Отдых  ->  Хобби  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Крашение хлопчатобумажной ткани натуральным красителем – луковой шелухой

До второй половины 19 века природные красители были единственными веществами для крашения текстильных изделий. С развитием промышленности органического синтеза, особенно анилинокрасочной промышленности, природные красители не выдержали конкуренции с синтетическим красителями, и в основном, утратили свое практическое значение. Однако до сих пор часть натуральных красителей применяется в пищевой, легкой и косметической промышленности.

Михайловская земля Рязанской области издревле славится своим уникальным цветным кружевом. Для него использовали яркоокрашенные в красные, желтые, черные цвета льняные и хлопчатобумажные ткани.

Процесс крашения очень интересен и увлекателен. По старинным рецептам крашение х/б нитей проводилось так:

« На ведро воды (10 литров) 100 грамм луковой шелухи, 50 грамм поваренной соли. Раствор кипятили в течение 5 минут, остужали до температуры 50 градусов и опускали в него моток ниток весом 1 кг на 20 минут, постоянно помешивая. За 10 минут до окончания добавляли 100 гр 9% уксуса. ». Этот рецепт приводится в исторической книге «Михайлов». Таким способом красили волокна льна, хлопка и шерсть в начале прошлого века.

Современное развитие химической промышленности привело к открытию огромного числа синтетических красителей. Сейчас в «Химической энциклопедии» синтетические красители занимают более двух листов текста.

Процессы крашения и печатания достаточно полно изучены и постоянно усовершенствуются, в связи с огромной потребностью текстильной и легкой промышленности в прочных, дешевых, экологически безопасных способах крашения и красителях.

В своей работе я попыталась установить основные закономерности и принципы крашения хлопчатобумажных тканей. За неимением других видов красителей, я использовала доступный, дешевый, безопасный натуральный краситель – луковую шелуху. Я проверила влияние следующих факторов на процесс крашения: температуры, времени крашения, свежести приготовленного раствора, концентрации красителя, вспомогательных веществ (NaCl, CH3COOH).

Оборудование и материалы: Ванна для крашения (кастрюля на 4 литра), стаканы на 100 мл, мерный цилиндр на 100 мл, водный термометр, технические весы, секундомер, резиновые перчатки, ножницы, палочки для помешивания, щипцы для доставания образцов из раствора, полотняный мешочек.

Луковая шелуха, белая х/б ткань, вода, хлорид натрия, уксусная кислота.

Теоретические сведения:

Крашение тканей проводится с целью придания ткани определенного цвета.

Различают следующие стадии крашения: 1) диффузию красителя в водном растворе к поверхности волокна; 2) сорбцию красителя активными центрами поверхности волокна; 3) диффузию сорбированного красителя в глубь волокна; 4) закрепление красителя на активных центрах волокна. Первая стадия существенно ускоряется простым перемешиванием раствора, а также созданием на поверхности волокна заряда, противоположного заряду красителя. Вторая стадия зависит от диаметра волокна и его порами, от концентрации красителя на границе фаз волокно-краситель. Эта стадия определяет равномерность окраски. Третья стадия ускоряется повешением температуры и изменением рН раствора с использованием текстильно-вспомогательных веществ. Четвертая стадия протекает достаточно быстро. Характер образуемой связи определяет глубину проникновения в волокно красителя, устойчивость окраски к стирке и зависит от вида волокна и природы красителя. Для проведения работы я брала отбеленную х/б ткань. Она относится к растительным целлюлозным волокнам. Такие волокна окрашиваются прямыми, активными, кубовыми, кубовыми красителями и кубозолями и азогенами. К сожалению, мне не удалось выяснить классификацию и структурную формулу моего красителя – луковой шелухи. Но это плохо растворимый при обычной температуре краситель. Окрашивание раствора начинается только при температуре 60 С. При 10 минутном кипячении раствора луковой шелухи в воде, раствор интенсивно окрашивается в коричневый цвет. Этого времени достаточно для почти полного перехода красителя в раствор. Дальнейшее кипячение не дает изменения окраски. Поэтому для приготовления красящего раствора в работе я кипятила шелуху в течение 10 минут. Возможно, это связано с тем, что краситель прочно удерживается структурами лука. И если синтезировать это вещество или выделить его из шелухи, возможно, оно будет хорошо растворимым в воде. Природные красители относятся к органическим соединениям.

Правила техники безопасности.

При выполнении работы необходимо соблюдать меры безопасности и правила обращения с нагревательными приборами, концентрированными кислотами и горячими растворами.

Практическая часть работы

1. Влияние времени крашения на интенсивность окраски.

Для проведения испытаний был приготовлен красильный раствор из 30 гр луковой шелухи, 3 литров воды и 30 гр. поваренной соли. Луковая шелуха помещалась в марлевый мешочек и кипятилась в течении 10 минут с добавлением соли. После приготовления красильного раствора мешочек с шелухой вынимался из кастрюли. Затем в раствор одновременно опускались 10 одинаковых образцов ткани (размером 5*5 см). Раствор помешивался стеклянной палочкой. Образцы ткани доставались поочередно с интервалом 5 минут. Таким образом, время крашения 1 образца – 5 минут,

2- 10 минут,

3 -15 минут,

4- 20 минут,

5- 25 минут,

6- 30 минут,

7-35 минут,

8- 40 минут,

9-45 минут,

10-50 минут.

2. Влияние температуры на процесс крашения.

Для проведения этого испытания готовился красильный раствор, как для предыдущего опыта. Затем раствор охлаждался до комнатной температуры, разливался в стаканы по 100 мл и проводилось крашение в течении 20 минут при поддерживании температуры раствора на водяной бане ( для медленного нагревания). Температура измерялась водяным термометром. Температура крашения образцов:

1 - комнатная -20 градусов

2 – 40 градусов

3 – 50 градусов

4 – 60 градусов

5 – 70 градусов

6 – 80 градусов.

После крашения образцы промывались проточной водой и высушивались естественным образом..

3. Влияние концентрации красителя на интенсивность окраски.

Для проведения этого опыта готовился исходный красильный раствор, как для 1 и 2 опыта. После приготовления раствор разливался в 6 стаканов по схеме:

1 стакан – 100 мл красящего раствора

2 стакан – 90 мл раствора – 10 мл воды

3 стакан – 80 мл раствора – 20 мл воды

4 стакан – 70 мл раствора – 30 мл воды

5 стакан – 60 мл раствора – 40 мл воды

6 стакан – 50 мл раствора – 50 мл воды.

Условно можно считать:

1 стакан -100 %

2 стакан – 90%

3 стакан – 80 %

4 стакан – 70%

5 стакан – 60 %

6 стакан – 50 % , относительно исходного красящего раствора.

В этих растворах проводилось крашение образцов в течении 20 минут при температуре 60 С.

4. Вспомогательные вещества в процессе крашения.

Поваренная соль – NaCl.

Для проведения данного опыта готовились 4 красильных раствора. Для каждого бралось: 1 литр воды, 10 гр. шелухи. Хлорид натрия добавлялся в растворы по схеме:

1 раствор – 0

2 раствор – 15 гр.

3 раствор – 30 гр.

4 раствор – 45 гр.

Растворы кипятились в течении 10 минут. Остужались до температуры 60 С. Затем в них проводилось крашение образцов ткани (время крашения 20 минут). После крашения образцы промывались и сушились. Образцы приведены на листе № 5 «Приложения».

Уксусная кислота – СН3СООН.

Для проведения этого опыта готовился красильный раствор, как для опыта №1. Раствор разливался в стаканы по 100 мл. Проводилось крашение образцов ткани при температуре 60 С в течении 20 минут. За 10 минут до конца крашения в раствор добавлялся 80 % раствор уксусной кислоты по схеме:

1 раствор - 0 мл

2 раствор – 1 мл

3 раствор – 2 мл

4 раствор – 3 мл

5 раствор – 4 мл.

Образцы окрашенной ткани приведены на листе №6 «Приложения».

Выводы по работе:

Проведенные опыты позволяют сделать выводы только по каждому опыту в отдельности, так как для проведения каждого опыта брались разные образцы красителя – луковой шелухи.

Можно сказать, что на интенсивность окраски х/б ткани сильно влияет время крашения. Как видно из приведенных образцов ткани, наиболее интенсивно окрашены образцы № 4-10. По-видимому, для диффузии красителя к волокну ткани, сорбции и диффузии внутрь волокна, необходимо именно время 20 минут. Дальнейшее пребывание образца в растворе не дает более интенсивной окраски, разница не видна невооруженным взглядом.

Температура красильного раствора также сильно влияет на процесс крашения. При комнатной температуре образец почти не окрасился. Наиболее интенсивную окраску имеет образец, покрашенный при температуре 80 С. Образец покрашенный при температуре 60 С не значительно отличается от него. Поэтому крашение проводилось в работе при 60 С. При повышении температуры красильного раствора, увеличивается растворимость красителя, уменьшается степень ассоциации его молекул, ускоряется степень набухания волокон ткани, все это способствует более полному и быстрому проникновению красителя в волокно.

Концентрация красителя прямо пропорциональна силе цвета образца ткани. Самый интенсивно окрашенный образец в «100%» растворе красителя. Образец из «50%» раствора практически не окрашен. Концентрацию красителя можно использовать для изменения интенсивности окраски.

Поваренная соль и уксусная кислота - вспомогательные вещества в процессе крашения. Они изменяют рН раствора, влияют на краситель и волокно. Хлорид натрия не сильно влияет на интенсивность окраски, но значительно влияет на «ровность» цвета. Образец, окрашенный без соли неровно окрашен. Увеличение концентрации соли не влияет на интенсивность окраски. Для получения ровного крашения необходимо и достаточно брать красильный раствор с концентрацией соли 1%.

Уксусная кислота по рецепту добавляется за 10 минут до окончания крашения. Она служит веществом закрепляющем краситель внутри ткани, волокна. На интенсивность окраски она не влияет до промывки образцов ткани после крашения. Однако видно, что образец, окрашенный без кислоты, промылся лучше остальных, потерял больше красителя с поверхности волокна. При повышении концентрации кислоты, это эффект не усиливается заметно для невооруженного взгляда.

Данная работа приостановлена, а не закончена, так как процесс крашения тканей интересный и увлекательный. Результаты можно наблюдать наглядно. Жаль только, что возможности школьной лаборатории не дают проводить более полный и научный эксперимент по изучению других видов красителей.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)