Пигмент - Pigment

Пигменты для продажи на рыночной прилавке в г. Гоа, Индия.

А пигмент представляет собой цветной материал, полностью или почти не растворимый в воде.[1] Напротив, красители обычно растворимы, по крайней мере, на некоторой стадии их использования. Обычно красители органические соединения тогда как пигменты часто неорганические соединения. Пигменты доисторической и исторической ценности включают: охра, уголь, и лазурит.

Экономическое влияние

В 2006 г. около 7,4 млн тонн неорганический, органический и специальные пигменты продавались по всему миру.[2] По оценкам, в 2018 году она составит около 14,86 млрд долларов США, а с 2019 по 2026 год будет расти более чем на 4,9% в год.[3] В 2009 году мировой спрос на пигменты составлял примерно 20,5 млрд долларов США.[4] Согласно отчету за апрель 2018 г. Bloomberg Businessweek, оценочная стоимость пигментной промышленности в мире составляет 30 миллиардов долларов. Значение оксид титана - используется для повышения яркости белого во многих продуктах - оценивается в 13,2 миллиарда долларов в год, в то время как цветной Феррари красный оценивается в 300 миллионов долларов ежегодно.[5]

Физические принципы

Основная статья: Спектроскопия
Пигмент встречается с широким спектром длин волн (цветов). Этот пигмент поглощает красный и зеленый свет, но отражает синий, создавая синий цвет.

Как и все материалы, цвет пигментов возникает из-за того, что они поглощают только определенные длины волн. видимый свет. Связующие свойства материала определяют длину волны и эффективность поглощения света.[6] Свет с другими длинами волн отражается или рассеивается. Спектр отраженного света определяет цвет.

Внешний вид пигментов зависит от источника света. Солнечный свет имеет высокий цветовая температура 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. Цвет лаборатории измерения, если не указано иное, предполагают, что измерение было записано при источнике света D65 или «Дневной свет 6500 K», что примерно соответствует цветовая температура 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 яркость, могут определяться другими веществами, сопровождающими пигменты. Связующие и наполнители могут повлиять на цвет.

История

Минералы использовались в качестве красителей с доисторических времен.[7] Ранние люди использовали краска 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 зарегистрированы в пещера в Твин Риверс, недалеко от Лусака, Замбия.[8] Предпочтительный синий пигмент был получен из лазурит. Пигменты на основе минералов и глин часто носят название города или региона, где они изначально были добыты. Сырая Сиена и Сожженная Сиена пришли из Сиена, Италия, пока Умбра сырая и Умбра жженая пришли из Умбрия. 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 первоначальных рудных тел, но названия мест остались. Также встречается во многих Палеолит и Неолит наскальные рисунки Охра красная, безводное железо2О3, и гидратированная желтая охра (Fe2О3.ЧАС2О).[9] Древесный уголь - или технический углерод - также использовался в качестве черного пигмента с доисторических времен.[9]

Синтетические пигменты были введены еще во втором тысячелетии до нашей эры.[10] Белый свинец (основной карбонат свинца, (PbCO3)2Свинец (ОН)2) является одним из примеров.[11] и синяя фритта (Египетский синий ). Еще один ранний синтетический пигмент - голубая фритта, силикат кальция и меди, полученный путем нагревания стекла с источником меди, таким как малахит. Более поздние досовременные синтетические пигменты включают: киноварь, Verdigris, и свинцово-оловянно-желтый. Киноварь, а Меркурий соединение, было одобрено старыми мастерами, такими как Тициан. Индийский желтый когда-то производился путем сбора мочи крупного рогатого скота, который кормился только манго листья.[12] Голландские и фламандские художники 17-18 веков ценили его за его люминесцентный качества, и часто использовали его для представления Солнечный свет.[нужна цитата ] Поскольку листья манго неадекватны по питательности для крупного рогатого скота, сбор урожая индийского желтого цвета в конечном итоге был объявлен негуманным.[12] Современные оттенки индийского желтого созданы из синтетических пигментов. Vermillion был частично заменен кадмиевым красным.

За счет лазурит, заменители использовались часто. Берлинская лазурь старейший современный синтетический пигмент был открыт случайно в 1704 году.[13] К началу 19 века синтетические и металлические синие пигменты включали Французский ультрамарин синтетическая форма лазурит. Ультрамарин был получен путем обработки силикат алюминия с сера. Различные формы Кобальт и Церулеан синий были также представлены. В начале 20 века Фтало-синий был приготовлен синтетический металлоорганический пигмент. В то же время, Королевский синий, другое название, которое когда-то давали оттенкам, полученным из лазурита, эволюционировало, чтобы обозначать гораздо более светлый и яркий цвет, и обычно смешивается из Фтало-синий и оксид титана, или из недорогих синтетических синих красителей.

Открытие в 1856 г. лиловый, первый анилиновый краситель, был предвестником разработки сотен синтетические красители и пигменты вроде азо и диазо соединения. Эти красители положили начало расцвету органической химии, включая систематический дизайн красителей. Развитие органической химии уменьшило зависимость от неорганических пигментов.[14]

Производственный и промышленный стандарт

Естественный ультрамарин пигмент 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.

Впервые опубликованный в 1905 г. Цветовая система Манселла стала основой для серии цветовых моделей, обеспечивающих объективные методы измерения цвета. Система Манселла описывает цвет в трех измерениях: оттенок, ценить (легкость) и цветность (чистота цвета), где насыщенность цвета - это отличие от серого при заданном оттенке и значении.

К середине 20 века были доступны стандартизированные методы химии пигментов, что стало частью международного движения за создание таких стандартов в промышленности. В 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 дисперсии для оценки дисперсионных характеристик.

Другие стандарты ISO относятся к определенным классам или категориям пигментов в зависимости от их химического состава, например: ультрамарин пигменты, оксид титана, пигменты оксида железа и т. д.

Многие производители красок, чернил, тканей, пластмасс и красок добровольно приняли Color Index International (CII) в качестве стандарта для идентификации пигментов, которые они используют при производстве определенных цветов. Впервые опубликовано в 1925 году, а сейчас опубликовано в Интернете совместно Общество красильщиков и колористов (объединенное Королевство ) и Американская ассоциация химиков по текстилю и колористов (США) - этот индекс признан во всем мире авторитетным справочником по красителям. Он охватывает более 27 000 продуктов с более чем 13 000 общими названиями индексов цвета.

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 устраняет 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 фталоцианиновые синие пигменты обозначены 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

Стандартные образцы представлены напечатанными образцами цветовых оттенков. PANTONE, RAL, Манселл и т. д. являются широко используемыми стандартами передачи цвета в различных средах, таких как печать, пластик и текстиль.

Образцы пластика

Компании-производители цветные суперконцентраты пигменты для пластмасс предлагают образцы пластика в цветных чипах, полученных литьем 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 дисплей компьютера. Образцы пластика были созданы с помощью 3D-моделирования, включая различные спецэффекты.

Образцы компьютеров

Внешний вид пигментов при естественном освещении трудно воспроизвести на компьютерный дисплей. Требуются приближения. Система цветов Munsell обеспечивает объективную оценку цвета в трех измерениях: оттенок, значение (или яркость) и цветность. Компьютерные дисплеи в целом не могут отображать 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 гамма 2.2, используя цветовое пространство sRGB. Чем дальше устройство отображения отклоняется от этих стандартов, тем менее точными будут эти образцы.[16] Образцы основаны на средних измерениях нескольких партий однопигментных акварельных красок, преобразованных из Цветовое пространство лаборатории к цветовое пространство sRGB для просмотра на экране компьютера. Внешний вид пигмента может зависеть от марки и даже партии. Кроме того, пигменты по своей природе обладают сложным отражательная способность спектры, которые передают их внешний вид[17] сильно различаются в зависимости от спектра исходное освещение, свойство под названием метамерия. Усредненные измерения образцов пигмента дадут лишь приблизительные значения их истинного внешнего вида при определенном источнике освещения. В компьютерных системах отображения используется метод, называемый преобразованием хроматической адаптации.[18] подражать коррелированная цветовая температура источников освещения, и не может идеально воспроизвести сложные спектральные комбинации, которые были первоначально замечены. Во многих случаях воспринимаемый цвет пигмента выходит за рамки гамма компьютерных дисплеев и метод, называемый отображение гаммы используется для приблизительного представления истинного внешнего вида. Отображение гаммы обменивает любой из легкость, оттенок, или же насыщенность точность отображения цвета на экране в зависимости от приоритета, выбранного в преобразовании ICC намерение визуализации.

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

Биологические пигменты

Основная статья: Биологический пигмент

В биология, пигмент любой цветной материал клеток растений или животных. Многие биологические структуры, такие как кожа, глаза, мех, и волосы содержат пигменты (например, меланин ).Окраска кожи животных часто происходит через специализированные клетки, называемые хроматофоры, какие животные, такие как осьминог и хамелеон можно контролировать, чтобы изменить цвет животного. Многие условия влияют на уровень или природу пигментов в растениях, животных, некоторых протиста, или же грибок клетки. Например, расстройство под названием альбинизм влияет на уровень выработки меланина у животных.

Пигментация организмов служит многим биологическим целям, в том числе: камуфляж, мимикрия, апосематизм (предупреждение), половой отбор и другие формы сигнализация, фотосинтез (в растениях), а также для основных физических целей, таких как защита от солнечный ожог.

Цвет пигмента отличается от структурный цвет цвет пигмента одинаков для всех углов обзора, а структурный цвет является результатом избирательного отражения или переливчатость, обычно из-за многослойных структур. Например, бабочка крылья обычно имеют структурный цвет, хотя у многих бабочек есть клетки, которые также содержат пигмент.

Пигменты по элементному составу

Фтало-синий
Основная статья: Список неорганических пигментов


Биологические и органические

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Völz, Hans G .; Кишкевиц, Юрген; Водич, Питер; Вестерхаус, Аксель; Гриблер, Вольф-Дитер; Де Лидекерке, Марсель; Буксбаум, Гюнтер; Принцен, Гельмут; Mansmann. «Пигменты неорганические». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a20_243.pub2.
  2. ^ Объем рынка пигментов
  3. ^ Пигменты для исследования рынка, 3-е изд., Ceresana, 11/13. В архиве 3 сентября 2010 г. Wayback Machine
  4. ^ «Обзор рынка: мировой рынок пигментов». Acmite Market Intelligence. В архиве из оригинала от 29 ноября 2010 г.
  5. ^ Шёнбрун, Зак (18 апреля 2018 г.). «В поисках нового цвета на миллиард долларов». Bloomberg Businessweek. Получено 2 мая 2018.
  6. ^ Томас Б. Брилл, Свет: его взаимодействие с искусством и древностями, Springer 1980, стр. 204
  7. ^ Сент-Клер, Кассия (2016). Тайная жизнь цвета. Лондон: Джон Мюррей. С. 21, 237. ISBN  9781473630819. OCLC  936144129.
  8. ^ «Самые ранние найденные свидетельства искусства». Новости BBC. 2 мая 2000 г. В архиве из оригинала от 3 июня 2016 г.. Получено 1 мая 2016.
  9. ^ а б «Пигменты сквозь века». WebExhibits.org. В архиве из оригинала 11 октября 2007 г.. Получено 18 октября 2007.
  10. ^ Россотти, Хейзел (1983). Цвет: почему мир не серый. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. ISBN  0-691-02386-7.
  11. ^ Свинец белый В архиве 25 декабря 2015 г. Wayback Machine в ColourLex
  12. ^ а б «История индийского желтого». Пигменты сквозь века. В архиве из оригинала 21 декабря 2014 г.. Получено 13 февраля 2015.
  13. ^ Берлинская лазурь В архиве 2 января 2016 г. Wayback Machine в ColourLex
  14. ^ Саймон Гарфилд (2000). Лиловый: как один человек изобрел цвет, который изменил мир. Фабер и Фабер. ISBN  0-393-02005-3.
  15. ^ Йоханнес Вермеер, доярка В архиве 14 апреля 2015 г. Wayback Machine, ColourLex
  16. ^ «Словарь цветных терминов». Gamma Scientific. Архивировано из оригинал 20 августа 2014 г.. Получено 25 июн 2014.
  17. ^ «Внешний вид». Привет Арти.[нужен лучший источник ]
  18. ^ «Хроматическая адаптация». cmp.uea.ac.uk. В архиве из оригинала 29 сентября 2007 г.. Получено 16 апреля 2009.
  19. ^ Руководство инженера 1110-2-3400 Покраска: новое строительство и обслуживание (PDF). 30 апреля 1995. С. 4–12. В архиве (PDF) с оригинала на 1 декабря 2017 г.. Получено 24 ноября 2017.

Рекомендации

  • 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, Э. У., 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.

внешняя ссылка