Color assessment of facing brick

       Abstract: when the coloring additive Mn₃O₄ is added to the facing brick samples, a decrease in the values of lightness L* and chromaticity a*, b* is observed, but the coloring power Fs increases, which indicates the presence of an achromatic coloring compound in the composition of the painted brick samples.

       Keywords: color,facing brick, system CIE L*a*b*, relative strength, system Munsell.

 

       В условиях жесткой конкуренции на рынке лицевого кирпича повышаются требования потребителей к их окраске, которая может быть от темно-красного, красно-коричневого, желтого и вплоть до черного цвета.

       Но для обеспечения стабильности качества керамического кирпича объемного окрашивания возникает необходимость применения инструментальных методов спецификации цвета для контроля и регулирования характеристик, определяющих их окраску [1,2-4].

       При инструментальной спецификации цветовых характеристик керамических изделий чаще используют рекомендованную Международной комиссией по освещению (CIE – Commission International de Eclairage), колориметрическую систему CIEL*a*b* 1976 (CIE S 014-4/E-2017). С помощью инструментальной спецификации окраски керамического кирпича осуществляются различные операции: воспроизведение эталонной окраски с определением цветовых различий, колориметрический контроль при разработке состава массы и при производстве изделий [2].

       Материалы для исследования.  Было исследовано пять образцов лицевого кирпича изготовленных по технологии ОАО «Гжельский кирпичный завод» с различными цветовыми решениями (рис. 1), где окраска керамического кирпича в зависимости от количества окрашивающей добавки в составе шихты изменилась следующим образом: красный (0%), терракотовый (0,7%.), светло-коричневый (1,3%.), коричневый (2,6%.) и темно-коричневый (3,8%.). За эталон принят образец красного кирпича. В качестве окрашивающей добавки использовали тонкий коричневый порошок синтетического тетраоксида марганца Mn₃O_4.

       Рисунок 1. Внешний вид лицевого кирпича ОАО «Гжельский кирпичный завод»: красный (образец № 1), терракотовый (образец № 2), светло-коричневый (образец № 3), коричневый (образец № 4), и темно-коричневого (образец № 5)

       Методы исследования. Были получены спектры диффузного отражения в диапазоне 380 – 750 нм образцов кирпича на спектроколориметре Color i5 (X-Rite Incorporated, USА) при размере апертуры, равной 25 мм. Спектр диффузного отражения преобразовывали с помощью программы Color iQc при источнике освещения D65 и колориметрическом наблюдателе 10º в координаты двух колориметрических систем: CIEL*a*b* и Манселла [5,2]. Система CIEL*a*b* имеет следующие координаты: L* - светлота, две координаты цветности: a* - краснота, b* - желтизна, с* и h* - коррелирует с психофизическими характеристиками цвета в виде насыщенности и цветового тона. * и h* - коррелирует с психофизическими характеристиками цвета в виде насыщенности и цветового тона. Координаты в цветовой системе Манселла представляет меры цветового тона/светлоты (0 – 10)/ насыщенности (0 – 10).

       Значения относительной красящей способности (relative strength) Fs – рассчитаны по спектру диффузного отражения в VIS-диапазоне, как отношение красящей способности окрашивающей добавки к красящей способности оксидов железа, в составе красного кирпича, принятой за 100% [2,6,7].

       Результаты и их обсуждение

       Цветовые характеристики образцов в двух колориметрических системах CIEL*a*b* и Манселла представлены в таблица №1.

       Таблица 1 - Цветовые характеристики образцов керамических кирпичей и порошка гематита

Номер образцов	Название образцов	Координаты, CIE L*a*b*			Fs,%	Система Манселла
		L*	a*	b*
1	красный	52,3	25,2	27,5	100,0	2.1YR5.2/6.8
2	терракотовый	46,0	15,0	18,4	118,8	3.9YR4.5/4.1
3	светло-коричневый	44,0	10,6	14,4	122,0	5.1YR4.3/3.0
4	коричневый	41,0	8,5	11,6	144,5	5.6YR4.0/2.3
5	темно-коричневый	42,4	6,0	9,3	123,0	7.3YR4.2/1.8
6	порошок гематита	35,5	23,1	23,5	-	-

       Значения координат цветности: а* = 25,2, b* = 27,5, красного керамического кирпича близки к соответствующим координатам порошка гематита а* = 23,1, b* = 23,5. При введении окрашивающей добавки от 0,7 до 3,8 мас.% изменяется окраска керамического кирпича против окраски красного кирпича следующим образом:

· уменьшаются значения светлоты L* (от 46,0 до 42,4 против 52,3), красноты а* (от 15,0 до 6,0 против 25,2) и желтизны b* (от 18,4 до 9,38 против 27,5);

· увеличиваются значения красящей способности Fs (от 11,8 до 123,0% с максимумом, равным 144,5%, а при содержании добавки 2,6 мас.%).

       Так установлена прямая линейная зависимость от содержания вводимой окрашивающей добавки Mn₃O₄ (рис 2):

· между координатами а* и b*, R² = 0,9972;

· между координатами а* и L*, R² = 0,946;

· между координатами b* и L*, R² = 0,9459.

       Рисунок 2. Изменения значений координат цветности L*, a* и b* образцов (1-5)

       Аналогично изменяются значения координат образцов окрашенного кирпича в системе Манселла: цветовой тон изменяется от желтовато-красно 2,1 YR до желто-красного 7,3 YR, незначительно снижается светлота (от 5,2 до 4,2) и резко уменьшается насыщенность цвета, до значений близких к ахроматическим (от 6,8 до 1,8).

       Следовательно, пропорционально содержанию окрашивающей добавки Mn₃O₄ уменьшаются значения a*/b*, a*/L*, a*/L*. Но при этом увеличивается красящая способность Fs, что может свидетельствовать о наличии ахроматического красящего соединения в составе образцов окрашенного кирпича (образцы 2-5).

 

       Список литературы

1. Fedorenko O., Prysiozhna L., Petrov S., Chyrkina M., Boryscako O. Studying the physicochemical regularities in the color and phase formation processes of clinker ceramic materials//Easten-European Journal of Enterprise Technologies. 2018.Vol. 6 (96). pp. 58 – 65.

2. Платов Ю.Т., Платова Р.А. Инструментальная спецификация цветовых характеристик строительных материалов // Строительные материалы. 2013. № 4. С. 66 – 72.

3. Умарова Н.Н., Сонин В.Ф., Сакаева А.Г. Идентификация цветовой гаммы керамического кирпича в цветовых моделях // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 24. С. 42 – 45.

4. Karaman S., Gunal H., Ersahin S. Assessment of clay bricks compressive strength using quantitative values of color components // Construction and Building Materials. 2006. Vol. 20(5). pp. 348 – 354.

5. Платова Р.А., Шмарина А.А., Стафеева З.В. Многомерная колориметрическая градация каолина // Стекло и керамика. 2009. № 1. С. 17 – 22.

6. ISO 10545-16:2010(E). Ceramic tiles Part 16: Determination of Small color differences. 5p.

7. ISO 11664-4/CIE S 014. Colorimetry. – Part 4. CIE 1976 L*a*b* Color space.

 

Семянина В.А.

Научный руководитель Агапкин А.М.

(РЭУ им. Г. В. Плеханова)