Цветовые характеристики красящих добавок
Установление оптимальной (предельной) дозировки пигмента проводилось для образцов, изготовленных по изложенной выше общей методике с добавкой 1; 3 и 10% окиси железа, хрома и марганца, а также 0,2; 0,3; 0,5 и 1% голубого и зеленого фталоцианиновых пигментов.
Анализ их цветовых характеристик показал, что предельное содержание красящей добавки, обеспечивающее наиболее эффективное окрашивание, при сохранении необходимых экономических показателей материала определяется ее видом.
Так, введение окиси железа целесообразно лишь в пределах 1-3%, так как дальнейшее увеличение ее содержания не вызывает пропорционального повышения интенсивности окраски.
Увеличение содержания окиси хрома до 10% способствует довольно значительному усилению цвета, но обусловливает непропорциональное удорожание материала, следовательно, тоже не может быть рекомендовано.
Введение повышенных количеств двуокиси марганца, учитывая относительно низкую стоимость природного пиролюзита, не связано таким ограничением. Что касается органических фталоцианиновых пигментов, то, учитывая дефицитность, высокую стоимость и относительно небольшой эффект в смысле усиления цвета при повышенном их содержании, можно рекомендовать применение голубого пигмента в пределах 0,2-0,3%, а зеленого — от 0,3 до 0,5%.
Совместно с канд. хим. наук В. А. Васильевой и др. в лаборатории автором проверялась эффективность применения в составе цветной силикатной смеси различных исходных компонентов из некоторых природных кремнеземистых и карбонатных пород.
Известно, что в большинстве случаев кремнеземистым компонентом в силикатных смесях служит кварцевый песок, качество которого играет важную роль в формировании технических свойств силикатного бетона.
При изготовлении чисто-белых и цветных смесей к песку предъявляются дополнительные требования в части ограничения содержания красящих окислов (в основном Ре2О3). В наших опытах наилучшие результаты были достигнуты при использовании чистых кварцевых песков с содержанием Si02 -90% и Fe203- 1%, подвергнутых безжелезистому помолу в фарфоровой мельнице с кремневыми шарами до удельной поверхности около 2500 см2/г. Однако, учитывая, что в промышленных условиях не всегда удается организовать такой безжелезистый помол, представлялось целесообразным исследовать влияние на цвет силикатной смеси присадки к ней железа от футеровки и шаров металлической мельницы.
Сравнение количественных показателей цветности силикатной смеси, изготовленной на песке безжелезистого помола, содержащем примеси железа в результате помола в металлической мельнице, показало, что из-за уменьшения белизны исходной смеси (у которой р снижается примерно на 15%) имеет место соответствующее ослабление окраски цветных образцов, выражающееся в уменьшении показателей р.
Одновременно присадка железа к смеси в процессе ее помола вызывает на 12-20% увеличение значения предела прочности при сжатии по сравнению с соответствующими показателями образцов, изготовленных на «чистом» песке.
Сказанное выше характеризовало свойства силикатных масс из материалов, подвергаемых в той или иной степени тонкому помолу.
Поскольку помол является весьма энергоемкой операцией и в процессе его происходит значительное загрязнение материала, представлялось целесообразным рассмотреть возможность использования в составе цветной силикатной смеси некоторых природных мелкодисперсных материалов, не требующих дополнительного помола.
Нами исследовалась пригодность для этой цели природного маршалита. Как известно, последний представляет собой рыхлую породу белого цвета, состоящую почти целиком из мелкозернистого кварца.
Маршалит — весьма дисперсный материал, содержащий около 60% частиц меньше 0,01 мм и 25% частиц от 0,01 до 0,06 мм. В опытах использовался маршалит тухтубаевского месторождения с содержанием SiО2 — 84,74% и Fe203 -87%.
Исследования проводились в прессованных, прошедших автоклавную обработку образцах с различным соотношением извести и кремнеземистого компонента — чистого маршалита и с добавкой кварцевого песка. Испытания их прочности при сжатии показали, что полная замена в исходной смеси молотого кварцевого песка маршалитом вызывает довольно значительное снижение этих показателей, особенно заметное при введении пигментов.
Объяснение причины такого снижения прочности материала, видимо, заключается в повышенной его пористости, обусловленной мелкодисперсностью и однородностью зернового состава маршалита. Введение же небольшого количества относительно крупных (до 0,3 мм) частиц немолотого песка обеспечивает лучшую формуемость смеси и повышает плотность прессованных изделий.
Визуальная оценка цвета образцов, приготовленных на основе маршалита, показала, что как исходная белая смесь, так и цветные смеси с добавкой перечисленных выше пигментов обладают намного более чистым цветом, чем смеси на песке, размолотом в металлической мельнице.
С целью повышения белизны исходной известково-песчаной смеси, загрязненной присадкой железа в результате ее помола в металлической мельнице, испробовалась замена части кварцевого песка молотой карбонатной породой — белым коелгинским мрамором.
Рядом исследователей установлено, что тонкомолотые карбонатные породы в автоклавных условиях способны активно взаимодействовать как с гидратом окиси кальция, так и с кремнеземом, образуя прочные соединения примерно такого состава: СаО3 Са(ОН)2 СаСОз 3Н2О. В наших опытах исследовались прессованные образцы из смесей, размолотых в металлической мельнице, с содержанием карбонатной добавки 17,5; 35 и 52,5%. Их колориметрические измерения показали заметное (на 25- 27%) увеличение белизны исходного материала по сравнению с образцами без добавки СаСО3. Наблюдается также некоторое усиление чистоты тона и повышение светлоты у смесей, окрашенных минеральными пигментами. Вместе с тем, добавка СаСО3 способствует некоторому ослаблению окраски, придаваемой органическими (фталоцианиновыми) пигментами.
Испытанием прочности образцов с различным процентным содержанием карбонатной добавки установлено, что оптимальным ее количеством является 35% от общей массы смеси, при котором значения Re ж составляют от 54,9 до 78,1 МПа.
Приведенные данные свидетельствуют о возможности варьирования состава цветной силикатной смеси в довольно широких пределах и использования для ее приготовления различных исходных материалов без ущерба для цветовых качеств и прочностных характеристик соответствующих изделий. При этом необходимо обеспечить оптимальные условия для равномерного распределения пигментов в массе и их последующего внедрения в структуру новообразований.
К числу технологических приемов, обеспечивающих наиболее эффективное окрашивание силикатной смеси при минимальном расходе красящей добавки, относятся: предварительный помол пигмента с частью песка; введение пигмента в смесь до гашения извести; сокращение изотермической выдержки при соответствующем увеличении давления запарки.
Применение подобных приемов и указанной последовательности технологических операций при изготовлении цветных силикатных вяжущих на Тюменском заводе позволило добиться весьма интенсивного окрашивания силикатного кирпича при содержании минеральных пигментов в смеси в пределах 0,5- 2%, а органических — 0,05-0,3%.
