Научно-исследовательская работа "Экологическая роль природных красителей"

Министерство образования Республики Саха (Якутия)

МКУ «Муниципальный орган управления образования»

МБОУ  «Хоринская средняя общеобразовательная школа»

 Улусная научно-практическая  конференция «VII Андреевские чтения»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экологическая роль природных красителей

 

 

 

 

 

 

 

Работа Гаврильевой Виолетты

ученицы 7-го класса

Руководитель: Илларионова Л.В.

учитель биологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хоро, 2020

Оглавление

 

.      Введение………………………………………………………….…………………………3

Глава 1. Основная часть ……………………..……………………………........................4

1.1. Историческая справка о получении и использовании красителей ……………….4

1.2.Химический состав красителей.…………………………….………………………..4

Глава 2. Крашение ткани натуральными красителями ………………………………...6

2.1.Разнообразие способов крашения тканей …………………………………………...6

2.2.Получение натуральных красителей и окрашивание ими  тканей………………...6

2.3.Подготовка текстильных материалов к крашению……………………………........6

2.4. Протравливание…………………………………………………………....................6

2.5. Приготовление красильных отваров………………………………………………..6

Глава 3. Экспериментальная часть……………………………………………………….8

3.1. . Эксперименты с различными ягодами в 2018-2019 уч. г………………………...8

3.2. Эксперименты с различными пищевыми продуктами, листьями  и корой дерева в  2019-2020 уч. г……………………………………………………………………………..8

Заключение………………………………………………………………..........................10

Литература…………………………………………………………………………….......11

Приложение……………………………………………………………………………….12

 

 

 

                                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

Введение

 

Роль краски сложно переоценить. Без ярких цветов мир и предметы были бы очень скучными и унылыми. Недаром человек старается подражать природе, создавая чистые и сочные оттенки. Краски известны человечеству с первобытных времён. Мне захотелось узнать как можно больше о мире красителей и изучить возможности использования природных красителей как экологически чистого материала при окрашивании тканей. Сейчас почти все красители производят на химических заводах. Красители добавляют в продукты питания, окрашивают ткани, добавляют в косметические средства, средства бытовой химии. Поэтому все чаще у людей проявляется аллергическая реакция. Люди начинают понимать опасность использования химических веществ и все чаще обращаются к природе. Возвращение к природным истокам – в этом заключается актуальность моей работы.

Новизна: в работе используется доступное природное сырье для окрашивания тканей и ниток  в домашних условиях.

Целью нашей научно-исследовательской работы является изучение возможности  использования природных красителей как экологически чистого материала при крашении тканей и ниток.

Для достижения цели работы были поставлены следующие практические задачи:

·                    подбор и анализ литературы по данной теме;

·                    получение практических навыков при работе с лабораторной      посудой, химическими реактивами;

·                    получение натуральных красителей и исследование их  свойств;

·                    обобщение и выводы на основе результатов наблюдения.

Объект исследования: растительные красители.

Предмет  исследования:свойства растительных красителей.

Методы исследования:

- Теоретические: изучение и анализ литературы, сравнение данных.

- Практические: наблюдения, проведение опытов и экспериментов.

Гипотеза: если растения содержат красящие вещества, то их можно использовать в качестве краски, а значит, применять для окрашивания ткани и ниток.

Практическая значимость: окрашенные растительными красителями  ткани и нитки могут использоваться для создания детских игрушек и одежды, так как являются экологически безопасными. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1  Основная часть.

 

1.1.  Историческая справка о получении и использовании красителей

 

Народный способ окраски растениями известен издавна. Например, был найден женский костюм из деревни Рабивере Хагериского прихода, который  относится к концу XVII века.

Природных красителей, дающих прочную красную и синюю окрас­ку— цвета, считавшиеся во все времена особенно ценными, немного. Первыми по красоте и долговечности были два красных красителя жи­вотного происхождения: пурпур, добывавшийся из средиземноморских моллюсков до ХIV в., кармин, который получали из насекомых разных видов: из червеца и кермеса (в Европе, Азии и Африке) и из кошенили (в Южной Америке).

Наиболее популярным  растительным  красителем, красного цвета был крап, который экстрагировали из корней марены красильной.

Известный краситель синего цвета — индиго получали из растения индигоферы, произрастающего в странах с теплым, климатом: в Индии и Юго-Восточной Азии.

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 софлор, красный сандал, орсейль (краситель средиземноморского лишайника) и орлеан, из которого получали оранжевую краску для шелка.

Кроме того, существовало множество желтоватых и коричневых красителей разных оттенков, которые получали в каждой стране из местно­го сырья — корней и коры растений самых разнообразных видов. Эти красители были самыми доступными, и поэтому коричневые, бурые и неяркие желтые тона считались цветами бедности.

Естественные природные красители использовались в текстильной промышленности вплоть до 60 ‒ 70-х гг. XIX в. Только после изобретения анилиновых красителей стали применять другие способы крашения. Однако в ковроделии, при выработке художественных изделий ручным способом древние методы сохра­няются и в настоящее время.

В реставрации памятников текстильного искусства прошлого знание старинной технологии крашения особенно необходимо. Натуральные красители для текстильных волокон извлекают из высушенного при­родного сырья: травы, коры, корней, древесины, плодов и высушенных насекомых, вываривая их в воде. Исключение составляет только си­ний краситель индиго, который в воде не растворяется [1, с.98].

 

1.2.  Химический состав красителей

 

     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 пиментов (хлорофиллов, каротиноидов) антоцианы сосредоточены в вакуолях клеток. В фотосинтезе не участвуют[4, с.22].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. 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. К главнейшим волокнистым материалам относятся шерсть, хлопок, шелк, лен, пенька, солома и т.д. Волокнистые материалы как животного, так и растительного происхождения окрашиваются в виде готовой ткани или в пряже. Процесс крашения состоит в поглощении краски волокнами.

     В зависимости от материала протравливание можно производить перед окрашиванием, во время окрашивания и после него.

 

2.2. Получение натуральных красителей и окрашивание ими  тканей

 

     Природные красители можно получить из корней или стеблей, коры или листьев, цветов или плодов растений. Получение красителя зависит также от времени сбора растений. При окраске свежими растениями получаются более яркие и интенсивные оттенки, чем при окраске высушенными.

 

2.3. Подготовка текстильных материалов к крашению

 

     Материал, предназначенный для крашения, должен обладать хоро­шей смачиваемостью. Без предварительной тщательной подготовки, ткань не прокрашивается и становится неустойчивой к любым воздей­ствиям.

     Мы отваривали ткани в растворе     стирального порошка (1 л воды – 2,3 г порошка и хозяйственное мыло). На 100 г материала брали 1-3 л воды. После этого  полоскали 2-3 раза в теплой воде.

 

2.4. Протравливание

 

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

В качестве протрав можно использовать алюмокалиевые квасцы, железный купорос, дихромат калия, медный купорос, хлорид натрия и другие.

Мы использовали для протравы раствор хлорида натрия (пищевой соли).

 

2.5. Приготовление красильных отваров

 

     Красильные отвары готовили в посуде из эмали. 100 г красящего материала заливали на 30-35 минут теплой водой (1 л).

     Красящий материал выщелачивали кипячением с добавлением соды (чайная ложка соды на 1 л воды)

Растения или их части (траву, корни, кору или плоды, содержащие красящие вещества) вываривали в воде в течение некоторого времени (до 30 минут для травы, до 2—4 часов для коры и древесины). Выва­ривали осторожно, при медленном кипении. После экстрагирования красителя отвар сливали в другую посуду, а растения снова доливают водой, чтобы получить второй отвар.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3: Экспериментальная часть

 

3. 1. Эксперименты с различными ягодами

в 2018-2019 уч. г.

 

В качестве исследуемых материалов были выбраны: ягоды брусники, голубики, рябины, черемухи.

2.1. Получение красильного экстракта из растительного сырья (ягод)[2]

Материалы:100 г ягод, фарфоровая ступка с пестиком, ситечка, мягкая вода.

Ход работы:

1.      Поместить 100 г ягод в фарфоровую ступку, размять,  выжать из них сок.

2.      Заливается вдвое большим объемом воды, доводится до кипения.

22. Окраска хлопчатобумажной ткани

Окрашиваемый материал – белая хлопчатобумажная ткань предварительно была выстирана в теплой воде со стиральным порошком для удаления возможных загрязнений  со следами жира. [4]

Материал перед окрашиванием следует подготовить, пропитав в специальном растворе  (протрава).

Если базовым продуктом являются ягоды, то ткань нужно выдержать в смеси из ½ стакана соли и 2 л воды.

Окраска производилась в эмалированной посуде. Красильный экстракт доводили до кипения и в него опускали окрашиваемый материал. Далее его кипятили на медленном огне в течение 15- 20 минут. Окрашиваемую ткань периодически переворачивали для достижения равномерной окраски. Вынув окрашенную ткань из раствора растительного красителя, ее сушили естественным способом, не допуская проникновения света: выкладывали образцы на полотенце и сверху накрывали другим полотенцем. Затем материал полоскали в чистой теплой воде с добавлением 70% уксусной кислоты.

В результате были получены образцы окрашенной ткани. (Приложение 3).Полученные образцы ткани были не яркого цвета, но устойчивы.

2.3     Изготовление кондитерского крема

Для изготовления крема мы брали сливки домашние  и сгущенное молоко в пропорции примерно 2:1 и взбивали с помощью миксера. Затем добавили красильный экстракт и снова взбивали миксером. Полученные результаты представлены на фотографии. (Приложение 4)

 

3.2. Эксперименты с различными пищевыми продуктами, листьями  и корой дерева в  2019-2020 уч. г.

 

Цель эксперимента: приготовить красильные отвары для  окрашивания  ткани и ниток, сделанных из разного материала.

Используемые материалы: кофе, чай, свекла, морковь, кора лиственницы, листья березы, пищевая соль, кастрюля, деревянная ложка, чаша, хлопчатобумажная ткань,  шерстяные, хлопчатобумажные, капроновыенитки.

 

 

 

 

Опыт №1.  Кофе

 

Столовую ложку молотого кофе заливаем двумя стаканами воды и доводим до кипения. Затем кладем в нее подготовленную ткань и нитки, добавляем столовую ложку соли и варим 10 минут. Через сутки достаем ткань и нитки из кофейной воды, хорошенько полощем в холодной воде и сушим.

Вывод: после варки в кофе цвет ткани и ниток стал коричневым.

 

Опыт №2. Чай

 

4 пакета чая заливаем двумя стаканами воды и доводим до кипения. Затем кладем в нее подготовленную ткань и нитки, добавляем столовую ложку соли и варим 10 минут. Через сутки достаем ткань и нитки из кофейной воды, хорошенько полощем в холодной воде и сушим.

Вывод: после варки в чае цвет ткани и ниток стал бежевым.

 

Опыт № 3. Свекла

 

1 крупную свеклу натираем на крупной терке, заливаем ½ стакана воды,четверть стакана лимонного сока  и  кипятим 10 мин. Затем помещаем заготовку ткани и ниток и варим  10 мин. Через сутки достаем отрез ткани и ниток из воды, промываем и сушим.

Вывод: после варки цвет ткани и ниток  получился розовым.

 

Опыт №4. Морковь

 

Морковь режем мелкими кубиками, заливаем водой и кипятим, для закрепления цвета добавим столовую ложку соли. Погружаем ткань и нитки. И оставляем их  на сутки, периодически помешивая.

Вывод: после варки цвет ткани и ниток получился желто-оранжевым.

 

Опыт №5. Кора лиственницы

 

500 грамм коры лиственницы заливаем литром воды, кипяти на медленном огне 1 час. Остужаем, процеживаем,  для закрепления цвета добавляем столовую ложку соли. Погружаем ткань и нитки на сутки.

Вывод:  цвет ткани и ниток получился светло-коричневым.

 

Опыт №6. Листья березы

 

500 граммов свежезамороженных зеленых листьев березы заливаем 0,5 литра горячей водой и кипятим 15 минут. Остужаем, процеживаем,  для закрепления цвета добавляем  столовую ложку соли.Погружаем ткань и нитки на сутки.

Вывод:  цвет ткани и ниток получился зеленым.

 

 

 

 

Заключение

 

В прошлом году в качестве исследуемых материалов были выбраны: ягоды брусники, голубики, рябины, черемухи

Вытяжку из ягод получили из выжатого сока.

Чтобы натуральные краски использовать для окрашивания тканей применяют протравы. Это вещества, которые позволяют красителю закрепиться в волокнах ткани. Протравы увеличивают устойчивость красителя к свету и обеспечивают его несмываемость. В качестве протравы мы использовали поваренную соль до окраски  и 70% уксусную кислоту во время полоскания. 

В результате работы мы получили красильные экстракты всех исследуемых образцов, окрасили ими ткань и применили в кулинарии для украшения торта.

При окрашивании ягоды брусники и голубики дали интенсивный цвет: брусничный – темно-красный, сок голубики – фиолетовый. Ягоды рябины и черемухи слабо окрасили ткань. Сок рябины – в светло-оранжевый, черемухи – в светло-коричневый. 

В этом году мы использовали другие красильные вещества и окрасили не только хлопчатобумажную ткань, но и шерстяную, хлопчатобумажную, капроновую нитки.  В результате проведенных опытов, использованные вещества окрасили ткань и нитку в следующие цвета:

·         кофе – в коричневый;

·         чай – в бежевый;

·         свекла – в розовый;

·         морковь – в желто-оранжевый;

·         кора лиственницы – в светло-коричневый;

·         листья березы – в зеленый.

В заключении можно сказать о следующем:

- В ходе исследовательской работы цель  достигнута, гипотеза подтвердилась.  Окраска ткани таким образом - это хороший способ в домашних условиях создать интересные элементы декора или текстильные «произведения».  Ткань таким образом окрашивается надежно и не вызывает аллергии. Но нужно помнить, что для получения желаемой окраски, нужно много экспериментировать.

- Шерстяные, хлопчатобумажные нитки окрашиваются хорошо,  цвет капроновых оказался менее интенсивным.

Из материалов, окрашенных природными красителями,  мы сшили куклу тильду. Планируем изготовить такие куклы и мягкие игрушки для воспитанников детского сада «Хаарчаана».

Моя работа имеет большое экологическое значение, так как использование экологически чистых красителей  уменьшает риск возникновения многих кожных заболеваний,  аллергических реакций, особенно в детском возрасте.

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1.      Артемова А.В.,  Ольшанская О.М., 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.      Энциклопедический словарь юного химика — М.: Педагогика, 1982. — 141 с.

6.      http://www.alhimikov.net/himerunda/naturkras.html

7.      https://serviceyard.net/sovetyi/okraska-tkani-v-domashnih-usloviyah.htm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

Образцы окрашенной  ткани

 

 

 

 

 

Приложение 2

 

Домашний торт, украшенный кремом с натуральными красителями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Образцы окрашенной  ткани.

 

 

         СВЕКЛА                         МОРКОВЬ           БЕРЕЗОВЫЕ ЛИСТЬЯ

         розовый                 желто-оранжевый             зеленый

 

 

            ЧАЙ                                     КОФЕ             КОРА ЛИСТВЕННИЦЫ

        бежевый                           коричневый          светло-коричневый

                                                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4

 

Куклы Тильда, сшитые из окрашенных природными  и синтетическими красителями

 

 

Скачано с www.znanio.ru