Оксид железа чёрный (пигмент чёрный 11): где он превосходит другие материалы, где уступает и как его правильно указывать

Черный оксид железа — самый простой в поиске пигмент и одновременно один из самых сложных в правильном выборе. Он имеет индекс цвета «пигмент черный 11», его химическая формула — Fe₃O₄ (магнетит), и он является стандартным черным колером для бетонных брусчаток, блоков, черепицы, строительного раствора, асфальта, а также множества пластиковых и лакокрасочных изделий. Покупателям редко бывает сложно найти поставщика. Сложности возникают тогда, когда черная поверхность, выглядевшая идеально на образце, на объекте приобретает сероватый и неоднородный оттенок, или когда черная деталь при обжиге в печи или экструзии приобретает коричневый оттенок.

Краткий ответ: чёрный — это не «более сложный» пигмент, а просто иной. Его температурный предел ниже, чем у красного; дефекты на нём заметнее, чем на любом другом цвете; а техническая спецификация, обеспечивающая защиту, кратка: пигмент чёрный 11, водорастворимые вещества в пределах стандарта ASTM C979/C979M, сохранённый стандарт и испытание в вашей собственной смеси. В приведённых ниже разделах объясняется, что стоит за каждым из этих пунктов.

Что такое оксид железа чёрный на самом деле

Пигмент чёрный 11 — это оксид железа (II,III), Fe₃O₄, минерал магнетит. Синтетический оксид железа чёрный получают в контролируемых условиях, поэтому он обладает заданным распределением размеров частиц, заданной колерующей способностью и воспроизводимым от партии к партии цветом. Природный магнетит встречается в больших количествах и дешевле, но содержит всё, что попало в него из земли: кварц, глину и другие минералы; эти примеси проявляются как непостоянный цвет, непостоянная колерующая способность и непостоянное распределение.

Это различие и является причиной того, что в технической спецификации следует указывать пигмент, а не цвет. «Чёрный оксид железа» — это обозначение целого семейства веществ. Пигмент чёрный 11, полученный контролируемым синтезом, — это конкретный продукт; поставщик, использующий индексное обозначение, тем самым сообщает вам, что химический состав строго определён, а не просто добыт из природных источников.

Свойства, имеющие значение на последующих этапах производства, — это стандартный набор характеристик неорганических пигментов, и чёрный пигмент демонстрирует их в высокой степени: нерастворимость в воде, устойчивость к щелочам (именно щелочная среда характерна для цементного матрикса), стабильность под действием УФ-излучения и атмосферных воздействий, отсутствие миграции и нетоксичность при используемых концентрациях. Кроме того, по массе (тонна за тонной) он относится к числу наиболее сильных колеров, доступных производителям бетона, — именно поэтому его можно использовать для получения очень тёмных оттенков, требуемых архитекторами.

Почему чёрный пигмент ведёт себя иначе, чем красный и жёлтый

Три различия определяют большинство возникающих проблем, и все три связаны с химией вещества, а не с качеством.

Теплу. Магнетит — это оксид железа в смешанной степени окисления. При достаточном нагреве он дополнительно окисляется, а стабильной конечной точкой в окислительной атмосфере является гематит — красный оксид железа. На практике обычно указываемый предел эксплуатации и переработки чёрного оксида железа составляет около 180 °C: эта температура вполне подходит для асфальта, кровельных составов и большинства полимерных процессов, но недостаточна для керамической массы, требующей обжига. Чёрный пигмент, который должен оставаться чёрным после прохождения через печь, сталкивается с химически неподдерживаемой задачей. Продукты, которым предстоит обжиг и которые при этом должны сохранять чёрный цвет, представляют собой иную задачу в области материалов, и её стоит обсудить с поставщиком пигментов ещё до разработки керамической массы.

Контраст. На каждой пигментированной поверхности проявляются высолы, миграция извести и мутность, связанная с твердением. На красном брусчаточном камне они выглядят как более светлое пятно того же цветового семейства. На чёрном брусчаточном камне они выглядят как белые пятна, поскольку чёрный цвет не оставляет места для более светлого оттенка, чтобы тот мог «спрятаться». Именно поэтому чёрные фасады и покрытия вызывают наибольшее количество жалоб на высолы на квадратный метр, хотя пигмент никак не участвует в механизме их образования. Как образуются высолы в окрашенном бетоне и как их снизить — отдельная тема, однако практическое правило гласит: чем темнее поверхность, тем строже необходимо контролировать содержание воды, условия твердения и нагрузку солями — а также тем тщательнее следует проверять собственный предел водорастворимых веществ в пигменте.

Отгрузки. Глубокий чёрный — это цвет с высокой нормой ввода. Чтобы достичь подлинной тёмности, требуется больше пигмента на тонну по сравнению с красным или жёлтым, что приближает норму добавления к верхнему пределу разрешённого диапазона. Дозировка оксидных железных пигментов для бетона работает путем арифметического сравнения с вашими собственными материалами; ключевой момент здесь в том, что при высокой загрузке качество диспергирования перестаёт быть деталью. Пигмент, который легко диспергируется при 2 %, всё ещё может вызывать полосы и пятнистость при 6 %.

Области применения, где чёрный цвет предпочтителен

Большая часть объёма приходится на четыре группы, и причина выбора чёрного цвета обычно заключается в том, что даже тонкая плёнка или тонкое сечение должны выглядеть чёрными.

В этой таблице прослеживаются две общие закономерности. Во-первых, чёрный цвет приобретают ради долговечности, а не моды — заказчик указывает цвет, который должен оставаться неизменным спустя пять лет. Во-вторых, чёрный цвет не прощает отклонений. Именно здесь особенно важен контроль цвета со стороны поставщика, поэтому сохранённый эталон и измеренная допустимая погрешность имеют для чёрного цвета большее значение, чем для любого другого. Установка допустимого значения ΔE, которое можно контролировать описывает, как оформить это в заказе на покупку.

Там, где чёрный цвет не достигается, и почему он не всегда зависит от пигмента

Обожжённая керамика и высокотемпературные процессы — это объективное ограничение. За пределами порога окисления чёрный цвет смещается в сторону красно-коричневого, и никакая спецификация не способна удержать его в чёрном диапазоне. Если изделие подвергается обжигу, выбор цвета определяется другой частью цветовой гаммы или иной системой материалов.

Всё остальное, что обычно приписывают пигменту, обычно относится к одной из пяти причин:

• Появление «налёта» и мутности. Белые отложения из воды для замешивания, цемента или метода твердения — механизм подробно описан в статье об эффлоресценции . На чёрной поверхности они просто более заметны.
• Изменение цвета цемента. Другой источник цемента, иной уровень щелочности или иной оттенок клинкера изменяют базовый тон под пигментом. На чёрной поверхности такое изменение проявляется как изменение насыщенности, а не оттенка, а именно насыщенность глаз воспринимает в первую очередь.
• Вода и удобоукладываемость. Добавление воды на стройплощадке для повышения удобоукладываемости приводит к обесцвечиванию поверхности, причём неравномерно по всей площади укладки. На чёрном фоне такая неравномерность особенно заметна.
• Твердение и хранение. Влажное хранение, заливка водой или упаковка поддонов до полного высыхания изделий изменяют историю поверхности. Изделия, упакованные во влажном состоянии, часто покрываются дымчатым налётом, который клиенты описывают как «чёрный стал серым».
• Дисперсия. Полосы, пятнистость и тёмные участки «всплытия» возникают из-за проблем при смешивании и загрузке компонентов. Это самая частая причина отклонения заказов на чёрный бетон с высоким содержанием пигмента.

Обратите внимание: четыре из пяти причин связаны с технологическими параметрами процесса. Именно поэтому на практике предпочтительнее провести пробную партию, чем спорить: жалоба, в которой указывается конкретный пигмент, при повторном запуске того же пигмента в контролируемых условиях обычно сводится к проблемам в составе смеси, режиме твердения или отделке. Почему пигмент соответствующего класса качества имеет значение для всей B2B-цепочки поставок рассматривает тот же аргумент, но с точки зрения закупок.

Как задать технические требования к оксиду железа чёрного цвета

Спецификация может быть краткой, причём чем короче, тем лучше, поскольку при этом проверяется меньшее количество пунктов.

1. Указывайте название пигмента, а не цвет. "Оксид железа чёрный, пигмент чёрный 11, синтетический Fe₃O₄" — с указанием индексного наименования.
2. Установите предел, имеющий значение для цементных систем. Водорастворимые вещества в пределах значения, установленного для бетона с интегральной окраской в ASTM C979 / C979M для пигментов, предназначенных для строительных материалов на основе цемента и извести, EN 12878 установлены требования и методы испытаний.
3. Установите допуск по цвету относительно сохранённого эталона, измеренный как на чистом пигменте, так и на разбавленной пробе, с указанием условий измерения и формулы ΔE.
4. Требуйте колерующую силу каждой партии. по сравнению с этим стандартом, поэтому слабая партия становится заметной на бумаге раньше, чем на паллете.
5. Требуется прослеживаемость партий — номера партий на мешках и в сертификате анализа, чтобы последующий повторный заказ можно было воспроизвести или, если это невозможно, изменения стали бы очевидными.
6. Укажите температуру переработки или эксплуатации в запросе. Поставщик, знающий, что пигмент будет эксплуатироваться при 190 °C, даст вам иные рекомендации, чем тот, кто считает, что он пойдёт в садовую брусчатку.

Сорт имеет меньшее значение по сравнению с дисциплиной. Стандарт, номер и сохранённый образец разрешат больше споров, чем любое количество подбора сорта. Серия оксидов железа чёрного цвета охватывает сорта, доступные для строительных, лакокрасочных и полимерных применений, а также индивидуальное подбор цвета предусматривает согласование конкретного оттенка, размера частиц или требований к упаковке.

Проведение испытания, которое устанавливает чёрный оттенок

Чёрный цвет вознаграждает структурированное испытание в большей степени, чем любой другой цвет, поскольку режимы отказа видны с первого взгляда. Красный оттенок, слегка отклоняющийся от стандарта, всё ещё воспринимается как красный; чёрный оттенок, слегка отклоняющийся от стандарта, воспринимается как серый, а на уложенном покрытии глаз сразу замечает изменение партии. Испытание позволяет устранить такие расхождения до запуска серийного производства, а не после получения жалобы.

• Проводите испытание с использованием производственных материалов — вашего цемента, вашего песка, вашей добавки, вашей воды и вашего цикла твердения — и одновременно изготовьте контрольную панель по сохранённому эталону. Испытание, в котором используются только пигмент и лабораторная смесь, измеряет свойства пигмента, а не принимаемое решение.
• Воспроизведите реальный режим твердения. Если при серийном производстве паллеты увлажняются и укрываются плёнкой, увлажняйте и укрывайте плёнкой и испытательные панели, поскольку именно в этих условиях проявляется мутность. Если при серийном производстве изделия оставляются на открытом воздухе, поступайте так же и с испытательными панелями.
• Измеряйте после отверждения, а не при распалубке. Сравнивайте светлый образец со светлым, сухой — с сухим и ни в коем случае не сравнивайте с влажной панелью. Фиксируйте показания, чтобы при следующем заказе можно было сравнить их с числовым значением, а не с воспоминанием.
• Проведите как минимум две загрузки: одну при ожидаемой скорости использования и одну немного выше. Чёрный цвет требует высокой загрузки пигмента, а тот уровень загрузки, при котором начинает ухудшаться дисперсия, определяет ваш предел.
• Сохраните одну панель из утверждённой партии в качестве следующего эталона. Сохранённый эталон — единственный физический образец, который остаётся неизменным при смене персонала, и он является самым экономичным элементом контроля качества во всём процессе.

О ПОСТАВЩИКЕ

Hebei Tianhuibao Technology Co., Ltd. производит пигменты на основе оксидов железа в течение 26 лет, с годовой мощностью 50 000 тонн, поставляя продукцию клиентам более чем в 150 стран и регионов. Ассортимент включает Серия черных оксидов железа наряду с красным, жёлтым, коричневым и составными зелёным и синим пигментами, с прямым на заводе подбором цвета, регулировкой размера частиц и индивидуальной упаковкой через Индивидуальные услуги . Имеются сертификаты REACH, RoHS, CE и ISO. Минимальный объём заказа — 1 метрическая тонна, фасовка в мешки по 25 кг со склада; индивидуальные изделия изготавливаются в течение 7–15 дней. Данные по цвету, измеренные относительно эталонного образца, предоставляются вместе с партией.

Чтобы подобрать чёрный пигмент, сохраняющий стабильность, направьте нам образец основы, температуру обработки или эксплуатации, а также требуемый оттенок — мы предоставим марку пигмента, рекомендуемую дозировку для пробного замешивания и образец для самостоятельного тестирования. Контакт: [email protected] / +86-13400211655.