Природные растительные красители разлагаются в природе и загрязняют окружающую среду гораздо меньше, чем синтетические аналоги, но их массовое использование в производстве одежды долгое время сдерживала одна серьезная проблема — краски быстро выцветают при носке, стирке или попадании на солнечный свет. Из-за этого их почти не применяют для пошива функциональной одежды: антибактериальных тканей, материалов, отпугивающих кусающихся насекомых, или изделий, которые должны сохранять внешний вид годами. Недавно исследователи нашли способ устранить этот недостаток, отказавшись от вредных химических добавок, которые раньше были обязательны для закрепления цвета.

 

Почему растительные красители почти не используют в промышленности

Раньше для того чтобы краска не вымывалась из ткани после первой же стирки, мастера использовали протравы — химические вещества, которые связывают молекулы пигмента с волокнами материала. Чаще всего в этой роли выступали металлические соли, которые потом попадали в сточные воды текстильных фабрик и загрязняли экосистемы. Мастера прошлого называли природные пигменты «слишком капризными» для массового производства.

• Быстрое выцветание цвета при контакте с водой или ультрафиолетом;
• Необходимость использовать токсичные металлические протравы для закрепления пигмента;
• Сложность в подборе условий окрашивания для функциональных тканей.

Результаты исследования были опубликованы в профильном научном издании. Авторы работы сосредоточились на поиске замены токсичным компонентам, которая не уступает им по эффективности.

 

В чем особенность нового метода закрепления цвета

Новый метод полностью отказывается от металлических солей в пользу двух природных компонентов: модифицированного хитозана и эллаговой кислоты. Хитозан — это биополимер, который получают из панцирей ракообразных, а эллаговая кислота содержится во множестве растений, включая гранат и орехи.

1. Подготовка раствора из модифицированного хитозана и эллаговой кислоты;
2. Пропитка ткани полученным составом перед нанесением пигмента;
3. Окрашивание в условиях, оптимизированных под тип материала;
4. Финальная обработка паром для закрепления результата.

Молекулы красителя удерживаются на волокнах за счет электростатического притяжения и водородных связей — это химическое взаимодействие стабилизирует цвет, не повреждая структуру ткани навсегда. Исследователям также удалось подобрать оптимальные условия окрашивания: температуру, уровень кислотности и длительность обработки паром. Это позволило увеличить количество пигмента, впитываемого материалом, сохранив при этом его функциональные свойства.

 

Как новый метод показал себя на практике

Основные испытания проводились на антибактериальных тканях, которые чаще всего используют для пошива спортивной одежды или формы для медиков. Ученые проверяли, как новый метод справляется с нагрузками, которые обычно разрушают природные красители.

• После 25 стирок на ткани сохраняется около 70% исходного красителя;
• Устойчивость к воде и ультрафиолету остается высокой даже после многочасового воздействия;
• Антибактериальные свойства материала сохраняются более чем на 90% после повторных стирок.

Новый метод позволяет сохранить функциональные свойства ткани даже после многократных стирок, что раньше было невозможно при использовании природных пигментов.

Для сравнения: при использовании традиционных методов закрепления растительных красок после 10 стирок на ткани остается менее 30% пигмента, а функциональные свойства материала снижаются вдвое. Новый метод не только увеличивает срок службы окрашенной одежды, но и сохраняет её полезные характеристики.

 

Какие преимущества у безметаллового окрашивания

Главное преимущество нового метода — отсутствие токсичных отходов. Металлические протравы, которые раньше были обязательны для закрепления растительных красок, попадали в сточные воды и накапливались в почве, отравляя живые организмы. По оценкам экологов, текстильная промышленность отвечает за 20% загрязнения мировых водоемов именно из-за сброса неочищенных стоков с остатками солей тяжелых металлов.

Вещества, которые используют теперь, полностью разлагаются в природе и не наносят вреда экосистемам. Еще один плюс — универсальность. Метод подходит не только для хлопка, но и для синтетических тканей, которые используют для пошива функциональной одежды. Раньше синтетика плохо впитывала растительные пигменты, но новый состав позволяет закреплять краску и на таких материалах.

 

Когда новая технология выйдет в серию

Пока исследование находится на стадии лабораторных тестов, но авторы работы уже обсуждают сотрудничество с несколькими текстильными фабриками. Основная сложность сейчас — наладить массовое производство модифицированного хитозана, который пока стоит дороже металлических протрав.

Если удастся снизить себестоимость компонентов, новый метод сможет заменить традиционные технологии окрашивания на большинстве предприятий уже в ближайшие пять лет. Это позволит сделать массовую одежду более экологичной, не жертвуя её качеством и долговечностью.

Разработка нового метода закрепления растительных красителей решает сразу две проблемы: делает природные пигменты достаточно прочными для использования в функциональной одежде и устраняет токсичные отходы текстильной промышленности. Это важный шаг к созданию по-настоящему экологичной одежды, которая не теряет внешний вид через пару месяцев носки и не вредит природе при производстве.