Неорганические пигменты состоят из химических элементов за исключением углерода, несмотря на то, что простые углеродные соединения такие, как карбонаты, часто считаются неорганическими. Существуют три типа неорганических пигментов: земляные, минеральные и синтетические.

Земляные пигменты

Эта группа включает натуральные продукты выветривания железной и марганцевой руды и породы полевого шпата (который содержит алюминий и кремний).

Охры. Это алюмосиликатные глины, окрашенные гидроксидами железа. Французские охры чище по тональности и менее прозрачны по сравнению с итальянскими «сиенами». Процесс прокаливания превращает гидроксид железа в оксид железа, образуя пигменты в диапазоне от красного до красновато-коричневого тонов. Красные охры — такие, как капут мортуум и венецианская красная (Venetian Red) — также могут быть получены в процессе естественной дегидратации (обезвоживания).

Умбры. Это также алюмосиликатные глины, содержащие 45 — 55 % оксида железа и 8 — 16 % оксида марганца. Высококачественные пигменты поставляются из Кипра и обладают теплым красновато-коричневым цветом.
Умбры из Северной Италии и Германии светлее по тональности. Процесс обжига превращает натуральные земляные цвета в красновато-коричневые, то есть умбру жженую.

Другие земляные краски.
Пигмент Теле Verte (букв. «Зеленая Земля») состоит из напоминающих сланец силикатов, содержащих оксид железа. Его обожженный вариант обладает красно-коричневым цветом. Вандик коричневый — коричневый земляной пигмент, обладающий варьирующимся составом. Поэтому считается нестабильным. Состав пигмента частично органический.

Минеральные пигменты

Несколько пигментов, которые были очень важны для работы художников прошлого, существуют в естественных условиях в виде минералов.

Киноварь (Cinnabar. Vermilion). Яркий оранжево-красный пигмент, известен в Китае с доисторических времен и синтезируется из ртути и серы. В настоящее время практически недоступен из-за проблем с токсичностью в процессе производства пигмента.

Ляпис-лазурь (ультрамарин). Натуральный синий пигмент, впервые использованный в этом качестве в VI веке. Искусственный аналог ультрамарина был впервые приготовлен во Франции в начале ХГХ века.

Белые минералы. Фарфоровая глина, мел. гипс и бариты (тяжелый шпат) — прозрачные вещества в масле, но представляют собой важные пигменты для создания грунтовки и гипса.

Синтетические неорганические пигменты

Данные пигменты не встречаются в естественной среде, а производятся промышленным способом. В настоящее время существует большое количество новых оксидов различных металлов, включая титанаты никеля и кобальто-никелиевые смеси.

Белила. Белила свинцовые (основной свинцовый карбонат) были впервые получены в IV веке до нашей эры. Существуют ограничения в их использовании из-за высокой токсичности. Белила цинковые (оксид цинка) впервые получены в 1834 году, белила титановые (диоксид титана) — в 1918 году.

Желтые и красные. Неаполитанская желтая (антимонат свинца) впервые получена в XVIII веке: в настоящее время широко используются ее заменители. Обогащенные фракции свинцовых хроматов (и молибдатов) давали относительно дешевую желтую, но сейчас из-за токсичности практически не используются. Селенид и сульфид кадмия — вещества, которые применяются с 1910 года и предлагают альтернативный диапазон непрозрачных — от желтых до красных — пигментов. Они относительно безопасны в использовании.

Синие. Железная лазурь была случайно открыта в 1704 году. В настоящее время широко используется ее синтетический органический заменитель — голубая ФЦ. Другие популярные синтетические минеральные пигменты — кобальт синий и церулеум — были впервые получены в XIX веке.

Зеленые. Кобальт зеленый представляет собой оксид кобальта, соединенный с окисью цинка. Безводный оксид хрома вместе со своим гидратированным аналогом — изумрудной зеленью — стали доступны в 1850 году.

Натуральные органические пигменты

Органическими называются пигменты, образованные из соединений углерода. Пигменты, полученные из натуральных источников, могут быть как животного, так и растительного происхождения. Многие существуют как красители — растворимые вещества. Для использования в качестве пигментов они должны быть нерастворимыми. Это достигается в результате осуществления процесса, известного под названием «осаждение», где краситель осаждается на инертном пигменте или субстрате.

Краплак — красный пигмент растительного происхождения, по-прежнему используемый в наши дни, образуется из красителей ализарин и пурпурин (которые получаются из корня марены). Кармин, известный в Европе с середины XVI века, добывается из насекомого — тли Coccus cacti. Гуммигут — смола из дерева garcinia — как и ранее, используется в качестве пигмента для акварельных красок, несмотря на низкую светостойкость.

Среди традиционных, практически вышедших из употребления натуральных органических пигментов можно выделить:
• индийская желтая — производилась из мочи коров, питавшихся листьями манго;
• сепия — добывалась из чернильного мешка каракатицы или головоногих;
• драконова кровь — красная смола из плодов пальмы ротанговой;
• Mummy — битумный пигмент, когда то получаемый из телесных останков забальзамированных египетских мумий.

Светостойкие синтетические органические пигменты используются с 1935 года, когда были получены голубая ФЦ и зеленая ФЦ. Они сравнительно дешевы в производстве и отличаются превосходной интенсивностью. Похожими качествами обладают и пигменты недавних разработок — Quinacridones, Isoindolinones, дисазопигменты и многие азопигменты. За исключением ализарина и индиго, эти синтетические пигменты не имеют отношения к натуральным красителям. Синтетические пигменты прошлых лет, производившиеся на основе каменноугольной смолы, обладали низкой светостойкостью и были заменены пигментами из нефтяных химических продуктов. Многие из них чрезвычайно светостойкие.

Характеристики синтетических органических пигментов

Существуют три типа органических пигментов:

• нерастворимые красители;
• лаки — пигменты, созданные в результате осаждения или фиксации растворимого красителя на инертном пигменте или субстрате;
• тонеры — соли металлов органических красителей.

Данные пигменты — синтетические продукты различных химических реакций с использованием веществ, называемых «промежуточными соединениями», которые вступают в реакцию и образуют цветной краситель.

Различают четыре типа реакций:

1. Промежуточное соединение А + промежуточное соединение В = нерастворимый краситель;
   2. Промежуточное соединение А + промежуточное соединение В = растворимый краситель;
   3. Растворимый краситель + осаждающее средство + основа = лак;
   4. Растворимый краситель + осаждающее средство = тонер.

Самые современные синтетические органические пигменты ярче, интенсивнее и эластичнее традиционных пигментов.
Тем не менее, существует множество доступных продуктов, которые при внешней схожести и родственной химической структуре имеют совершенно различные рабочие характеристики. Пигменты желтые 12 и 13 (Pigments Yellow 12, 13), например, выглядят практически идентично, но первый обладает очень низкой светостойкостью, а светостойкость второго оценивается в диапазоне от средней до хорошей. Если при выборе материалов вы готовы положиться на компетентность производителей красок, нужно быть уверенным в точности химического типа пигмента, светостойкость которого указана на продукте в соответствии с принятым стандартом.
Производители закупают синтетические органические пигменты у химических компаний, основными заказчиками которых являются изготовители пластмасс, промышленных и печатных красок. Производимые пигменты предназначены, в первую очередь, для удовлетворения потребностей именно этой категории производителей, а не мелких торговцев красками, которые составляют ничтожный процент рынка. Производители печатных красок предпочитают оперировать более яркими пигментами, но, как правило, показатель их светостойкости не является решающим фактором. Автомобильная промышленность, с другой стороны, нуждается в долговечных светостойких пигментах и производители подвергают их крайне «изнурительным» испытательным процедурам. Выдержавшие тестирование пигменты обладают отличной светостойкостью и способны сопротивляться воздействию суровых атмосферных условий. Именно из продукции этой категории художники должны выбирать свои краски.

Светостойкость.
Несмотря на то, что специалисты-химики не без оснований уверены в хорошей светостойкости любого синтетического пигмента, только время может подтвердить их правоту. В конце концов, эти пигменты еще очень «молоды». В отличие от них натуральные земляные цвета существуют уже миллионы лет.

Смачивание и дисперсия.
Вы можете самостоятельно приготовить средства для живописи, используя синтетические органические пигменты, но этот процесс будет осложнен из-за легкости и воздушности пигмента в порошковой форме (в противовес старым, более плотным пигментам). Пигменты являются химикатами, и, несмотря на безопасность большинства из них, художник должен носить маску, чтобы предотвратить проникновение пигментной пыли в дыхательные пути. Тонко измельченные частицы — это, в сущности, пыль, которая проникает повсеместно. Поэтому необходимо оборудовать закрытое рабочее помещение системой вентиляции.

Недавняя разработка — гранулы IRGALITE Granules (патент Ciba).
Они образуют минимальный объем пыли и при этом не оказывают негативного воздействия на процесс дисперсии и период рассеивания частиц. Гранулы предназначены, главным образом, для использования в индустрии печатных красок, но могут быть с успехом применены и в практике художника.

Перетирание современных синтетических пигментов со связующим средством в традиционном ключе — далеко не самый эффективный метод рассеивания пигментных частиц. Некоторые производители поставляют пигменты в форме водных паст или диспергированные в виниловой или акриловой смолах. Данные формы пигмента до процесса перетирания представляют более удобную основу для создания определенных живописных материалов, так как необходимо лишь смешать связующие составы, наполнители и разбавители с пигментом. Тем не менее, большинство производителей готовы поставить небольшие объемы пигментов по крайне высоким ценам, так как это совсем не дешевый производственный процесс.

Цвет.
Интенсивность цвета в огромной степени зависит от размера частиц пигмента. Размер отдельных частиц синтетических пигментов колеблется между 0,05 и 0,5 микрон, а размер агрегата пигментного порошка (в агрегированной форме) может достигать 5-100 микрон. Когда художнику необходимо добиться непрозрачности краски, приходится жертвовать интенсивностью цвета в пользу более крупных частиц. Если требуется прозрачная краска, используются частицы очень малых размеров.
Если бы хорошая интенсивность цвета достигалась при тех же размерах частиц, которые обеспечивают высокую светостойкость, было бы сравнительно просто приготовить долговечный и яркий пигмент. Но добиться этого практически невозможно, поэтому производителям приходится идти на компромисс, выбирая оптимальное соотношение между интенсивностью цвета и светостойкостью. Если перетирать частицы дорогих светостойких пигментов до очень малых размеров, они могут полностью потерять светостойкие качества.

Чистота пигмента.
Кроме обычных и простейших операций перетирания и помола пигмента, производители используют несколько технологических методов для контроля размера частиц. Иногда они добавляют красители, чтобы приостановить рост кристаллов, нагревают пигменты, чтобы заострить форму и упрочить их структуру, а также усилить светоотражающие характеристики. Высококачественные пигменты, как правило, продаются в виде чистых веществ, некоторые пигменты поставляются в соединениях со смолами, красителями и другими добавками, и вы не всегда можете уверенно говорить о том, что именно приобрели — в особенности, если купили низкосортную продукцию.

ЖИВОПИСЬ—ЭТО ИСКУССТВО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИГМЕНТА по поверхности рабочей основы; таким образом, частицы пигмента, которые являются ключевой составной частью красок (а следовательно, цвета) в картине, представляют собой единственный и важнейший во всех отношениях компонент живописи. Внешние признаки пигмента могут изменяться в зависимости от природы связующего вещества, в котором частицы находятся в виде взвеси и которое обеспечивает прочное сцепление их с рабочей основой, от природы собственно основы или грунтовки, с которыми частицы пигмента входят в плотный контакт, и от воздействия света. 1898-0

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПИГМЕНТОВ

Пигмент — твердый материал, существующий в форме мелких частиц, нерастворимых в воде и окрашиваемых средах. В сухом состоянии эти частицы находятся в двух основных структурных формах: как агрегат, т. е. совокупность, единое целое, где основные частицы объединены на гранях кристалла, и как агломерат, т. е. скопление, представляющее собой более свободные структуры агрегатов.

РАЗМЕР И ФОРМА ЧАСТИЦ

Размер и форма частиц пигмента оказывают значительное влияние на визуальный характер краски — крупные частицы образуют матовую, зернистую фактуру, а также на такие качества, как светостойкость, непрозрачность, консистенция, текучесть. Кроме того, размер частиц может влиять на стабильность: чем меньше размер частиц, тем медленнее скорость выпадения осадка в жидкой краске. На практике это означает, что определенные грубые пигменты не могут использоваться, например, в акриловых эмульсиях. Благодаря использованию современных промышленных технологий размер частиц может быть точно откорректирован для достижения оптимального эффекта. Свойства частиц разных пигментов существенно отличаются (в зависимости от их химической группы): поэтому частицы натуральной киновари на основе минерала киновари обнаруживают в своей структуре фрагменты кристалла, в то время как ее искусственная разновидность имеет зерно в форме шестигранника и призм. Частицы сажи газовой обладают мелкой округленной формой, а частицы пигмента «кость жженая» имеют зерно грубоватой, неправильной формы.

СМАЧИВАНИЕ И ДИСПЕРСИЯ

Перед процессом нанесения пигмента на основу или любыми манипуляциями с ним пигмент должен быть хорошо диспергирован в связующем веществе. Краска должна состоять из совершенной и сплошной взвеси пигмента в связующем. Признак хорошо рассеянного пигмента — каждая частица полностью смочена в обволакивающей пленке связующего вещества. Частицы пигмента не растворяются в этом составе. Процесс диспергирования подразумевает разрыв структуры агломератов; при этом, как правило, агрегаты сохраняют свою целостность. Основным фактором, определяющим грубый или тонкий характер краски, является размер агрегатов. Для осуществления надлежащей дисперсии пигмент и связующее вещество должны быть перетерты вместе. В прошлом, когда художникам приходилось приготавливать краски собственными силами, этот процесс проводился вручную с использованием каменной плиты и плоского пестика (куранта). Приготовленные таким образом краски обычно отличались крайней нестабильностью и в период хранения быстро расслаивались, что требовало проведения повторной дисперсии перед их использованием. В наши дни этот процесс преимущественно контролируется производителями и распространителями красок, которые могут гарантировать однородность состава и качество дисперсии. В отличие от художника в мастерской они в большей степени способны контролировать содержание веществ в готовом товаре. Тем не менее встречаются случаи «ремесленной» подготовки собственных красок — в особенности, если это касается таких средств, как яичная темпера.

МАСЛОЕМКОСТЬ

Понятие маслоемкости пигмента означает минимальный объем льняного масла, который необходим для 100 г пигмента, чтобы сформировать пасту определенной вязкости. Значения маслоемкости значительно варьируются и зависят от особенностей проникновения масла в пигментную массу — пустот между частицами и неправильного строения отдельных частиц — для окончательного смачивания. Такая паста по своему внешнему виду напоминает замазку, а объем масла или вещества, используемых для достижения такого состояния, несравним с объемом, необходимым для того, чтобы красочная паста, с точки зрения художника, стала работоспособной. Значение маслоемкости определяется рядом факторов, среди которых следует выделить форму частиц, их удельную площадь поверхности в кубическом сантиметре, удельный вес пигмента, а также тот факт, что эти составляющие могут оказаться весьма значительными для разных пигментов. Таким образом, несмотря на то, что значение маслоемкости пигмента может служить хорошим подспорьем для изготовления собственных красок, данная характеристика требует осторожного отношения при структурном построении картины, слои красок которой должны быть оптимально прочными и долговечными.

ЦВЕТ

Цвет пигмента зависит от его способности поглощать свет. Например, желтый пигмент абсорбирует большую часть сине-фиолетового света и отражает зеленый и красный свет (помимо желто-оранжевого). Комбинация зеленых и красных световых лучей воспроизводит эффект желтого цвета. Группы атомов, ответственных за цвет пигмента, называются хромофорами (chromophores): вторичные группы -ауксохромы (auxochromes) – усиливают интенсивность цвета.

НЕПРОЗРАЧНОСТЬ

Световые лучи, на границе двух сред, разных по плотности (газ — жидкость, газ — твердое тело), изгибаются (преломляются) под различными углами. Это качество обозначается как показатель преломления относительно воздуха. Непрозрачность краски тем больше, чем больше разница в показателях преломления пигмента и связующего. Напротив, прозрачность краски повышается по мере уменьшения разницы между показателями преломления. Хорошим примером может служить мел, показатель преломления которого составляет 1,57. Частицы мела в масле образуют беловато-серый прозрачный слой, так как показатель преломления масла равен 1,48. Показатель преломления воды значительно ниже — 1,33, и, поскольку разница между показателями преломления в данном случае заметно больше по сравнению с маслом, мел в водном клеевом растворе обладает значительно большей степенью непрозрачности и имеет хорошую кроющую способность: это качество позволяет использовать его, например, для создания грунтовки gesso.

ЦВЕТОВОЙ ИНДЕКС

Единственное обозначение, способное как можно более точно описать состав пигмента, заключено в названии цветового индекса. Например, голубая ФЦ (Phthalocyanine Blue) носит код-название «пигмент синий 15» (Pigment Blue 15). Цветовые индексы составлены Обществом красильщиков и колористов и являются признанным методом обозначения пигментов во всем мире.

СВЕТОСТОЙКОСТЬ

Светостойкость пигмента заключается в его способности сопротивляться изменениям под воздействием солнечного света (особенно ультрафиолетовых лучей). Это свойство зависит от химической природы пигмента, его концентрации и связующего вещества, в котором он находится. Например, в акварельных красках концентрация пигмента меньше, чем в масляных, поэтому образуемая краской пленка, как правило, существенно тоньше. Кроме того, по сравнению с маслом сами водяные краски обеспечивают пигменту менее надежную защиту. Поэтому пигмент в акварельных красках менее светостойкий, чем в масляных, а следовательно, очень важно защитить акварель от воздействия прямого солнечного света. Многие пигменты — в чистом виде чрезвычайно светостойкие — теряют это качество в смесях с белилами.

СТАНДАРТЫ СВЕТОСТОЙКОСТИ

Производители высококачественных художественных красок обычно присваивают своей продукции совершенно произвольный рейтинг, но между рейтингами различных производителей можно установить некоторое соответствие. Иногда классификация красок может соотноситься с Британским стандартом 1006, также известным под названием the Blue Wool scale (букв. «Шкала Синего Волокна»); этот стандарт основывается на тесте восьми пронумерованных образцов окрашенной ткани, выцветающих по времени приблизительно в геометрической прогрессии. Каждый из них терял интенсивность цвета в два раза дольше предшествующего; поэтому пигмент, классифицированный под № 8, обладает показателем светостойкости в 128 раз ниже, чем показатель пигмента № 1. Данная практика по-прежнему остается наиболее часто используемым инструментом среди производителей и, как правило, относится к пигментам, смешанным с алкидными связующими, которые высыхают при естественных атмосферных условиях.

В 1977 году в рамках Американского общества тестирования и материалов (ASTM) была учреждена подкомиссия, в которую вошли производители, художники, представители музеев и другие заинтересованные стороны. Главной целью подкомиссии стало определение стандартов качества художественных красок. Теперь же существуют четыре стандарта качества: D4302 — для художественных масляных красок и масла с содержанием смол и алкидных красок, D5067 — для художественной акварели, D5098 — для художественных акриловых эмульсионных красок и D5724 — для гуашевых красок. Каждый из стандартов включает и показатель светостойкости. В стандартах четко оговорено количество методов тестирования. За исключением акварели, все средства испытываются на снижение интенсивности добавлением белил; образцы подвергаются воздействию измеренного потока света, источниками которого могут быть ксенон, флуоресцентная трубка или естественное дневное освещение (штаты Аризона и Флорида — общепризнанные места для проведения таких испытаний). Степень ослабления (изменения цвета) измеряется спектро-фотометрическим методом; при этом стандарт требует сопоставления результатов двух испытательных методов. Пигментам присваиваются рейтинги I, II, III и т. д., в соответствии со степенью изменения цвета.