Современный взгляд на вопросы крашения древесины и других материалов



жүктеу 108.34 Kb.
Дата26.06.2016
өлшемі108.34 Kb.
СОВРЕМЕННЫЙ ВЗГЛЯД НА ВОПРОСЫ КРАШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

Зам. зав. Кафедрой ТМИХОМ СПб ГУТД по научной работе к.т.н.

Лисицин П.Г.,

аспирант: Луккен А.А



Для исследования темы растительных красителей древесины и других о материалов органического происхождения была изучена специальной литература, где в частности рассматриваются вопросы крашения древесины, химический состав древесных волокон и красителей, а также история красильного дела.
До второй половины XIX века для крашения различных материалов использовались только растительные красители. Характерный признак этого периода - это разделение ремесел по регионам, поэтому развитие народного мастерства достигало иногда очень высокого уровня. Красители изготавливались для различных целей: для росписи дерева, в качестве декоративной косметики, для изготовления красок. Но наиболее широко применялись в крашении тканей. Древнейшие сведения об этом, относятся к античности.[3]

Некоторые виды красильных растений.

Таблица 1



Красители и их химический класс

Источники красильного сырья

Время применения в живописи по данным письменных источников

1.

Индиго (индигоид)

Трава вайды красильной isatis tinctoria

От античных времен до XIX века. Китай.

2.

Тирийский пурпур

(индигоид)

Железы морских моллюсков родов murex purpura

От античных времен до XVI века. Район реки Тира.

3.

Ализарин

(антрахинон)

Корни марены красильной rubia tenctoria

Около XVI века. Европа.

4.

Карминовая кислота

(антрахинон)


Кошениль – канцелярское семя. Высушенные самки насекомых обитающих на кактусах

XVI век. Европа.

5.

Кермесовая кислота

(антрахинон)


Высушенные самки насекомых из рода coссus

От античных времен до XIX века.Азия.

6.

Картамин

(халькон)

Сафлор – цветы сафлора красильного

До XIX века

7.

Куркумин

(ароилметан)

Куркума- желтый имбирь – порошок из корня kurkuma longa

В Азии с глубокой древности.

В эпоху барокко в связи с изготовлением мебели из более дешевых пород древесины стало применяться крашение для придания древесине благородных оттенков дорогих пород. Большинство рецептов красителей, которые применялись крашения для древесины, тканей, кож, приготавливались на основе растительных экстрактов. На территории Древней Руси растительные красители были уже известны к XIV веку. [3]

В 1928 г В соответствии с указом императора Николая I. в Санкт-Петербурге был основан практический технологический институт, где под руководством Гесса Г.И. была устроена химическая лаборатория, в которой применялся, открытый Цветом М.С. способ отделения различных по цвету красителей, преподавалось крашение, резка форм и ситцепечатание. Здесь были собраны почти все рецепты, основанные на применении растительных красителей, для крашения различных материалов.

Процессы крашения растительными красителями глубоко изучались на основе физико-химического взаимодействия красителей и материалов, которые привели к открытию первых синтетических красителей в конце IXX века. Появление химии синтетических красителей отвечало потребностям быстро развивающегося капиталистического производства. Разнообразные по оттенкам и простые в применении, красители было быстро восприняты мировой техникой, что привело к коренному перевороту в красильном деле.

Так вплоть до 90-х годов XX столетия научный центр тяжести был перенесен на химию синтетических красителей.[3]

Для глубокого изучения вопроса применения растительных красителей для крашения древесины и других материалов, целесообразно обратиться к специальной литературе, в которой подробно рассмотрено химическое строение красителей, процессы крашения и их виды.
Химическое строение красителей. . [1]
Все красители сложные органические вещества циклического строения.

Основное физическое свойство красителя - цветность.

Для объяснения цветности и свойства закрепляться на окрашиваемом материале наибольшее распространение получила хромофорно-ауксохромная теория». [1.] Цветоносящие (хромофорные) группы атомов, присутствующих в молекуле красителя, дали название этой теории. Таких групп несколько:

Азогруппа: (-N=N-), Нитроазогруппа: (-N=O-),Нитрогруппа (-NO2),

Этиленовая группа: (-CH=CH-),Карбонильная группа: (=C=O)

Присутствие хромофорной группы не делает вещество красителем. Это свойство сообщается веществу ауксохромными группами атомов.(см. формула 1,2.)

Аминогруппа: (-NH2), Гидроксил:(-OH), Карбоксил: (-COOH),

Сульфогруппа: (-SO2OH)



H H H H


C – C C – C

// \\ // \\

HC C - N=N - C CH 1.

\\ // \\ //

C - C C - C

H H H H
Азобензол


H H H H

C – C C – C

// \\ // \\

HC C - N=N - C C - NH3 2.

\\ // \\ //

C - C C - C

H H H H
хризодеин


Например, азобензол окрашен присутствием хромофора - N=N- , который сообщает молекуле окраску, и не является красителем, так как не способен закрепляться на волокне.( формула 1)

При введении в молекулу азобензола аминогрупп (ауксохромов) получают известный основной краситель хризоидин: ( формула 2)


Основными теориями крашения являются :

1.Теория твердых растворов.

Которая, объясняет процесс перехода красителя из жидкого раствора в твердый раствор - растительное волокно.


2. Адсорбционная теория.

Крашение объясняется притягиванием свободными валентностями поверхности молекулы из раствора.


3.Химическая теория.

Объясняет явление крашения чисто химическим взаимодействием - солеобразования между волокном и красителем.»


Рассматривая сложные химические составы участвующих в процессах крашения веществ, а также физическое и физико-химическое строение древесины, понятно, что в процессе крашения в том или ином объеме участвуют все процессы, с преобладанием одного из них.

Так, например, в крашении прямыми (субстантивными) красителями основную роль играют явления адсорбции красителя волокном, (а процессы химического взаимодействия остаются на втором плане). При крашении кислотными и основными красителями на первое место выступают химические процессы солеобразования между волокном и красителем, а адсорбционные явления имеют второстепенное значение

Кубовые красители – в большей степени объясняется теорией твердых растворов.

Древесина химически неоднородный материал и, вследствие, этого закрашивается красителями почти всех групп.

Около 50% всей массы древесины, как известно, приходится на долю целлюлозы, 25% - на долю лигнина, 25% - на долю гемицеллюлозы и пектиновых веществ. «Можно предполагать, что крашение древесины кислотными и основными красителями происходит за счет химического взаимодействия красителя с лигнином, а при крашении прямыми и сернистыми красителями – за счет адсорбции красителя

целлюлозой. [1]



По своим физическим свойствам поверхность среза древесины разнородна. На поперечном срезе древесины видны концентрические окружности – годичные кольца, которые образуются в процессе роста дерева. Рост древесины происходит весной и осенью. Весной образуется ранняя древесина, а осенью - поздняя: поздняя древесина – более плотная и менее пористая, и, наоборот, ранняя - более пористая и менее плотная. Поэтому красящий состав по поверхности древесины будет распределяться неравномерно, при окраске основными и кислотными красителями им будет насыщаться, главным образом, пористая поверхность ранней древесины, поэтому произойдет обратный эффект выявление текстуры или «негатив» естественного рисунка – при темных окрасках. При протравном крашении, наоборот, после обработки таннидами наблюдается выявление текстуры (хвойных пород), это происходит из-за отложения дубильных веществ, главным образом, в поздних слоях древесины, т.к. дубильные вещества обладают с ней химическим сродством. При крашении сернистыми и прямыми красителями текстура древесины вуалируется, т.к. пигменты после окраски располагаются на поверхности древесины.[6]
Виды красителей. [1]
Классификация красителей идет главным образом по признаку отношения красителей к древесным и текстильным волокнам и способам крашения.

  • Прямые

  • Основные

  • Кислотные

  • Сернистые

  • Протравные

  • Кубовые

  • Проявляемые и др.

1. Прямые красители окрашивают непосредственно целлюлозное волокно. Процесс крашения объясняется адсорбцией. Химические реакции в этом процессе второстепенны. Недостатки: растворы грубодисперсны, при окраске вуалируется текстура древесины, низкая светопрочность окрашенной поверхности, зато просты в употреблении и имеют широкую гамму оттенков.

2. Основные красители - растворимы в спирте и уксусе. Главное в процессе крашения – солеобразование с дубильными веществами, содержащимися в древесине. Обладают чистыми яркими цветами, но малоустойчивы к свету. Растворы высокодисперсны и проникают вглубь материала.

3. Кислотные красители хорошо растворимы в воде. Закрашивают материал, главным образом, за счет взаимодействия лигнином. Обладают яркими чистыми цветами. Не светопрочны и смываются водой. Растворы высокодисперсны и применяются для глубокого окрашивания древесины.

4. Сернистые красители. Это такие красители, которые с помощью серы или серы и сернистого натрия воздействуют на различные органические вещества. Крашение сводится к адсорбции красителя волокном. Светостойкость их выше, чем прямых красителей и стоимость невелика. Цвета тусклые. Красители грубодисперсны. Используются главным образом для крашения хвойной древесины которая не требует предварительного обессмоливания окрашиваемой поверхности.

5. К протравным относят красители, способные образовывать с гидратами некоторых солей металлов (протрав) прочно окрашенные соединения – красильные лаки. При крашении ими материал обрабатывают первоначально раствором протравы. Затем раствор красителя вступает в реакцию с протравой, при дальнейшем крашении, образуя на волокне нерастворимое соединение. В зависимости от использования протравы краситель при крашении дает различные оттенки. ( см.таблицу 2)

Важнейшим и древнейшим из протравных красителей является ализарин. В группу протравных красителей входят красители для хлопка, меха, шерсти. Почти все красители могут употребляться для крашения древесины. Окраска их прочная, но процесс крашения сложен, т.к. состоит из двух этапов.



6. Протравы. Протравы - это растворы солей некоторых металлов, которые вызывают изменение окраски древесины, без применения дополнительных красителей, а благодаря химическому взаимодействию между солью и дубильной кислотой, содержащейся в некоторых породах древесины (дуб, каштан, бук). Наиболее употребляемые протравы: хромовокислый калий, двухромовокислый калий, медный купорос, хлорная медь, железный купорос, хлорное железо, марганцовокислый калий. Породы древесины, которой богаты дубильными кислотами окрашивается без предварительной обработки, для бедных дубильными веществами древесных пород, поверхность обрабатывают растворами или пирогалловой кислоты, или таннином, или пирокатехином. Окраски в этом случае, отличаются высокой устойчивостью к свету и смывке. Это объясняется образованием водонерастворимых окрашенных солей, химически связанных с древесными волокнами [1]
7. Кубовые красители (Кубом называется щелочной раствор лейкосоединения.)– органические пигменты, нерастворимые в воде, способные при восстановлении в щелочной среде превращаться в растворимые лейкосоединения, извлекаемые из раствора растительными или животными волокнами. При дальнейшем окислении воздухом лейкосоединение превращается в исходный краситель, но уже закрепленный на волокне материала. Главнейшими представителями кубовых красителей являются антрохиноновые, индигоидные. Кубовые красители высокопрочны и светостойки, но процесс окраски очень сложен и малоизучен в крашении древесины.

С применением растительных красителей картина взаимодействия «краситель-волокно» меняется, вследствие их разнородного химического строения, а также присутствия в одном и том же растении, и непосредственно в самом красителе различных по химической формуле и цвету, которые при крашении могут проявить, например, свойства кубовых красителей, если обыкновенно ими пользовались как прямыми.

Различных способы экстракции, глубокое изучение химического состава экстрагируемых красителей, поможет провести их классификацию, и применить эти данные при организации производства экологически чистых товаров.
Древесина - это природный биопозитивный материал. Создание изделий из древесины применение к ним крашения растительными красителями, интересно с точки зрения сохранения изначальных экологически чистых свойств древесины. При окраске растительными красителями древесина сохраняет эластичность. Получаемые при этом окрашенные поверхности имеют спокойные благородные цвета, которые не затемняет текстуру. Благодаря открытым порам происходит циркуляция влаги, что уменьшает вероятность разбухания или усушки. Деревянная окрашенная поверхность приобретает хорошие эксплуатационные свойства. [4.] для сравнения, при крашении, химическими красителями, наоборот, поверхность древесины грубеет из-за закупорки пор древесины, которая мешает нормальному влагообращению в материале.
Над крашением древесины и других материалов растительными красителями наряду с современными лакокрасочными материалами заставил задуматься тот факт, что окраски на предметах старины практически не потеряли первоначальной яркости(см. рис 1), а рост спроса на экологически чистые товары усилил интерес к вопросам крашения.

Из-за ухудшения экологической обстановки во всем мире вопрос применения растительных красителей становится актуальным. Но возвращение к старинным рецептам красителей интересно не только ради улучшения экологии, но представляет научный интерес в целях разработки производств по окраске современных материалов, как древесных, целлюлозных, так и материалов нефтепереработки. Применение растительных красителей для других материалов, основанных на нефтепродуктах, переработке целлюлозы, а также полимерных материалах малоизучена, но также представляет интерес, в связи с улучшением эксплуатационных свойств изделий.


В настоящее время список выпускаемой продукции на основе растительных красителей пополняется с каждым днем: лакокрасочная продукция, косметика, парфюмерия, бытовая химия, детские игрушки, одежда мебель и т.д. Все чаще используется натуральные материалы в современном дизайне. Его главная тема - тема экологии. Крашение растительными красителями имеют приоритет перед другими видами окраски благодаря натуральной цветовой гамме получаемых оттенков и самое главное экологической чистоте и светостойкости.

Список использованной литературы:
1. Буглай Б.М. Материаловедение деревообрабатывающих производств.ГОСЛЕСБУМИЗДАТ,1949

2. Автореферат кандидатской диссертации Хайрутдинова Р.Д.

3. Журнал «Дерево.Ru», сентябрь-октябрь 2003г. Статья: «Краски на натуральной основе: назад к природе».

4. Реставрация столярно-мебельных изделий. Матвеева Т.А. «Высшая школа», М., 1988.

5. Биохимия растений. Кретович В.Л.. М .Высшая школа, 1980.,стр.251

6. Курс лекций по неметаллическим материалам для специальности 261001. Шадричев Е.В.




Контакты: Тел.:368-44-53, 8-911-286-42-35

e-mail: alukken@yandex.ru





©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет