Доклад "Природные красители. как экологически чистый материал"

Автор: Федосеева Евгения Сергеевна

1курс, 19П группа, специальность «Закройщик»

ГАБОУ СО «Саратовский политехнический колледж»

Руководитель: преподаватель биологии Долинко О.В.

Природные красители, как экологически чистый материал.

Введение.

Синтетические красители были созданы около 150 лет назад. До этого ткани окрашивали в разные цвета природными красителями, получаемыми в основном из растений. Сначала это были соки лепестков цветов, листьев и плодов, привлекавших внимание человека своей яркой окраской, затем человек научился добывать краску и из корней, коры.

В настоящее время тема работы остается актуальной, так как наблюдается возрождение и стойкое нарастание интереса к природным красителям. Главный аргумент в пользу возврата к природным красителям это их безопасность как соединений, синтезированных самой природой. Особенно для тех, кто думает о своём здоровье и о состоянии окружающей среды. Использование природных красителей может найти применение в окраске тканей для одежды людей, страдающих аллергией.

Объем исследований по расширению ассортимента растений, которые могут представлять ценность в качестве сырья для производства природных красителей, неуклонно растет. Можно выделить монографию профессиональных английских ботаников Джона и Маргарэт Кеннон, в которой приведены сведения о 48 растениях со всего мира, используемых с целью получения красителей для природных волокон, в основном шерсти и шелка.

Так как я обучаюсь по профессии «Закройщик», то решила выяснить, в какие цвета могли окрашивать свою одежду наши предки, жившие в средней полосе России, используя доступные растения. Попробовать самой осуществить процесс покраски ткани.

Целью нашей работы является: изучение технологии  использования природных красителей как экологически чистого материала при крашении тканей.

     Для достижения цели работы были поставлены следующие практические задачи:

• подбор и анализ литературы по данной теме;
• получение практических навыков по окрашиванию хлопчатобумажной ткани;
• получение натуральных красителей из растений;
• обобщение и выводы на основе результатов наблюдения.
• получить образцы ткани, окрашенные натуральными красителями, воспроизводящие цвета одежды наших предков.

ГЛАВА 1

1. 1 История возникновения природных красителей.

Термин «краситель» своим происхождением обязан  советскому ученому –химику А. Е. Порай-Кошицу и было введено им в научную терминологию в 1908 году. Растительные краски были одними из первых красок, которые начал употреблять человек, чтобы украсить себя, свое оружие, жилище и одежду.

Отличительная особенность красителя — способность пропитывать окрашиваемый материал (например, текстиль, бумагу, мех, волосы, кожу, древесину) — процессы диффузии и давать цвет по всему его объёму, фиксируясь тем или иным способом на активных центрах — процессы сорбции. .[ https://ru.wikipedia.org].

   Один из распространенных красителей древности – индиго – получали из особых тропических растений. Листья этих растений загружали в большие чаны или просто в ямы и заливали водой. Там они бродили, продукты брожения постепенно окислялись кислородом воздуха и в результате получалось индиго, которое в виде синих хлопьев медленно оседало на дно. Само слово «индиго» происходит от латинского слова «индикус», что значит индийский. В Индии этот краситель был известен уже более 4000 лет назад. В средние века европейские страны завозили индиго во все возрастающем количестве. Французским законом 1563 года этот краситель был отнесен к жизненно необходимым предметам импорта – а ведь за него приходилось платить полновесной золотой монетой. Но самым распространенным красным красителем древности был крапп, который добывали из корня марены. Легенда утверждает, что ещё в 330 году до нашей эры Александр Македонский столкнулся со значительно превосходящими силами персов. Ночь положила конец сражению, и судьба войск должна была решиться утром. На совете военачальники Александра были смущены численным перевесом противника. Но Александр заявил: «Волки не считают овец, когда встречаются с ними». Он приказал солдатам своей армии до рассвета нанести на одежды красные пятна отваром корней марены и затем отдохнуть.      Утром персидские разведчики донесли, что все греческое войско состоит из еле двигающихся раненых. Забыв всякую осторожность, персы бросились на расправу с бессильным противником. Военная хитрость Александра удалась. Подпустив расстроенные персидские войска почти вплотную, он решительным и неожиданным контрударом добился полной победы.

 Широко использовались также ярко-желтые красители, которые извлекали из тропического растения куркумы и корней — барбариса. Эти яркие и прочные  краски  шли  на  изготовление драгоценных тканей. Более дешевыми красными красителями были сафлор, красный сандал, орсейль (краситель средиземноморского лишайника) и орлеан, из которого получали оранжевую краску для шелка.

Крашение в древности часто состояло из многочисленных стадий, и для получения нужного цвета ткани могли красить в течение нескольких недель. Крашение почиталось искусством.

В конце XIX-начале XX века искусство крашения природными красителями практически было утрачено. Первые синтетические красители, яркие и сравнительно простые в способах применения, вытеснили природные красители из практики не только промышленного, но и кустарного окрашивания тканей и пряжи. На протяжении всего нескольких десятков лет большинство древних рецептов было забыто и утеряно.

1.2 Природные красители - растения.

Природные красители – это органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки. Их химическая природа различна. Они есть во всех клетках и выполняют немало функций.

 Основным источником сырья для производства природных красителей в настоящее время являются растения. Растения имеют специальные красящие вещества – пигменты, которых известно около 2 тысяч. В растительных клетках чаще всего встречаются зеленые пигменты хлорофиллы, желто-оранжевые каротиноиды, красные и синие антоцианы, желтые флавоны и флавонолы. 

     Многие растительные пигменты используются в качестве красителей: корнеплоды моркови дают желтый краситель, свекла столовая – красный пищевой краситель, окрашенные лепестки растений тоже дают определенный краситель [2, с.8].

     Существует особая группа пигментов – антоцианы (от греч. «антос» - цветок, «цианос» - голубой), впервые выделенные из цветков василька синего [3, с.131].

Антоцианы содержат лепестки роз, васильки, анютины глазки и ряд других растений, а также многие плоды: яблоки, вишни, виноград, черника, голубика и другие. Поэтому вытяжки из антоцианов можно использовать для получения натуральных красителей. В отличие от пластидных пигментов (хлорофиллов, каротиноидов) антоцианы сосредоточены в вакуолях клеток. В фотосинтезе не участвуют [4, с.22].

Из литературных источников мы выяснили, какие растения можно использовать для получения красителей определенного цвета.

Тысячелистник

Из травы тысячелистника, в зависимости от способов обработки, можно получить желтую и зеленую краски, если перед крашением в экстракте

тысячелистника ткань протравить в железном купоросе - она окрасится в

желтый цвет. Для получения зеленого цвета ткань вначале кипятят в отваре тысячелистника, а уже затем опускают в водный раствор хромовых квасцов.

Крушина - волчьи ягоды (красящее вещество находится в коре).Произрастает на всей территории России. Кора некоторых видов крушины в свежем виде дает желтую окраску, а в сухом - коричневую.

Береза - красящее вещество содержится в листьях и молодой коре; листья и кора собираются в начале лета; из листьев получается ярко-желтая краска, из коры - желтоватая.  

Полынь - трава красит в соломенный и палевый цвет, с квасцами - в лимонный цвет.

Ежевика - ягоды красят в темно-синий цвет.

Черника - ягоды красят шерсть, смоченную, квасцами (1:10), в фиолетовый цвет.

Зеленые краски

Щавель - растет почти повсюду; красящее вещество в листьях.

Можжевельник - растет почти повсюду; красящее вещество в ягодах.

Черемуха - внутренняя кора окрашивает в зеленый цвет.

Тополь - внутренняя кора красит пряжу в зеленый цвет, пряжа должна быть предварительно смочена железным купоросом (1:10).

Коричневая окраска

Сухая кора крушины, кора дуба, кора сливяного дерева - дают коричневую окраску.

Трава серпуха - красит льняные и шелковые ткани.

Щавель конский - корень его, выкопанный осенью, дает коричневый цвет.

Красные краски

Крушина, волчьи ягоды - та же, что для получения желтого цвета; для красного цвета собирается не кора, а молодые ветки и листья до цветения.

Душица - трава красит шерсть.

Серые краски

Барвинок - трава красит шерсть в темно-серый цвет.

Копытень - красит шерсть в темно-серый цвет.( Приложение № 1)

Глава 2.  Методика крашение ткани натуральными красителями.

 2.1. Разнообразие способов крашения тканей.

Окрашивание ткани состоит из трех этапов: экстракция, т.е. извлечение красителя, закрепления (протравки) и промывания. Каждый материал окрашивают по-своему.

     Способы крашения зависят от рода волокон материала, который требуется окрасить.

  Для извлечения красителей из листьев, плодов, коры или корней  их предварительно отмачивают в течение суток в мягкой холодной воде. После этого растения кипятят в той же воде 15- 30 минут. На 100г. растений берут 1-2 литра воды. Полученный отвар процеживают в посуду для крашения. Для полного выделения краски из растений их кипятят еще 15-20 минут в 1-2 литрах воды, которую смешивают с отваром. Для более интенсивного действия краски отвару иногда дают прокиснуть.

Протравливание.

  Крашение тканей растительными красителями требует предварительной или последующей обработки волокна солями металлов — протравливания. Она необходима для закрепления красителя.

Они могут быть химическими (квасцы, медный купорос) или природными (натуральная муравьиная кислота, рассол квашеной капусты и другие). Протравка делает окраску значительно более устойчивой в стирке и на свету. Чаще всего применяются квасцы (KAL(SO4)2 - 12H 2О), при этом получаю! самые светлые и чистые оттенки: желтые и бежевые. Реже используют в качестве протравки сульфат меди или медный купорос (CuSO4 - 5Н 2О) - для получения желтых, различных зеленых и коричневых оттенков; сульфат железа или железный купорос (FeSO1) - для получения серых, серовато- и коричневато-зеленых, в также красновато-коричневых оттенков; дихромат калия (К2 Ст2 О7 - 7Н2 О) - для получения горчично-желтых, зеленых, бежевых, коричневых оттенков и винную кислоту (Cu4 Н6 О6) - для получения бежевых и светло-коричневых оттенков. В качестве закрепителей используется также соль, уксус, березовая зола и другие. Протравка производится тремя способами:

I. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОТРАВКА.

Химические вещества растворяют воде. При температуре 40° С материал погружают в раствор и кипятят 15—20 минут, время от времени помешивая. Затем его вынимают и воду сцеживают. Мокрую ткань, пряжу или волокна кладут в холодный отвар, доводят до кипения и кипятят 45—60 минут. Отжи-мать пряжу во время протравки или после нее нельзя — окраска будет неровной. Протравленную пряжу надо осторожно переложить в отвар красителя.

II. ОДНОВРЕМЕННАЯ С ОКРАСКОЙ ПРОТРАВКА.

Самый удобный и распространенный способ. Прежде чем опустить окрашиваемые вещи в отвар красителя, в нем, тщательно помешивая, растворяют закрепители. В полученную смесь кладут чистый мокрый материал. До кипения смеси материал переворачивают все время, а затем с небольшим перерывами. Кипятить 45— 60 минут.

III. ПОСЛЕДУЮЩАЯ ПРОТРАВКА. Материал кипятят в отваре красителя. Затем вынимают его, добавляют в отвар раствор закрепителя и кипятят окрашиваемый материал еще 30 минут. Одно и то же растение при разных способах протравки дает различные оттенки цвета.

В работе мы применяли одновременное с окраской протравливание. Мы брали одинаковые количества протравителя и красителя, опускали туда смоченную в теплой воде ткань, а затем начинали кипятить в течении 30 минут.

Данные, полученные в ходе исследований, позволяют сделать следующие  выводы:

• из растительных пигментов можно получить природные красители;
• природные красители можно использовать для крашения тканей. 
• в отличие от искусственных,  являются экологически чистыми, так как для их получения можно использовать лепестки цветов, плоды растений, кору деревьев и другой материал.
• природные красители можно получать в домашних условиях, они просты в обращении и ими легко окрашивать ткань.
• эти красителя не загрязняют окружающую среду.

по результатам исследования нами составлена таблица   (Приложение№1табл.1),   в которую  внесены    названия растений-красителей, которые встречаются в нашей местности. И которые можно использовать, как красители для натуральных тканей

Заключение.

На основании проделанной  работы мы  пришли к выводу, что природные красители, в отличие от искусственных,  являются экологически чистыми, так как для их получения можно использовать лепестки цветов, плоды растений, кору деревьев и другой материал. Природные красители можно получить в домашних условиях, они просты в обращении и ими легко окрашивать ткань. Эти красителя не загрязняют окружающую среду. Но главный недостаток природных красителей в том, что они дают неяркие цвета при крашении ткани, а если не использовать при крашении закрепители, то окраска ткани со временем становится блеклой.  Тем не менее природные красители производятся и применяются, завоевывая свою нишу в текстильной продукции.  Производство природных красителей  составляет  10 000 тонн в год, т.е. 1% от общего выпуска синтетических. Прогнозируется возрастание в ближайшее время производства природных красителей до 90 000 тонн в год. Производство природных красителей сосредоточено, главным образом, в Мексике, в некоторых странах Средиземноморья и в Азии. Существуют немного компаний, производящих природные красители в промышленном масштабе:

– Rablia (Италия) с 1992 года производит природные красители, экстрагированные водой из хлорофилла, кошинеля, резеды, кампешевого дерева, которые используются для производства эко-текстиля.

– AlegnoNaturalDyes (США) производит природные красители с маркировкой Ecolour для текстиля;

– LivospflanzennchmicForshung&Entwiclunggmbh;

– BleudePastel (природные красители из листьев woad);

– RubiaPigmentaNaturalia (Голландия);

– Много небольших компаний в Индии и Китае. Из сложившейся ситуации вытекает, что внедрение природных красителей в текстильные технологии можно оценивать как интенсивно развивающееся и прогрессирующее научно-техническое направление.

Список использованной литературы.

1.     Ольшанская  О.М., Артемов А.В. Текстильная химия, 2000, №1, с. 98-106.

2.     Батурицкая Н.В., Фенчук Т.Д.  Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся. – Мн.: Нар.асвета, 1991. – 208 с.

3.     Полевой В.В. Физиология растений: Учеб.для  биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989. – 464 с.

4.     Чуб В. Для чего нужны антоцианы // Цветоводство. – 2008. №6 – С. 22

5.     Http: www. bibliotekar. ru/slovar

6.     Я.М. Грушко. Вредные неорганические соединения в промышленных сточных водах: Справочник. – Л.: Химия, 1979. – 160 с.

7.     Энциклопедический словарь юного химика – М.: Педагогика, 1982. – 141 с.

Интернет ресурс:

 8. http://www.chem.msu.su/rus/jvho/2002-1/77.pdf

9.http://www.rusnor.org/pubs/library/14714.htm

10. https://ru.wikipedia.org