CC BY
83
© Э.А. Лхметшин, И.А. Билалова, 2012
УДК 549.514.53
Э.А. Ахметшин, H.A. Билалова
ОКРАШИВАНИЕ БЛАГОРОДНЫХ ОПАЛОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЭФИОПИИ
Проведены исследования по улучшению цветовых характеристик природных опалов методом окрашивания синтетическими красителями. Ключевые слова: опалы, облагораживание, окрашивание.
Окраска благородных опалов в природе чрезвынайно разнообразна. В различнык литературнык источниках выщеляют около 100 коммерческих цветовых разновидностей. Как правило, окраска обеспечивается наличием в межглобулярном пространстве (интерстициях) мекодис-перснык включений окрашивающих минералов или минеральнык фаз [6]. Следует различать цвета опалесценции и основной цвет опала (в зарубежны х источника применяется термин « body color» — «цвет тела» опалов).
В 80х годах прошлого века быгли обнаружены месторождения благород-нык опалов на территории Эфиопии в поствулканических породах. Они обладают стабильностью при соответствующей обработке, разнообразной цветовой гаммой, богатой опалесцен-цией, гигроскопичностью (часто эфиопские опалы являются гидрофанами) [7]. В основной массе это светлые опалы от прозрачных до просвечивающих. Степень прозрачности может изменяться в зависимости от содержания воды , влажности среды. Значительная часть этих благородны х опалов — малопривлекательное слабоокрашенное сырье. Это делает эфиопские опалы интересным объектом по улучшению цветовык характеристик.
Целью данной работы была разработка метода улучшения цветовых характеристик природных благородных
опалов: усиления цвета, выравнивания общего цветового тона, придания природному опалу новой окраски, имитации цветов ценных ювелирных разновидностей окрашиванием растворами органических водостойких красителей.
Благородный опал — ювелирный камень с высокой стоимостью, поэтому в качестве модельного материала был выбран кахолонг, имеющий пористую проницаемую структуру и сродство к опалу, так как обладает близким химическим составом (кахолонг представляет собой смесь опалово-халцедонового состава преимущественно белого цвета). Были изготовлены образцы кахолонга в виде пластинок одинаковой толщины (5—10 мм), с одинаковой шероховатостью поверхности.
Последующие эксперименты заверялись на благородных эфиопских опалах. Опал — аморфный дисперсный кремнезем, содержание воды в котором варьируется от 1 до 28 %. Пространственная структура благородных опалов представляет собой плотнейшую кубическую, реже гексагональную упаковку глобул кремнезема, с размером глобул от 250 до 450 нм. Интерстиции (промежутки между глобулами) образуют систему микро-пор, иногда соединенных в каналы, которые в большинстве случаев за-
Время сушки, ч
Рис.1. Изменение массы образцов опала в процессе естественной сушки
Рис. 2. Зависимости изменения массы образцов, предварительно пропитанных в воде и ацетоне от времени естественной сушки
полнены гидратированным аморфным кремнеземом и водой, часть пор остается свободной (заполняется воздухом или водяным паром). В случае благородного опала со структурой плотно-упакованных однородных сфер максимальный размер пор равен 0,225 диаметра сфер [4]. Часто поры изолируются друг от друга, что снижает проницаемость структуры. Вода препятствует проникновению раствора красителя в поровую структуру, т.к краситель водонерастворим. Важной
частью окрашивания является проведение подготовки, состоящей из сушки обрабатываемых опалов. Сушка необходима для того, чтобы освободить межглобулярное пространство для дальнейшего более глубокого проникновения в поровую структуру окрашивающего раствора.
Также предлагается предварительная пропитка растворителями, такими, как низшие спирты и ацетон, с дальнейшей сушкой. Они обладают превосходной растворимостью в воде, поэтому они могут замещать частично воду в структуре опала, что обусловлено возникновением межмолекулярных водородных связей между молекулами растворителя и воды.
На рис. 1 представлена зависимость изменения массы образца благородного эфиопского опала от времени при естественной сушке (Т = 25 °С нормальное давление). Как видно из графика, масса образца уменьшилась почти на 3 %, что, вероятно, связано с потерей адсорбированной
влаги.
На рис. 2 представлены зависимости изменения массы образцов, предварительно пропитанных в воде и ацетоне от времени естественной сушки. Для этого эксперимента были подобраны образцы, одинаковые по структуре. Из рис. 2 видно, что масса образцов, выдержанных в ацетоне, достигла равновесного значения в первые 20 мин сушки. Образец, пропитанный водой, проходил сушку более длительное время.
Рис. 3. Зависимость глубины проникновения окрашивающего раствора от времени нахождения в растворе
Исходя из свойств окрашиваемого материала (опала) и области его применения к красителю выдвинуты следующие основные требования:
1. Равномерность окрашивания пор.
2. Сохранение опалесценции.
3. Светоустойчивость.
4. Устойчивость полученной окраски к материалам и средам, применяемым при последующей обработке и длительной эксплуатации.
Анализ известных красителей показал, что наиболее подходящими для окрашивания опалов являются растворы синтетических спирторастворимых органических красителей, т.к. они имеют широкую цветовую гамму, устойчивы к воздействию света и влаги, не токсичны, не требуют особых условий проведения окрашивания, легко проникают в пористую структуру, хорошо адсорбируются на поверхности. Спирторастворимые красители применяются в виде растворов в спиртах и других полярных растворителей, близких по своей растворяющей способности к спиртам. В качестве растворителя использовалась группа кетонов.
Рис. 4. Изменение массы образца опала в зависимости от времени окрашивания
Рис. 5. Результаты окрашивания светлых опалов в различные цвета: 1 - соответствует природному празо-палу (зеленому опалу); 2 - соответствует огненному опалу; 3 - соответствует шоколадному опалу
150 В:97
14:225 С: 150 В:62
Л:245 С: 190 В:90
Л
*
4
РЫЗ <3:1 I В35
Я:9 С:3 В:4 I
Рис. 6. Результаты окрашивания светлых Эфиопских опалов в темный цвет. Полученный цвет основного тела образцов соответствует цвету натурального черного благородного опала
Благодаря развитой внутренней поверхности, связанной с особым характером структуры, опалы обладают высокой адсорбционной способностью, что способствует повышению концентрации раствора красителя на поверхности глобул кремнезема и в интерстициях.
Способность опалов к окрашиванию зависит, прежде всего, от характера пористой структуры: пористости, проницаемости, размера и сообщае-мости пор и т.д., что связано с усло-
виями генезиса. Наиболее высокой способностью к окрашиванию обладают опалы с регулярной проницаемой пористой структурой.
Для проведения окрашивания были выбраны следующие красители: спир-торастворимый синий, зеленый, фиолетовый, красный, нигрозин спирторас-творимый. Концентрация спирторастворимых красителей в растворах составляла 1-3 %. Приготовление составов растворов красителей заключается в их растворении до полного отсутствия нерастворимых остатков. В отвешенное количество выбранного красителя доливается растворитель. Для получения различных оттенков можно применять смеси красителей. Окрашивание образцов проводилась методом окунания. При этом красящего раствора должно быть в избытке, для того, чтобы краситель свободно проникал в пористую структуру. Для более глубокого проникновения красителя, раствор подогревался до 50 градусов.
Эксперименты проводились в температурном диапазоне от 25 до 50 градусов Цельсия. Время окрашивания - от 2 часов до 2 суток. После крашения образцы подвергались сушке: при температуре 18-25 градусов Цельсия в течение 2-6 часов при естественной сушке (атмосферное давление); в течение 20-40 мин при сушке в вакууме; при температуре 40 градусов Цельсия в ходе контактной сушки.
С: 15 В:87
Для оценки цвета образцов до и после окрашивания проводилось фотографирование при одинаковых условиях освещения. Далее цвет описывался при помощи графического редактора в цветовой модели RGB.
Эксперименты показали, что на результат окрашивания влияют следующие факторы: время пропитки, температура, концентрация растворов, способность опалов к окрашиванию и др [3]. Глубина проникновения в структуру опала окрашивающего раствора и насыщенность полученного цвета могут быть различны. Глубина окрашивания образцов кахолонга представлена на рис. 3. Средняя скорость проникновения красителя в структуру этого материала составляет примерно 0.25 мм в час. Однако эти данные могут изменяться для материала с другими характеристиками структуры.
Образцы опала, обладающие высокой способностью к окрашиванию, приобретают насыщенную окраску выбранного цвета в течение 20 минут. Некоторые образцы опала не окрашиваются, что вероятно связано с невысокой проницаемостью структуры.
На рис. 4 представлена зависимость изменения массы образца благородного опала от времени окрашивания. Предположительно, в процессе крашения масса увеличивается за счет проникновения в структуру опала раствора красителя.
При длительном воздействии (до нескольких суток) ультрафиолетового излучения (в диапазоне 365 нм) и физраствора, имитирующего потовые выделения человека (концентрация NaCl 10 %) полученная окраска относительно устойчива. Незначительно окраска ослабела под воздействием УФ (12 ч), что, скорее всего, связано с дегидратацией (потерей опалами влаги).
Окрашивая опалы, можно получить разнообразные цветовые решения, при этом приобретенные цвета выглядят естественно и соответствуют наи-
более ценным цветным разновидностям природных опалов (рис. 5). При окрашивании в темные цвета целесообразно использовать светлые благородные опалы с неяркой опалесцен-цией. После окрашивания опалы приобретают насыщенный темный цвет, на фоне которого наиболее выигрышнее смотрится опалесценция (рис. 5).
Кроме возможности управления цветовыми характеристиками опалов, окрашивание позволяет скрыть пороки камня: трещины и включения. При этом рекомендуется выбрать насыщенные темные тона.
После проведения окрашивания рекомендуется применить метод им-прегнирования (для опалов с трещинами) или стабилизации (для нетре-щинноватых опалов) [2]. Полимерные реагенты, используемые для этих методов, после полимеризации упрочняют структуру опала, снижая риск появления и роста трещин, а также разрушения опалов во время обработки и эксплуатации. После подобной обработки опалы становятся более устойчивыми к агрессивным средам.
Выволы
• Разработанный способ облагораживания опала позволяет получить широкую гамму вариации цветов, тона и насыщенности, характерных для наиболее ценных природных цветных разновидностей ювелирных опалов, при этом полученные цвета выглядят естественно.
• Предварительная сушка опалов повышает качество и скорость окрашивания.
• Окрашивание в темные, насыщенные цвета способствует сокрытию пороков и улучшению тем самым оценочных характеристик.
• Предложенный метод обладает такими неоспоримыми преимуществами, как простота выбранного способа окрашивания, скорость и устойчивость полученной окраски.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ахметшин Э.А., Билалова И.А., Жариков Е.В., Мельников Е.П. Разработка метода импрегнирования природных опалов с целью улучшения качественных характеристик. Художественное материаловедение. Природный камень. Дизайн. Технологии: Сборник статей XIII Всероссийской научно-практической конференции и смотра-конкурса работ студентов и аспирантов (с международным участием) по специальности «Технология художественной обработки материалов». — М.: МГГУ, 2010.
2. Ахметшин Э.А., Билалова И.А. Рекомендации по облагораживанию природного благородного опала в соответствии с технологическими свойствами. — М.: ГИАБ, № 8, 2012.
3. Билалова И.А., Ахметшин Э.А., Е.П. Мельников Е.П. Окрашивание опалов месторождений Эфиопии. Доклады X Между-
народной конференции «Новые идеи в науках о Земле», РГГРУ, т.1, М.: 2011.
4. Денискина Н.Д., Калинин Д.В., Казанцева Л.К. Благородные опалы: их синтез и генезис в природе. Новосибирск: Наука, 1980. 64 с.
5. Степанов Б. И. Введение в химию и технологию органических красителей, 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1984. — 592 с.
6. Тишкина В.Б., Лапташ Н.М. Природа окраски природного и обыкновенного опала месторождения Радужное (Приморье, Россия). Доклады VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», РГГРУ, т.4, М.: 2007.
7. Rondeau B., Fritch E., Mazzero F. and others. Play-of-color opal from Wegel Tena, Wollo Province, Ethiopia. Gems&Gemmology, Vol. 46, No.2, pp.90-105. SШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Билалова Индира Анвяровна — аспирант, ассистент,
Московский государственный горный университет, e-mail: ud@msmu.ru,
Ахметшин Эдуард Анварович — ассистент,
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева.
А
АРБИТРАЖНЫЙ СУД ПРИНЯЛ ОБЕСПЕЧИТЕЛЬНЫЕ МЕРЫ -
ПО ИСКУ ОАО «АКРОН» К ОАО «АПАТИТ»
Арбитражный суд города Москвы в качестве обеспечительной меры определил запретить ОАО «Апатит» сокращать объем и/или приостанавливать поставки апатитового концентрата в адрес ОАО «Акрон» до рассмотрения спора по существу. 6 июня 2012 г. ОАО «Акрон» подало иск к ОАО «Апатит» в Арбитражный суд о признании договора поставки апатитового концентрата заключенным с условием о цене апатитового концентрата в 2012 г. в размере 3 671,36 руб/т.
В своем определении от 15 июня 2012 г. Арбитражный суд указал, что обеспечительные меры позволят предотвратить возникновение значительного ущерба у ОАО «Акрон» и третьих лиц на время рассмотрения спора, не нарушая при этом баланс интересов сторон. Напомним, что ОАО «Акрон» остановило производство и поставки сложных удобрений своим покупателям, что уже приводит к существенному материальному ущербу, репутационным потерям, возникновению социальных рисков и снижению налоговых платежей в бюджет Новгородской области.
