - когда требуется перетереть небольшое количество краски, и на специальных краскотёрочных машинах - при массовом выпуске продукции.

При работе вручную употребляют плиты, изготовленные из твердых каменных пород: гранита, мрамора или порфира. Верхняя поверхность ее хорошо отшлифована. Курант в виде узкого конуса изготовляется из тех же материалов, как и плита, и имеет очень ровное и отшлифованное основание.

Небольшое количество пигмента насыпают на плиту, добавляют связующее вещество и перемешивают мастехином.

Пигмент, смешанный с маслом, перетирают курантом по всей плите, двигая его сверху вниз и справа налево и обратно; для лучшего перетира куранту придают кругообразное движение.Время от времени пасту собирают мастехином и снова растирают, пока не 'получится однородная, тонкотертая краска.

Ручной Перетир красок на гранитных плитах позволяет художнику вести технологический процесс чисто и аккуратно, а вместе с тем варьировать состав красок в зависимости от своих потребностей, имея всегда свежеприготовленные краски. Последнее очень важно для живописцев, пользующихся темперными красками.

Одновременно художник изучает и качество готовой краски. При перетире на машинах применяют трехвальцовые горизонтальные краскотерки с гранитными или порфирным» валами.

Технология перетира красок состоит из двух операций:

1. Приготовление замеса, т. е. грубое перемешивание пигмента и связующего вещества вручную или в механических мешалках.

2. Перетирание замеса на краскотерочных машинах.

Приготовление замеса производится в двухлопастных смесителях или в планетарных мешалках с передвижной дежой, иногда и в металлических ящиках деревянными веслами вручную. Сухой пигмент загружают в мешалку и заливают определенное количество связующего вещества.

Связующее для художественных красок готовится отдельно: в одном сосуде нагревается масло, а ® другом плавится воск и смола; сплав воска и смолы вливается в нагретое масло и перемешивается до получения однородною состава; по охлаждении содержимое передается в краскотерочный цех для приготовления замеса.

Валы краскотерочной машины имеют строго цилиндрическую форму и хорошо отшлифованы, они вращаются с разной скоростью в противоположных друг другу направлениях. Средний вал вращается вдвое быстрее заднего, а передний вдвое быстрее среднего, число оборотов вальцов не превышает 80 оборотов в минуту.

Благодаря неодинаковым скоростям вращения вальцов происходит не только раздавливание зерен пигмента, но и перегар вследствие трения между частицами пигмента и связующего, с образованием однородной густой красочной пасты.

Замес краски загружается между задним и средним валами; средний вал, имея вдвое большую скорость вращения, снимает краску с заднего вала, далее краска с среднего вала поступает на передний и падает на нож. Нож оканчивается фартуком; накопившаяся в фартуке недостаточно перетертая краска перебрасывается шпателем обратно на второй перетир в загрузочную часть машины, а готовая паста собирается в ящики или дежи.

Художественные масляные краски перетирают по нескольку раз, в зависимости от величины зазора между валами, степени дисперсности пигмента, вязкости красочной пасты, числа оборотов валков и природы пигмента.

Для получения тонкотертой и нормальной пастозности краски надо применять пигменты хорошо измельченные и до перетира на краскотерках тщательно перемешать с определенным количеством связующего вещества. Не рекомендуется допускать разогревания валов и лишних перетиров, так как при этом красочная паста становится слишком вязкой и тягучей и может изменять оттенок.

Существенным недостатком краскотерочных машин является металлический нож: от трения о вал он стирается и металлической пылью загрязняет краску, сильно изменяет цвет серосодержащих красок, например, кадмиевых, особенно светлых тонов. Иногда наблюдается восстановление металлов, например, в киновари.

При производстве художественных красок вся аппаратура краскотерочного цеха должна быть особенно чистой и хорошо отмыта от предыдущей краски. Перетертые красочные ласты фасуют в тюбики на специальных тюбонабивочных машинах. Тюбики готовят из свинца, покрывая внутри и снаружи слоем олова. Тюбики чисто оловянные наиболее желательны, так как олово не оказывает вредного действия на краски.

В свинцовых же тюбиках свинец очень часто недостаточно защищен слоем олова и при соприкосновении с пастой может изменить ее цвет в отрицательном направлении.

Художественные масляные краски производятся в густотертом виде; содержание связующего в краске колеблется в зависимости от маслоемкости пигмента.

Количество масла, необходимое для получения однородной красочной пасты нормальной пастозности называется маслоемкостью.

Каждое красящее вещество требует определенного количества связующего, поэтому произвольное увеличение или уменьшение его содержания в готовой краске оказывает отрицательное влияние на живопись: при избытке масла красочный слой медленно сохнет, а при недостатке - образует хрупкую пленку.

Маслоемкость художественных красок зависит от многих факторов и прежде всего от способности пигментов смачиваться маслом. Хорошая красочная паста получается при перетире в том случае, если вокруг частиц пигмента масло образует поверхностный слой жидкости - оболочку (масляную пленку). Частицы пигмента как бы притягивают к себе некоторую часть молекул масла и образуют около частиц жидкостную масляную оболочку.

Пигмент тем лучше смачивается связующим, чем больше силы сцепления между частицами пигмента и масла и чем меньше притяжение между молекулами масла (т. е. чем ниже их поверхностное натяжение). Жидкость с меньшим поверхностным натяжением лучше смачивает твердые вещества.

Если на чистую стеклянную пластинку налить каплю воды, то капля растечется по пластинке, потому что поверхностные силы сцепления стекла притягивают воду и это сцепление превосходит силы сцепления между молекулами воды.

Капли ртути имеют силы притяжения между молекулами больше, чем сила притяжения между стеклом и ртутью, поэтому ртуть принимает правильную сферическую форму,Вода, налитая на стекло, смазанное маслом, собирается в круглые капельки.

Все пигменты смачиваются маслом, но в разной степени, ибо смачиваемость зависит от природы вещества. Если связующее не смачивает данный пигмент, то он не образует нормальной пасты. Если капля хорошо растекается на поверхности того или иного материала, то, следовательно, связующее смачивает данный материал. Полярные пигменты смачиваются хорошо полярными связующими, а неполярные пигменты 'неполярными связующими (масло). В полярных веществах молекулы стремятся занять такое положение к молекулам других веществ, в котором положительные и отрицательные заряды занимают крайние положения - полюсы. В силу этого полярные молекулы разных веществ способны притягиваться и соединяться между собой.

Чтобы получить хорошую, однородную, нормальной консистенции пасту художественных красок, надо пигмент (смачивающийся маслом) тщательно измельчить и перетереть со связующим так, чтобы частицы пигмента были тесно окружены пленкой масла иначе порошок будет собираться в комки.

Присутствие посторонних веществ в масле и пигменте, а также введение поверхностно-активных веществ сильно изменяет смачиваемость красящих веществ. Жирные кислоты, воск, стеараты алюминия или цинка, 'гидрат окиси алюминия, жженая магнезия и смолы повышают смачивающую способность пигментов. Для улучшения смачиваемости можно вводить ализариновое масло.

Жирные кислоты улучшают пастозность краски, а с такими пигментами,, как сажа и краплак (антиоксиданты), образуют при высыхании более эластичную пленку. С пигментами же основного характера - свинцовыми и цинковыми белилами -избыток жирных кислот может вызвать образование соединений типа олеатов (мыл) и нестойкий красочный слой.

Пчелиный воск также усиливает смачиваемость и улучшает пастозность красок, при условии введения его не свыше 5%, ибо излишек воска сообщает краскам матовость, уменьшает силу сцепления красок с грунтом и ослабляет красочный слой, способствует также пожуханию, придает зернистость и удлиняет процесс высыхания.Стеарат алюминия или цинка придает пластичность и сообщает красочному слою шелковистый блеск и сохраняет его при высыхании.

Одним из ценнейших материалов, устраняющих многие - дефекты масляных красок, являются смолы.Прекрасно улучшают консистенцию текучих и вязких паст гидроокись алюминия и кремневая кислота, но они сильно замедляют высыхание красок.Частицы перечисленных веществ размещаются среди частиц плохо смачивающего пигмента и способствуют получению хорошей..пастозности краски.Наполнитель бланфикс - химически мало активное вещество, хорошо смачивается маслом, но он действует разбеливающе на многие краски, понижает насыщенность тона и создает мутноватость. Разбеливающее действие бланфикса, например, в пасте ультрамарина объясняется высоким коэффициентом преломления его по сравнению с маслом и основным пигментом:

ультрамарин имеет показатель 'преломления-1,50; льняное масло-1,48; бланфикс-1,64. Поэтому такая прозрачная краска, как ультрамарин, с бланфиксом принимает белесоватый и мутный тон.

Таким образом смачиваемость пигментов и пастозность красок можно улучшить посредством введения в связующее различных добавок стабилизирующего свойства. К числу добавок, которые оказывают положительное влияние на качество красок, надо отнести в первую очередь мягкие смолы типа мастике и даммара.

Элемент Кадмий

Cd, – химический элемент 12 (IIb) группы Периодической системы. Атомный номер 48, относительная атомная масса 112,41.

Кадмий был открыт в 1817 немецким химиком Фридрихом Штромейером (Stromeyer Friedrich) (1776–1835).

При проверке оксида цинка, вырабатываемого одной из шенебекских фабрик, появилось подозрение, что он содержит примесь мышьяка. При растворении препарата в кислоте и пропускании через раствор сероводорода выпадал желтый осадок, похожий на сульфиды мышьяка, однако более тщательная проверка показала, что этого элемента нет. Для окончательного заключения образец подозрительного оксида цинка и другие цинковые препараты (в том числе карбонат цинка) с этой же фабрики послали Фридриху Штромейеру, занимавшему с 1802 кафедру химии в Геттингенском университете и должность генерального инспектора ганноверских аптек.

Прокалив карбонат цинка, Штромейер получил оксид, но не белый, как это должно было быть, а желтоватый. Он предположил, что окраска вызвана примесью железа, однако оказалось, что железа нет. Штромейер полностью проанализировал цинковые препараты и установил, что желтая окраска появилась благодаря новому элементу. Он получил название в честь цинковой руды, в которой был найден: греческое слово kadmeia, «кадмиевая земля» – древнее название смитсонита ZnCO3. Это слово, по преданию, происходит от имени финикийца Кадма, который будто бы первым нашел цинковый камень и подметил его способность придавать меди (при выплавке ее из руды) золотистый цвет. Так же звали героя древнегреческой мифологии: по одной из легенд, Кадм победил в тяжелом поединке Дракона и на его землях построил крепость Кадмею, вокруг которой затем вырос семивратный город Фивы.

 

Кадмиевые краски

 

Металл кадмий, как известно, близок по своим свойствам цинку и находится совместно с ним в цинковой руде. В чистом виде он получен в 1817 г. Сернистые соединения кадмия находятся в природе в виде минерала гренокита. По химическому составу он тождествен с кадмиевыми красками, которыми пользуются живописцы. Гренокит имеет различные оттенки — от желтого до оранжевого, но так редок, что никакого практического применения иметь не может. Сернистые соединения кадмия получены искусственным путем в 1829 г., после чего и началось применение желтых и оранжевых кадмиевых красок в живописи.

Все кадмиевые краски содержат в своем составе сернистый кадмий, отличаются красотой и интенсивностью цвета, прочны, за исключением лимонно-желтых оттенков, и пригодны во всех почти способах живописи. Лучшее применение их, однако же, — масляная живопись, для которой они и предназначались изобретателем; обладают способностью хорошо крыть и не ядовиты.
Кадмий желтый.

 

Применение в живописи получил в начале прошлого века. По химическому составу представляет собой сернистый кадмий (CdS). Пигмент может быть получен различных оттенков, от темно-желтого до лимонного, при одном и том же химическом составе, но различной структуре вещества.

Сырьем для производства желтого кадмия служат сернокислый кадмий, гипосульфит и кальцинированная сода; для лимонного — сернокислый кадмий, гипосульфит и цинковые белила.

Вначале расплавляют гипосульфит в своей кристаллизационной воде при температуре 60—75° С, затем к разбавленному гипосульфиту добавляют измельченную смесь сернокислого кадмия с кальцинированной содой, а для получения лимонного кадмия добавляют смесь сернокислого кадмия с цинковыми белилами. После непродолжительной варки шихту прокаливают в эмалированных противнях при температуре для лимонного кадмия не выше 500° С, а для желтого не выше 600° С в течение 1—2 часов.

Мокрым способом можно также получать ряд различных оттенков. Пигмент, приготовленный осаждением, значительно уступает по прочности прокалочным.

Желтый кадмий — очень красивая и прочная краска.Светостойкость кадмиевых красок желтых оттенков зависит от их химического состава, чистоты соединения, способов изготовления и структуры пигмента.

При получении краски мокрым путем в ней содержится большое количество углекислого кадмия и почти всегда свободная сера, особенно в светлых тонах. Сера, как известно, легко вступает в реакцию со связующими веществами, соединениями, содержащими свинец, медь и железо, меняя при этом свой яркий оттенок на буроватый и черный.

Оранжевые и темно-желтые более прочные краски. Краски, получаемые прокалочным способом, при точном соблюдении технологического режима, хорошо освобожденные от серы и растворимых солей, представляют собой вполне прочные вещества, как при употреблении в чистом виде, так и в смесях с другими красками. Способом осаждения образуются мало прочные соединения в виде Cd2(S04)S, быстро выцветающие благодаря окислению серы сернистого кадмия до сернокислого белого цвета. Лимонные и светло-желтые кадмиевые краски иногда не выдерживают смеси с белилами (цинковыми и свинцовыми), охрами, кобальтовыми, ультрамарином и др. Это явление опять-таки более всего проявляется у пигментов, полученных мокрым способом.

Очень редко, но наблюдается слабая светостойкость у прокалочных пигментов, плохо освобожденных от посторонних примесей. Кроющая способность средняя и увеличивается от светлых оттенков к темным.

 

 

Кадмий красный.

Красные кадмиевые краски относятся к новейшим искусственным краскам. Впервые они появились у нас около 1912 г. Как художественная масляная краска красный кадмий является большим техническим достижением.

В производстве можно получать разнообразные оттенки кадмия от оранжевого до темно-красного и пурпурового.

Светло-красные и оранжево-красные тона с успехом могут заменять на палитре художника нестойкие свинцовые краски и киноварь.По химическому составу это сернисто-селенистое соединение кадмия CdSe • CdS с некоторым количеством сернокислых солей бария.

Сырьем для приготовления красного кадмия служат углекислый кадмий, сера, селен и бланфикс. Смесь четырех составных частей помещают в шамотовые тигли и прокаливают при температуре 500—550° С без доступа воздуха в течение 30—50 минут в зависимости от количества шихты. Полученный продукт промывается и сушится. Варьируя содержание отдельных составных частей в шихте, изменяя условия технологического режима, можно получить разнообразные цвета этого прекрасного пигмента для живописи.

Чтобы получить пигмент красного цвета и интенсивного по тону, необходимым условием является введение в процессе прокалки или при перетире с маслом наполнителя— бланфикса.

Красный кадмий, безусловно, прочная краска, как в чистом виде, так и в смесях с другими красками, и может полностью заменить все оттенки киновари.

Укрывистость, интенсивность и светостойкость его очень высокие, последнее свойство весьма важно для применения в живописи.

Некоторое изменение цвета смеси красного кадмия со свинцовыми белилами, сиеной и зеленой землей наблюдаются в тех случаях, когда применяются пигменты, недостаточно хорошо освобожденные от посторонних примесей: красный кадмий от свободной серы и селена, а свинцовые белила от ацетата свинца.

 

 

Заключение.

 

Фундаментальное изучение живописных материалов берёт своё начало со второй половины XIX века, когда в науке был разработан химический анализ, когда был изобретён микроскоп, когда химия и физика наметили методику раскрытия и изучения различных сторон материалов.

В начале XX века изучение средств живописи постепенно переходит на научную основу. Наука начинает сопутствовать истории искусств, войдя в лаборатории музеев и реставрационные мастерские.

В России выдающимся учёным, посвятившим себя изучению красок, был профессор Петербургского университета Ф. Ф. Петрушевский. В 1891 году им была написана монография под названием «Краски и живопись».

В наше время значительный вклад в изучение живописи и её материалов вносят научно-исследовательские институты и лаборатории художественных красок. Их сотрудниками не только улучшены все виды художественных красок, но и созданы многие новые краски.

 

 

Приложение.

 

 

Рисунок 1  Кадмий оранжевый

 

 

 

Рисунок 2 Кадмий желтый

Рисунок 3. Кадмий красный

 

Список литературы.

1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия: Книга для учащихся, учителей и родителей. - М.: АСТ-ПРЕСС, 2002.
2. Манеров В.Б., Каверинский В.С., Ермилов С.П., Прудниченко Ф.И. Химия для Вас. Лаки и краски в Вашем доме. Справ. изд. - М.: 1989г.
3. Лидин Р.А., Аликберова Л.Ю. Химия: справочник для старшеклассников и поступающих в вузы - М.: АСТ-ПРЕСС ШКОЛА, 2005.
4. Манджини А. Цвет и красители (перевод с итал.). - М: Знание, 1983г. - 64 с. (Новое в жизни, науке и технике. Серия "Химия"; №12).
5. Солодова Ю.Т., Андреенко Э.Д., Гранадчикова Б.Г. Определитель ювелирных и поделочных камней: Справочник/ - М.: Недра, 1985г.
6. Тютюнник В.В. Материалы и техника живописи. М.: Издательство академии художеств, 1962г.
7. Чеботаревский В.В. Лаки и краски - что это такое? - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Химия, 1983г.
8. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия/Глав. ред. В. Володин; вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+; 2005г.
9. Энциклопедический словарь юного химика./ Сост. Крицман В.А., Станцо В.В. - М.: Педагогика, 1982.

10.Шампетье Г., Рабатэ Г., Химия лаков, красок и пигментов, пер. с франц., т. 2, М., 1962.

11.А.М.Лентовский "Технология живописных материалов".

12.В. Слётов. Минеральные пигменты для написания икон

13. Ю. В. Алексеев-Алюрви. Красочное сырьё и краски, используемые в живописи. (Анализ и описание природного минерального и органического сырья). М, 2000