Еще с тех пор, как Уильям Перкин получил анилиновый краситель мовеин в 1856 году, и масштабное производство синтетических красителей из каменноугольной смолы только начиналось, начались и споры о том, какие красители лучше: синтетические или натуральные (полученные из растений или насекомых).
У нас часто спрашивают, правда ли, что натуральные красители более органические, или приносят меньше вреда окружающей среде, или безопаснее в использовании, чем синтетические.
Этот текст — краткое (поверьте, сильно сокращенное) изложение дискуссии о плюсах и минусах натуральных красителей в сравнении с наиболее популярными синтетическими красителями (для домашнего использования).
Sir William Henry Perkin (1838-1907 гг.) Уильям Генри Перкин, английский химик, открывший мовеин
Поначалу спорили в основном о стоимости и эффективности, так как людям индустриальной эпохи еще только предстояло озаботиться загрязнением окружающей среды и безопасностью работников. Когда стало очевидным, что некоторые разновидности рака связаны с анилиновым красителями «раннего» типа, их производство и использование были прекращены.
Поскольку люди заинтересовались натуральной и «органической» одеждой и узнали больше о чувствительности к химическим веществам, вырос интерес к натуральному крашению. Многим кажется, что если красители получены из природного сырья, они более безопасны для окружающей среды и здоровья. Однако в действительности натуральные красители часто не более экологичны, чем синтетические.
Многие люди, чьей работой было крашение органических тканей и пряжи, перешли на синтетические красители по причинам, обсуждаемым ниже.
У натуральных красителей много недостатков: они менее стойкие, их труднее применять, у них низкая стойкость к стирке, и большинству из них требуется протрава, чтобы прикрепить молекулы волокна к молекулам красителя, а многие протравы очень токсичны. Некоторые натуральные красители (например, кампешевое дерево — logwood, Haematoxylum campechianum, из которого получают краситель кампеш или синий сандал) сами сильно ядовиты. Листья ревеня, часто используемые как протрава, содержат ядовитую щавелевую кислоту, но при этом стебли можно без опасений класть в пирог.
Стружка кампешевого дерева (logwood), натуральный краситель
Цветовые возможности натуральных красителей также более ограничены, даже если использовать токсичные протравы и модификаторы. Некоторые металлы, такие как хром и олово, ядовиты. Даже медь и железо могут быть опасными при неправильном использовании — они накапливаются в организме и вызывают негативные последствия. Алюминий (сульфат алюминия), самая популярная и наименее токсичная протрава, является раздражителем и может быть опасным при попадании в организм, поэтому и его надо использовать с осторожностью. Всегда надевайте маску, работая с порошками. Храните все вышеперечисленное в местах, недоступных для детей и животных.
Последняя проблема, связанная с использованием натуральных красителей, — это количество используемых воды и тепла. Сначала ткань нужно протравить в одном баке с кипящей водой, пока красящие материалы (растения или насекомые) кипят в другом баке для извлечения собственно красителя. Когда ткань протравлена и краситель готов, ткань надо прокипятить в экстракте красителя. И в конце концов ткань надо промыть, чтобы удалить частички красителя, не закрепившиеся на ткани, и частички растений, которые попали в красящий экстракт, несмотря на фильтрацию. Существуют способы одновременного протравливания и окрашивания, но они дают не такие хорошие результаты и уменьшают расход воды не более, чем на треть. Процесс занимает много времени и требует много энергии по сравнению с окрашиванием реактивными красителями, которым не требуется такого количества воды и долгого нагрева и кипения.
Не подумайте, что нам не нравятся натуральные красители. Наоборот, они обладают своей привлекательной эстетикой и представляют интерес для тех, кто воссоздает старинные костюмы и занимается исторической реконструкцией.
Еще одно достоинство красильных растений — их можно вырастить в собственном саду, это развлечение доступно и любителям крашения, и профессиональным художникам по текстилю. Дети старшего возраста могут проводить интересные эксперименты с натуральными красителями. Окрашивание иного — интересная тема для урока химии.
Шерстяные нитки, окрашенные кислотными красителями
Из всех доступных синтетических красителей самую прочную окраску дают реактивные. Реактивные красители образуют ковалентные связи с молекулами волокна. В ковалентный связях два атома в молекуле имеют общий электрон, они как будто держатся за руки. Когда связь сформирована, получается одна молекула; молекула красителя становится частью молекулы волокна, и удалить ее сможет только отбеливатель или другие вытесняющие цвет химикаты. По этой причине реактивные красители часто используют для детской одежды и одежды для людей с чувствительной кожей, ведь краска, оставшаяся на ткани после тщательной стирки и выполаскивания, очень-очень стойкая. Реактивным MX-красителям для ткани нужны лишь теплая вода (41ºC) и щелочная среда, чтобы прочно связаться с волокном. Они также работают при комнатной температуре (21ºС) и ниже. Сравнительно низкие требования к температуре делают их идеальными красителями для батика и узелковой техники.
Другие реактивные красители требуют горячей воды, следовательно, используется больше энергии, и для батика и узелковой техники их не применяют. Кальцинированная сода создает подходящую для химической реакции щелочную среду. С небольшим нагревом такие красители могут быть использованы в кислой среде для шелка и шерсти. Поскольку эти красители могут производиться более стабильно, чем натуральные, поскольку они ярче натуральных и проще в применении, то они прекрасно подходят для окрашивания больших объемов волокна, одежды, пряжи.
На реактивных красителях остановили свой выбор многие производители органической одежды, желающие разнообразить палитру ярких цветов, потому что по своей стойкости и экономичности они лучше традиционных натуральных. Единственным недостатком MX-красителей холодного типа является то, что иногда для выполаскивая несвязанных с тканью остатков красителя требуется много воды. «Горячие» реактивные красители требуют больше энергии, но меньше воды для полоскания, поэтому они более популярны в коммерческом производстве. Единственный металл, содержащийся в реактивных красителях — это медь, в очень небольшом количестве входящая в состав бирюзового цвета и его смесей. Но к тому времени, когда медь попадает в сточные воды, ее концентрация уже настолько мала, что не оказывает никакого влияния.
Кислотные красители — еще один класс красителей, используемых на протеиновых волокнах. Они называются кислотными, потому что закрепляются на волокне в кислой среде при нужной температуре. Нетоксичный используемый в быту белый уксус или лимонная кислота — все, что, помимо температуры, нужно для фиксации красителя. Кислотные красители образуют водородные связи с молекулами волокна. Эти связи не так прочны, как ковалентные, но все же очень стойки к стирке нейтральными средствами в прохладной или теплой воде.
Считается, что кислотные красители слабо влияют на окружающую среду, потому что, взятые в правильных пропорциях к весу окрашиваемого материала, практически полностью поглощаются им. Это называется исчерпанием красильной ванны.
Поскольку краситель в ванне практически отсутствует, воду можно без опасений утилизировать или даже использовать для разведения краски другого оттенка.
И у синтетических, и у натуральных красителей много достоинств. Важно, начиная проект, понять, как наиболее рациональным способом получить нужный цвет в нужном количестве. Независимо от того, краситель какого типа вы используете, необходимо следовать рекомендациям, касающимся защитной одежды, подходящего оборудования и вентиляции, и хранить все в местах, недоступных для малышей и домашних питомцев.
Статья: Dharma Trading (c).
Перевод с английского Д. Рониной (с).
