Стекло в интерьере

Принципы окрашивание стекла

Прозрачное стекло можно легко окрасить в самые различные цвета. Для этого в стекломассу вводят небольшие количества красящих веществ (красителей). Если бесцветное стекло пропускает все компоненты белого солнечного света в видимой области спектра, то окрашенное обладает избирательным пропусканием, так как некоторые цветные компоненты излучения с определенными длинами волн оно поглощает. Таким образом, окрашивание стекла про­исходит по принципу фильтрования тех или иных цветовых излучений, лишь неко­торая совокупность которых восприни­мается глазом как белый цвет. Различа­ют ионное и коллоидное окрашивание стекла.

Ионное окрашивание обусловлено наличием в стекле положительно заряженных ионов некоторых переходных или редкоземельных  металлов. Различные ионы одно­го и того же металла характеризуются различным отношением к окрашиванию стекла. Так, ион Сг^{3 +} окрашивает стекло в зеленый цвет, а ион Сг^{6 +} - в желтый. Ион Си ⁺ не сообщает стеклу окраски, в то время   как    цвет    стекла    с    Си^{2 +} -зеленый или голубой. При Mn^{2 +} окраска стекла либо не наблюдается вообще, либо оказывается бледно-розовой, тогда как Mn^{3 +} -довольно интенсивный фиолето­во-коричневый краситель стекла.  Если Fe^{2 +} - светло-голубой краситель, то Fe^{3 +} -желтый, а иногда даже коричневый. Ион Ti³‘   окрашивает стекло в коричневый цвет, а в присутствии Ti^{4 +} оно остается бесцветным. При наличии в стекле V³ оно получается зеленым, при наличии V⁴ -синим, а V⁵ -бесцветным. Ион Се^3н оставляет стекло бесцветным, тогда как ион Се^{4 +} делает его ярко-желтым. Среди непереходных ионов редкоземельных элементов Рг^{3 +} придает стеклу желтовато-зе­леную окраску, Nd ^{3 +} - красно-фиолето­вую, Ег^{3 +} - фиолетово-красную.

Можно провести аналогию между окрашиванием стекла и водных растворов ионными красителями. В самом деле, вод­ный раствор медного купороса - голубой, перманганата калия - фиолетовый. Такие же цвета получаются и при введении данных веществ в шихту стекла. Следова­тельно, исходное бесцветное стекло, под­вергаемое окрашиванию, можно считать растворителем.

Изменяя состав стекла-растворителя (которое, несмотря на эти изменения, само по себе остается бесцветным), можно изме­нять число атомов, молекул, способных находиться в непосредственной близости от окрашивающего иона, т. е. координи­рующихся относительно него. Это число называют координационным числом (КЧ). Как правило, КЧ принимает значения 4 или 6. Например, при КЧ = 4 ион Си^{2 +} окрашивает стекло в зеленый цвет, а при КЧ = 6 тот же самый ион Си^{2 +} сообщает стеклу голубую окраску. В силикатных стеклах ион Со^{2 +} имеет ион КЧ = 4 (си­ний цвет), но в других стеклообразных си­стемах возможно КЧ = 6, и они оказы­ваются розовыми. В случае иона Ni^{2 +} при КЧ = 4 получается фиолетовый цвет, а при КЧ = 6 - желтый. Если Fe^{3 +} окрашивает стекло в коричневый цвет, то КЧ = 4, а ес­ли в желтый, то КЧ = 6.

В случае ионного окрашивания степень избирательного поглощения, а следовательно, и пропускания цветовых лучей зависят от концентрации красящего иона в стекле.

Интенсивность окрашивания большинством ионных красителей, а значит, их количество в стекле зависят от толщины изделий. Для стекла, окрашенного в массе, количество красителя обратно пропорционально толщине изделий. При этом нужно учитывать, что одни изделия (графины, бокалы) просматриваются через две стенки, а другие (блюдца, чаши)-через одну.

Под микроскопом, даже электронным, увидеть окрашивающие ионы невозможно. При вторичном нагреве затвердевших стекол с ионными красителями окраска почти не изменяется. Эти красители окрашивают стекла любых составов.

Стекла, окрашенные коллоидными красителями, обладают другими свойствами. Окраска этих стекол обусловлена из­бирательным рассеянием цветовых лучей: такие стекла рассеивают фиолетовые, синие и голубые лучи, пропуская лишь желтые, оранжевые и красные. В этих стеклах, как правило, присутствуют мельчайшие (так называемые коллоидные) частицы таких металлов, как золото, серебро, медь, или же некоторых сульфидов. Размеры коллоидных частиц красителя составляют 10… 50 нм. Окраска проявляется, когда эти частицы вырастают в стекле до указанного размера. Однако процесс чрезмерного укрупнения частиц нежелателен, так как они, достигнув размера 100… 200 нм, дают слабую степень заглушения, а при дальнейшем их укрупнении может иметь место полное заглушение стекла (говорят, «стекло запекается»). В таких случаях добавляют специальные веще­ства, так называемые защитные коллоиды, которые обволакивают частицы красителя и не дают им слипаться, увеличиваться в размере. При резком охлаждении коллоидно-окрашенные стекла получаются бесцветными;окраска возникает лишь при вторичном подогреве затвердевшего стекла (при «наводке»). В результате вторичной тепловой обработки (наводки) в нем протекают процессы выделения частиц красителя. Эта обработка осуществляется путем нагрева до 500… 600°С в специальной печи в течение заданного времени. Ин­тенсивность окраски зависит от числа вы­делившихся коллоидных частиц и от их размеров. Размеры самих коллоидных частиц и расстояний между ними сопоставимы с длинами волн цветовых излучений. Благодаря эффекту рассеяния коротковолновых излучений коллоидно-окрашенные стекла имеют желтые, оранжевые и красные цвета. Кол­лоидные красители нередко требуют особых составов основного стекла, обеспечивающих наилучшие условия образования коллоидных частиц. Для коллоидно-окрашенных стекол неприменимо правило о прямой пропорциональной зависимости между интенсивностью окраски и количеством красителя.

Принято считать, что окрашивающие ионы присутствуют в стекле в виде оксидов; причем, как правило, в стекле одно­временно находятся оба иона пары. От соотношения коли­честв оксидов каждой пары зависит цвет ионно-окрашенных стекол.

Связанные записи:

• Цветное стекло в интерьере. (0)
• История стекла (0)