Окраска стекол
Окраска стекол коллоидными красителями обусловлена избирательным поглощением лучей светового спектра частицами красителя. В качестве последних обычно применяются металлические золото, серебро, медь и сульфоселениды кадмия. При молекулярном окрашивании стекла в качестве красителей используются главным образом окислы уже известных нам тяжелых металлов — хрома, марганца, кобальта, железа, никеля и др. Цвет стекол, окрашенных молекулярными красителями, устойчив, не изменяется при повторной термообработке. В этих условиях существенное значение для характера светопоглощения стекла имеет валентность красящего иона.
Большинство красителей — хром, марганец, железо, уран и др., обладая переменной валентностью, находятся в технических стеклах в двух степенях окисления. Положение равновесия между ними, в свою очередь, зависит от состава стекла, температуры и среды варки, а также ряда других факторов.
Подобные же закономерности проявляются и в более легкоплавких силикатных массах — керамических красках, цветных глазурях и эмалях. Керамические краски, кроме пигментов, содержат обычно флюсы и различные добавки, вводимые в их состав с целью образования более устойчивых соединений, изменения тона и оживления цвета. В качестве таких добавок используются глинозем, магнезия, каолин, полевой шпат, кварц и др.
Присутствие глинозема оказывает положительное влияние на стойкость керамических красок в результате образования в них соответствующих шпинелей — соединений, обладающих исключительно плотной и прочной кристаллической решеткой.
Производство таких прочных красок шпинельного типа налажено на Дулевском керамическом заводе. Довольно длительный опыт их применения показал, что они являются особенно эффективными в качестве красок «большого огня» (подглазурных).
Близки по составу к керамическим краскам цветные глазури, представляющие собой сложные алюмосиликаты, содержащие окислы одно-, двух- и трехвалентных металлов.
Окрашенные глазури получают путем введения в их состав окислов элементов-хромофоров или же коллоидных частиц золота, серебра, селена, теллура, серы и угля.
Все сказанное о законах цветообразования в природных и искусственных силикатных массах позволяет установить в них наличие в основном двух типов окраски — идиохроматической или аллохроматической.
Анализируя различие между ними и принадлежность их к тем или иным видам природных минералов, можно сказать следующее. Для минералов и пород вулканического происхождения, т. е. кристаллизующихся из расплава, наиболее характерна идиохроматическая окраска, при которой хромофор химически связан с основным веществом минерала, входя в его основную формулу. Сюда же относятся случаи изоморфизма, т. е. чисто структурной связи хромоформа с основным минералом.
Что касается минералов и пород осадочного происхождения, то образование их в виде осадков из водных растворов обусловливает наряду с идиохроматизмом возможность появления другого вида окраски — аллохроматической, связанной с присутствием хромофора в виде самостоятельно сформировавшейся примеси, чаще всего другого (цветного) минерала.
Признаком первого типа окраски является ее постоянство, обусловленное определенным структурным состоянием минерала, в котором хромофор является составной частью кристаллической решетки, занимая в ней строго определенное место. Для аллохроматизма же характерно непостоянство окраски, определяемой цветом захваченной минералом примеси.
Рассмотрение особенностей технологии изготовления цветного стекла и керамики показывает возможность использования в ней явлений и идиохроматизма, и аллохроматизма. Аморфное строение этих материалов открывает наиболее широкие возможности для получения декоративной окраски как путем образования в составе основной массы цветных соединений, так и распределения в ней мельчайших (коллоидных) красящих частиц.
Касаясь окрашивания безобжигового искусственного камня на основе минеральных вяжущих, можно также полагать целесообразным использование разнообразных технологических приемов.
Простейшим видом искусственного камня является затвердевшее «тесто» из вяжущего вещества и воды. Его окрашивание может осуществляться непосредственно введением красящих добавок в массу. При последующем затвердевании эти красящие частицы прочно захватываются кристаллами новообразований в структуре сформировавшегося кристаллического сростка. Таким образом, материал приобретает типично аллохроматическую окраску.
Другим приемом является предварительное синтетическое окрашивание вяжущего. Так, путем добавки окислов или солей металлов-хромофоров в цементную сырьевую смесь можно достигнуть окрашивания клинкера в процессе его обжига за счет использования явлений как идиохроматизма, так и аллохроматизма. Подобные же возможности открывает и автоклавный синтез гидросиликатов кальция в присутствии ионов-хромофоров при изготовлении силикатных материалов и изделий.
