Разработка технологии колорирования ковровых текстильных материалов красителями растительного происхождения

Актуальность темы

Широкое развитие химической промышленности и дешевизна синтетических красителей вытеснили в ковровом производстве традиционные растительные красители. Однако полный отказ от использования растительных красителей был необоснован. В наши дни, когда химические предприятия из-за резкого ухудшения экологического состояния в стране и мире стали закрываться одно за другим, человечество оказалось вынужденным вновь вернуться к услугам природы. На мировом рынке повышается спрос на старые ковры, окрашенные, как известно, исключительно растительными красителями, однако доминирование синтетических красителей в течение более ста лет привело к тому, что народные мастера почти потеряли тропинки, ведущие к многочисленным растениям, дающим разнообразные красители. Необходимо начать практически заново поиски этих красителей и приемы их использования, пользуясь лишь крайне скупыми сведениями, которые чисто случайно сохранились в народной памяти. Возрождение дагестанского ковроткачества может быть успешно осуществлено, возвращаясь к использованию растительных красителей на новых научно-технических началах.

Эти красители обладают теплотой и мягкостью тонов, стойкостью к условиям среды эксплуатации и химической чистке, что является важным требованием к ковровой ткани.

Требуется целая серия научных поисков прежде, чем дать народным умельцам завершенную технологию добычи и использования в ковроткачестве растительных красителей.

Несмотря на то, что химия синтетических красителей достигла больших успехов в области получения красителей разнообразных цветов, растительные красители имеют, и будут иметь громадное значение в тех видах производства, где синтетические красители не могут их заменить, т.к. не обладают соответствующими свойствами.

Все указанные выше обстоятельства ставят проблему дальнейшего изучения растительных красителей, разработки обоснованной технологии их использования.

Наиболее важные красительсодержащие растения в Республике Дагестан — марена, кермек, тамарикс и другие в настоящее время превратились в сорняки рисовых полей. Во времена весенней и осенней вспашки их выкорчевывают и удаляют с полей как ненужные растения. Между тем наши предварительные опыты показывают, что только красители из корней кермека дают на шерстяном волокне четыре насыщенных цветабежевый, горчичный, коричневый, зеленый. Корни марены в зависимости от протравы и рН среды крашения дают разные оттенки красного цвета.

Для организации промышленной добычи растительных красителей и дубителей требуется научно-обоснованная технология их производства и использования.

Нель работы состоит в экспериментальном изучении строения и свойств растительных красителей Республики Дагестан, разработке способов их извлечения и использования в ковровом производстве. В работе решены следующие задачи:

— изучено место и роль растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении дагестанских ковров;

— проведено исследование химического состава, строения и красящих свойств растительных красителей — марены красильной, рододендрона кавказского и некоторых других растений, запасы сырья, для производства которых в Дагестане имеются достаточно большие;

— проведены спектрофотометрические анализы растительных красителей растений девясила, крушины, марены, рододендрона, кермека и тамарикса;

— изучено влияние рН-среды и вида протравы на образование окраски различных цветов при крашении ковровой пряжи растительными красителями, исследована кинетика истощения красильных ванн;

— проведена оценка устойчивости окраски растительными красителями на шерсти к мокрым обработкам, трению и свету;

— разработана рецептура колорирования ковровой шерстяной пряжи растительными красителями.

Общая характеристика объектов и методов исследования. В качестве объектов исследования в работе использованы суровая шерстяная пряжа, растительное сырье (корни марены красильной, кермека, девясила, древесина тамарикса и крушины, листья рододендрона кавказского), химические протравы (алюмокалиевые квасцы, бихромат калия, сульфат железа (III), сульфат меди).

Экспериментальные исследования проводили с применением современных методов физико-химического анализа: спектрофотометрии, инструментальных методов определения колористических показателей окраски.

Определение устойчивости окрасок к физико-химическим воздействиям и физико-механических характеристик текстильных волокон осуществляли по методикам предусмотренным государственными стандартами.

Научная новизна работы. Впервые проведено исследование спектральных, колористических свойств и устойчивости окраски растительными красителями из корней кермека, листьев рододендрона и древесины тамарикса.

Установлено, что цвета, оттенки и устойчивость окраски шерстяной пряжи при крашении растительными красителями определяются видом протравы и рН-среды обработки.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные экспериментальные данные и разработанная на их основе технология крашения ковровой пряжи, позволяет резко поднять качество дагестанских ковров, увеличить их экспорт и рационально использовать как овечью шерсть, так и «красильные» растения.

Разработана технология получения наиболее применяемых в ковровом производстве цветов — желтого, коричневого, зеленого и черного из корней кермека, запасы которого в РД наиболее велики.

Автор защищает:

— теоретическое обоснование роли растительных красителей в орнаментально-колористическом оформлении дагестанских ковров;

— практическую разработку эффективной технологии извлечения растительных красителей;

— экспериментальное обоснование эффективных красящих свойств растительных красителей — марены, рододендрона, кермека, крушины, девясила, тамарикса по отношению к ковровой шерстяной пряже;

— спектрофотометрический анализ растительных красителей.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на:

— Всероссийских научно-технических конференциях «Новые химические технологии: производство и применение» — г. Пенза, 1999 г., 2000 г., 2001 г.;

— Всероссийской научной конференции с международным участием «Актуальные проблемы химической науки и образования» — г. Махачкала, 1999 г.;

— XXXVIII юбилейной научной конференции, г. Воронеж, 1999 г;

— Всероссийской научно-практической конференции «Химия в технологии и медицине» — г. Махачкала, 2001 г.;

— Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и перспективы российской экономики», г. Пенза, 2002 г.

— Общероссийской научно-практической конференции «Горные регионы России: стратегия развития в XXI веке «, г. Махачкала, ДНЦ, 2002 г.;

— Региональной научно-практической конференции «Совершенствование технологических процессов пищевой и легкой индустрии», г. Махачкала, 2005 г.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

Возникновение ковроткачества можно отнести к тому историческому периоду, когда человек научился изготовлять пряжу и вырабатывать из нее ткани. О древности культуры ковроткачества свидетельствуют памятники глубокой старины — ковры, хранящиеся в музеях, коллекциях, художественных фондах, а также записи историков и географов.

Согласно этим сведениям, изготовление ворсовых ковров было широко развито в Средней Азии и Китае. Самый старинный ворсовый ковер (V в. до н. э.) был найден в 1949 г. профессором Руденко Н. П. при раскопках пятого Пазарыкского кургана в высокогорном Алтае. Несмотря на то, что ковер пролежал около 2500 лет во льдах, он оказался почти неповрежденным. Пазарыкский ковер не является продуктом первоначально возникшего искусства ковроделия. В древней литературе [1, 2, 3] упоминается, что Александр Македонский при вскрытии гробницы Кира в Пазаргерде нашел на полу ковры. Кир — основатель династии Ахменидовцарствовал в V—VI вв. до н. э. Следовательно, эти ковры имели более ранний возраст, чем позарыкский ковер. Начало возникновения ткачества относится к периоду второго общественного разделения труда. В частности, в начале и середине III тысячелетия в Двуречье, Египте и на Иранском нагорье широко было развито ремесленное производство — ткацкое, литейное, гончарное [4, 5]. Вавилоняне и ассирийцы были известны как искусные ковровые мастера. Из Ниневии (Ассирии) до нас дошли барельефы на мраморных плитах, по которым можно судить о характере ковровых рисунков с орнаментом в виде цветов лотоса, розеток, других мелких мотивов. В Парфянском государстве искусство ковроделия было известно уже во II—III вв. до н. э., это подтверждают раскопки, проводившиеся в г. Ашхабаде [2, 7]. В Александрии в II—III вв. до н. э. вырабатывали ворсовые ковры, которые высоко ценились и ввозились в Грецию, а в более позднее время — и в Россию.

Арабские географы и историки свидетельствуют о том, что искусство ковроделия было развито во многих странах: Иране, Армении, Индии. Оживленные торговые отношения европейских стран с Востоком отражались на характере европейского прикладного искусства Х1У-ХУ вв. В памятниках декоративного искусства тех лет сильно сказалось влияние восточной культуры [8, 9].

В Голландии ручное ковроткачество существовало издавна. Ковровые мастерские вырабатывали ворсовые ковры по рисункам и в колористике восточных ковров.

Во Франции уже в XV в. в Париже была создана гильдия ковровых шпалерных мастеров. В 1640 г. началось производство ворсовых ковров с цветочным орнаментом в Лувре.

В Англии искусство вязания и ткачества ковров было ввезено в XVI в. купцами-мореплавателями, которые, возвращаясь из далеких путешествий, привозили на родину кавказские и иранские ковры. [4, 10].

В России с 1607 г. существовали мастерские в Москве, которые вырабатывали шпалеры. Известно, что шелковые ковры с золотыми и серебряными нитями украшали приемные покои Московских палат Большого Кремлевского дворца, Грановитой и Оружейной палат. [5].

По мере того, как развивались связи России с народами Кавказа и Средней Азии (ХУП-Х1Х вв.), все большое значение приобретали для ввоза в Россию и экспорта за границу художественные изделия этих народов, особенно ковры, которые в это время пользовались всемирной известностью.

Возникновение и развитие ковроделия в Дагестане связано с историческим прошлым народов Северного Кавказа, их экономико-географическим положением. Через Дербент по берегу Каспийского моря в течение многих веков проходил путь, связывающий европейские страны с Востоком. Торговля народов Дагестана с Россией, странами Закавказья способствовали развитию народных промыслов [11].

В Дагестане многие десятки тысяч горянок владеют искусством изготовления ковров. Не только в отдельных селениях, но часто в целых районах (например, в Табасаранском, Хивском, Курахском, Дербентском) почти все женщины умеют ткать ковры. Таким массовым, всенародным искусство ковроделия в Дагестане стало не сразу. Оно складывалось и развивалось на протяжении многих веков. Ковровые изделия не только удовлетворяли эстетические запросы населения, но и благодаря малой теплопроводности, мягкости, прочности и легкости широко применялись в быту. Коврами утепляли каменное с земляным полом жилище горца, заменяли мебель и стенные шкафыковровые изделия — сумки, переметные сумы, вьючные мешки — использовались при перевозках по узким горным тропам — единственным путям сообщения до начала прошлого века [12]. Возникновение ковроткачества обусловлено также и развитием овцеводства.

Археологические раскопки показывают, что овцеводство на территории Дагестана было распространено еще во II тысячелетии до н. э. Греческий историк Геродот, живший еще в V веке до нашей эры, указывал, что населению западного побережья Гирканского (Каспийского) моря известны не только приемы изготовления шерстяных тканей, но и способы их окраски. Особенно славились красители, добываемые в Дербенте из корня марены, различных трав, листьев деревьев и кустарников. Эти красители давали насыщенные тона при окраске шерсти, а в недрах гор имелись химические вещества, закрепляющие окраску пряжи: алюминиевые квасцы, железный купорос и другие [12, 13].

Развитию ковроткачества в значительной мере способствовали и некоторые особенности экономики горцев. Малоземельное положение основной массы крестьян лишало их прожиточного минимума. Поэтому значительная часть крестьянства была вынуждена в поисках заработка заняться определенным ремеслом. На развитие ковроткачества оказывал влияние характер женского труда на сельскохозяйственных работах. Оставаясь свободной в течение 9−10 месяцев от этих работ, горянка имела возможность больше уделять внимание ковроделию. В качестве домашних ремесел узорное ткачество и ковроделие существовали очень давно, о чем свидетельствуют упоминания древнегреческих и арабских авторов. Производство ковров на продажу возникло в Дагестане в феодальное время, но особенно расширилось с развитием капитализма в России, когда расслоение деревни вело к массовому обнищанию сельского населения, и когда все новые и новые тысячи жителей вынуждены были искать дополнительных заработков в отходничестве или в кустарных промыслах [14]. Исследователи также считают, что возникновению производства ковров на Кавказе предшествовало войлочное производство. Затем в обиходе появляются безворсовые однотонные, а позднее и цветные ковры. Появление ворсовых ковров может быть отнесено к сравнительно позднему периоду ковроделия. Наиболее интенсивно ковроткачество развито в Южном Дагестане. Наряду с ворсовыми коврами здесь изготавливают своеобразные гладкие безворсовые ковры — сумахи, различного рода мелкие ковровые изделия. Ворсовые ковры ручной выработки, сотканные в Дагестане, пользуются огромным спросом в мире. В настоящее время возрождение прославленного дагестанского ковроткачества может быть успешно осуществлено, возвращаясь к растительным красителям.

выводы.

1. На основе обобщения литературных источников и изучения народного опыта Республики Дагестан по использованию растительных красителей в ковроткачестве выявлено более 110 видов растительных' красителей, из которых выделены наиболее ценные виды для изучения и практического применения.

2. Проведен анализ влияния минеральных протрав на крашение шерстяной пряжи растительными красителями. Исследования показали, что на цвет и оттенок большое влияние оказывают не только вид протравы, но и последовательность обработки протравами, в зависимости от которых могут образовываться комплексные соединения различного строения.

3. Исследована кинетика истощения красильных ванн при крашении шерстяной пряжи путем анализа проб красильных растворов на разных этапах крашения. Выявлено, что истощение, а следовательно, сорбция флавоноидов (компонентов растительных красителей) происходитв течение 60 минут сорбция приближается к равновесию.

4. Экспериментально подтверждена возможность воспроизводства цвета. Зафиксировано, что несмотря на некоторые цветовые различия между исследуемыми образцами пряжи и образцом — сравнения, визуально не наблюдается степень разнооттеночности.

5. Оценено качество окраски шерстяной ковровой пряжи, полученной по предлагаемой технологии, растительными красителями. Определено влияние условий крашения на физико-механические свойства шерстяного волокна. Полученные данные подтверждают, что в целом прочностные показатели окрашенного образца с протравой и без нее не имеют больших отклонений от показателей неокрашенного образца.

6. Концентрация протравы оказывает влияние на спектральные свойства окраски шерстяной пряжи. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при увеличении концентрации протравы происходит изменение светлоты и чистоты окрасок — они становятся более темными, но менее насыщенными. Рекомендуемые концентрации протрав позволяют свести их к минимуму, что облегчает проблему очистки и утилизации сточных вод.

7. Путем спектрофотометрического анализа изучено строение и свойства основных видов растительных красителей, получаемых из корней марены красильной, кермека, девясила, древесины тамарикса, листьев рододендрона кавказского золотистого и коры крушины ольховидной. Установлено, что все экстрагируемые из растений растворы представляют собой сложный комплекс индивидуальных окрашенных веществ, способных по-разному сорбироваться шерстью и образовывать сложные комплексы с протравами.

8. Учитывая, что значительная часть производимого в мире полиамидного волокна используется для производства напольных покрытий, а ковровые изделия из натурального шелка составляют элитную группу, требующую особого подхода к ее колорированию, показана возможность крашения текстильных материалов из полиамидных волокон и натурального шелка экстрактом из корней марены красильной. Цветовые характеристики данных образцов показали, что наибольшие цветовые различия имеют образцы при использовании хромовой протравы для шелка и железной протравы для полиамида.

9. Экспериментально обосновано, что при колорировании растительными красителями рН среды играет важную роль, определяет степень истощения красильной ванны, ровноту и устойчивость окраски. Выявлено, что для обеспечения равномерности окраски и для снижения риска деструкции шерстяного волокна, крашение ковровой пряжи лучше проводить при температуре ниже кипения в слабокислой или слабощелочной средах.

Ю.Проведена сравнительная характеристика затрат по технологии использования синтетических и растительных красителей для колорирования ковровых текстильных материалов. Статистические данные показывают, что высокая цена на ковры ручного производства с использованием растительных красителей не является ограничением для их реализации на мировом рынке.

11.Обоснована целесообразность использования результатов исследования при создании экспериментального участка для малого предприятия по производству ковров, используя разработанные в диссертации технологические режимы и рецептуры колорирования ковровой пряжи растительными красителями.