II Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИЗ ЧЕГО СОСТОЯТ КРАСКИ
Трапани Д.С.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Краски широко используется в творческой и бытовой деятельности людей, но мало кто знает из чего они состоят. Они нам необходимы, поэтому они и популярны даже на международном уровне.

С 2001 году день 23 ноября был провозглашен Международным днем акварели1.

Для России великим этапом развития краски стали реформы Петра I . Он открыл первые заводы по созданию красок в России и качество их было превосходным. Краски требовались повсюду — для окраски тканей, оружия, кораблей, в типографиях, строительства и живописи. Петр I издал указ в котором: «Соизволяется всем и каждому дается воля, кокаво б чина и достоинства ни был, во всех местах, как на собственных, так и на чужих землях — искать, копать, плавить, варить и чистить всякие металлы: сиречь, злато, серебро, медь, олово, свинец, железо, також и минералов, яко селитра, сера, купорос, квасцы и всяких красок потребные земли и каменья...»2

Чтобы определить актуальность работы, мне надо было проверить знания людей о составе красок. Если они все знают, то зачем мне это исследовать и рассказывать?

Для этого я провел социологический опрос среди детей моего возраста (8-10 лет) и взрослых. (Приложение 1).

Среди взрослых были учителя школы, в которой я учусь и преподаватели театральной студии, в которой я занимаюсь, а также знакомые моей семьи владеющие разными профессиями. В анкете опроса я указал 39 элементов, которые могут входить в состав краски. Затем я раздал анкеты и попросил указать все вещества и элементы из написанных мной, которые могут входить в состав краски по мнению конкретного человека. Всего в опросе участвовали 27 школьников и 20 взрослых. Полученные результаты показали, что ни один человек не отметил все перечисленные элементы! Большинство отметило только треть веществ из перечисленных мной. А ведь они все могут входить в состав разных красок. Из этого я сделал вывод, что большинство людей не имеет полного представления о составе красок.

Потому я считаю, что мое исследование поможет многим расширить свои познания в области красок и понимать - какие краски где и как лучше использовать в зависимости от их состава, а также позволит приготовить экологически чистые краски самостоятельно.

Проблема: красок разных по качеству и структуре много, но не все они безопасны.

Предмет исследования: краски для рисования

Объект исследования: состав красок

Разработанность исследуемой проблемы. В основу своего исследования я положил свой жизненный опыт.

Я часто в своей жизненной деятельности использую краски — рисую ими, красим с родителями стены, красим одежду, красим пищевые продукты (торт, пасхальные яйца)

А что входит в состав этих красок? Почему одними мы рисуем пальцами, другими кистями в альбомах, а третьи используем на продуктах, которые потом едим? И этот список можно продолжать очень долго.

Я предположил, что разница в том, как можно использовать все эти краски, таится в их составе. И тогда я решил провести исследование на тему «Из чего состоят краски?»

Гипотеза - краски можно изготовить самим, но они будут отличаться от промышленных.

Цель работы - изучить состав промышленных красок и красок, приготовленных в домашних условиях.

Задачи:

1. Изучить историю возникновения краски

2. Узнать из чего и как делали и делают краски

3. Изготовить краски в домашних условиях

4. Подготовить рисунки полученными мной и промышленными красками

5. Сравнить домашние и промышленные краски

Методы исследования:

1. Опрос на знание состава краски

2. Изучение научных данных

3. Анализ состава красок

4. Опыты по созданию краски и использования разных красок

5. Сравнение результатов.

Характеристика исследования. Работа относится к теоретическим и практическим исследованиям.

Полученные результаты:

1. Изучена история возникновения и развития состава красок.

2. Проведены опыты создания красок для рисования в домашних условия и их использование.

3. Сделал сравнительную характеристику красок для рисования домашнего и промышленного производства.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Краткое определение краски в настоящее время звучит так - это общее название для группы цветных красящих веществ, предназначенных для непосредственного использования в той или иной сфере быта.3

Материал, служащий для придания какого-нибудь цвета предметам или для живописи4.

2.1. История появления и развития красок.

Издавна человек использует в своем творчестве краски. Свидетельством этому служат экспонаты древней живописи в музеях и наскальные рисунки, сохранившиеся в некоторых пещерах. А вот как создавали люди эти рисунки? С поиска ответа на этот вопрос я и начал свое исследование.

2.2. Древность.

Обратившись к разным справочным, историческим и энциклопедическим источникам, я выяснил, что история красок началась еще у каменном веке. Первым художником стал пещерный человек. Символические знаки оставались на гальках и в пещерах, обнаруженных на территории Швейцарии, Германии и Франции, а также в некоторых районах Испании. Самые древние памятники искусства в Северной Европе были найдены на территории нынешней Норвегии. Как правило, это были петроглифы, высеченные художниками на крупных гранитных камнях и скалах.

На некоторых петроглифах сохранилась часть краски, но в большинстве случаев верхний слой — самый яркий — был разрушен под воздействием климата. Художники того времени пользовались не только черной, но и красной и желтой краской. Чтобы получить краску, они растирали в порошок разные минералы, такие как гематит, глина, окись марганца, охру и древесный уголь. Так получали красители. Затем эти красители смешивали со связующими веществами. В роли таких веществ выступали вода, древесная смола или животный жир. Потом эта краска наносилась на стены руками, палочками или кисточками из шерсти животных. Вероятно, художники выдували цветные порошки на влажную стену при помощи отверстий в костях животных. Затем краска застывала и на многие тысячелетия могла сохранять свой цвет, что подтверждают дошедшие до наших времен примеры. На данный момент археологам удалось открыть множество пещер с росписями того времени.

Помимо красок из минераловв древности широко применялись краски растительного и животного происхождения. Они обладали большим количеством оттенков, но оказались менее долговечны. В качестве растительных красителей использовались соки разных растений и ягод.

Таким образом, изначально, краска определяется как материал, состоящий из красителя и связующего веществ. С помощью которого можно наносить на различные поверхности изображения и менять цвет поверхности.

2.3.Эпоха средневековья и Новое время.

По мере развития человека, развивался и состав краски. В качестве красителей люди пробовали все новые и новые вещества. Например, отвары луковой шелухи, коры грецких орехов и коры дубы давали коричневую краску. Кора барбариса и ольхи — желтую, красную краску получали из многих ягод. Ярко синюю краску получали из ляписа, а пурпурную — из раковин средиземноморских улиток. Краску готовили немного и потому она была очень дорогой. К сожалению, использование некоторых веществ оказывалось неблагоприятным для людей. Например, использовались вещества, которые делали краску ядовитой — мышьяк, свинец, окись меди. Такой краской считалась изумрудная потому, что в ее состав входили уксус, мышьяк и окись меди. В качестве связующих веществ люди начинают использовать мед, яйца, молочный белок и другие вещества, используемые ими в быту. Все это происходило в небольших помещениях, в основном прямо в жилых домах смельчаков-краскоделов.

В это время большой популярностью начинает пользоваться живопись, которая выполняется на стенах и потолках зданий и других сооружений. Сначала это делают водными красками по сырой штукатурке — фреске. В состав водных красок входили красящие вещества - пигменты и вода. В Италии до начала XVI века по высохшей «чистой фреске» прописывали детали темперой. В состав темперы к красителю и воде добавляли яичный желток или целое куриное яйцо.

Религиозные нововведения по-особому относились к живописи. В начале XIII века церковные алтари украсили иконы и образа, на фоне которых велись богослужения. Для создания икон начали вводить в состав красок различные масла, жиры, все новые и новые вещества для получения новых цветов и их оттенков. Стали пытаться найти вещества, которые смогут смягчать краску, закреплять ее на холсте. Так развитие иконописи и живописи этого периода способствует важнейшему открытию - масляным краскам. Растертые с растительным маслом пигменты ярче темперы, использовать их можно дольше, потому что масло не сохло так быстро как яйцо. И если писать темперой и создавать фрески надо было быстро, то масляными красками можно было накладывать слои друг на друга. Создавая разные оттенки, переливы и не боясь того, что краска быстро засохнет в момент рисования. Связующим веществом для масляной краски является, конечно, масло. Но не всякое, а только такое, которое при высыхании образует прочную прозрачную пленку, не дает трещин и не течет. Лучшим маслом для живописи считается льняное – его отжимают из семян льна, а затем очищают и фильтруют. В Италии в эпоху Возрождения часто использовали ореховое масло.

Благодаря этим компонентам древние иконы с тысячелетней историей сохранили сочность и свежесть красок. Вот что о характере материалов, которые применяли иконописцы прошлого говорит ведущий реставратор ВХНРЦ им. Грабаря А.Н.Овчинников: «Если сравнивать под микроскопом структуру и оптические свойства пигментов, применяемых в современной живописи, с минеральными пигментами древних художников-иконописцев, разница становится очевидной. В состав пигментов, употребляемых древними художниками, обязательно примешивались пигменты, состоящие из прозрачных цветных кристаллов,- киноварь, аурипигмент, лазурит и др., имеющие блестящую стекловидную поверхность, активно отражающую свет. Если в первом случае художник удовлетворяется внешней взаимосвязью пигментов, т.е. цветовым совпадением с явлениями природы (натуры) или декоративными комбинациями, то в иконописи в подборе соотношений пигментов видно мистическое понимание элементов, составляющих колорит живописи, желание обозначить каждым минералом стихии мироздания – огонь, воду, землю и воздух»

В России вообще принято историю красок изучать по иконам. Наиболее ранними красками в иконописном и рукописном деле XI - XIII веках были различные охры и сажи — «чернило копчёное», голубая лазурь и киноварь, зелёные яри, получаемые из меди, белила, которые готовили из свинца, «творёное» золото.

Во времена Андрея Рублёва в распоряжении художников имелось всего 30-40 наименований красок и многие из них были близки по химическому составу и цвету. С той поры художники стремились рисовать масляными красками.

К сожалению, тогдашнюю краску хранить долго было нельзя. Потому ее создавали маленькими порциями и продавали очень дорого или меняли на что-то ценное.

2.3.В Эпоху Просвещения, со стремительным развитием искусства произошло зарождение химической науки. Великое открытие Д. Менделеевым таблицы химических элементов, послужило толчком к стремительному развитию и в создании красок. Их стало изготавливать легче, быстрее и качественнее. В XVIII в. в Европе возникает первая фабрика по производству красок.

Для нашей страны великим этапом развития краски стали реформы Петра I . Он открыл первые заводы по созданию красок в России и качество их было превосходным. Краски требовались повсюду — для окраски тканей, оружия, кораблей, в типографиях, строительства и живописи. Петр I издал указ в котором: «Соизволяется всем и каждому дается воля, кокаво б чина и достоинства ни был, во всех местах, как на собственных, так и на чужих землях — искать, копать, плавить, варить и чистить всякие металлы: сиречь, злато, серебро, медь, олово, свинец, железо, також и минералов, яко селитра, сера, купорос, квасцы и всяких красок потребные земли и каменья...»5

После этого стали открываться один за другим красочные заводы и фабрики.

Российские заводчики не теряли интерес и к краскам растительного происхождения. Очень популярна у фабрикантов была марена, которая выращивалась на Кавказе. Из красок животного происхождения в России наибольшей популярностью пользовалась краска, называемая кошениль. В России ее изготавливали из мельчайшего насекомого и называлась червец.

2.4.Современность.

В наше же время, производство красок происходит на огромных заводах и фабриках, в промышленных масштабах, с применением как растительных, животных и минеральных ингредиентов, так и огромного количества химических составляющих. Сегодня при производстве красок используются многие пигменты, полученные искусственным путем. Например, вместо того же ультрамарина из дорогого минерала ляпис-лазури, получают синтетический «ультрамарин». К началу XX в. было получено более 1200 синтетических органических красителей. К сожалению, производство этих веществ сильно загрязняет окружающую среду и делает краски небезопасными в использовании. Поэтому ученые стараются усовершенствовать технологии изготовления в сторону экологичности и безопасности.

Состав современных красок сложный. Помимо красящего пигмента и плёнкообразующего вещества в состав краскимогут входить растворители, разбавители и другие вспомогательные компоненты, которые принято называть наполнители.

Сейчас видов красок очень много. Я изучил составы самых популярных и известных красок. В темпере вместо смеси желтка теперь используют водорастворимую эмульсию, казеин или ПВА (синтетическая поливинилацетатная смола). Они быстро сохнут и сохраняются на века в отличии от древних красок. Акварель, теперь делают не только на основе меда, сахара и глицерина, но и с использованием различных смол как природных, так и химических. Кроме того, в акварель обязательно включат антисептик, вроде фенола или другого спирта. Гуашь по своему составу очень близка к акварельным краскам, в ней тоже пигмент замешан на водорастворимой клеевой основе. Но в цвета добавляют белила и краска становится плотнее, более вязкой. Когда она высыхает она производит впечатление бархатной поверхности. Масляные краски делают используя льняное масло, алкидных смолах и сиккативе (растворителе, позволяющем краске быстрее высыхать). Они не меняют цвет при высыхании и цвет получается очень глубокий и красивый. Можно сделать вывод, что современные технологии значительно расширили как линейку красок, так и палитру цвета. Но, по-прежнему, минеральные и органические пигменты составляют основу самых качественных красок и дорогих красок.

2.5.Состав краски

Так, изучив из чего появилась краска и как развивался и совершенствовался ее состав, сейчас выделяются такие необходимые компоненты любой краски:

1. Пигменты — это вещества непрозрачные, придающие цвет. Иначе говоря — красители. Бывают биологические (из растений), животные (из насекомых, малюсков и пр.) и минеральные (из твердых пород). От того какой используется пигмент зависит цвет краски, ее устойчивость к воздействию внешних факторов. Из одного и того же пигмента можно получить разные по составу краски: масляную, темперу, акварель, гуашь.

2. Связующие — вещество, создающее основу, образующее пленку и целостность смеси (вода, масла, эфиры, клеи животного и растительного происхождения, смолы, полимеры и т.д.). Они связывают в первую очередь пигменты и наполнители, образуют при нанесении прочную пленку.

3. Растворители - это химические составы (жидкости), применяемые для придания краске необходимой консистенции, чтобы она не была очень густой и вязкой и ее легче было наносить на поверхность. К растворителям относятся жидкости, состоящие из одного или более компонентов, которые способна растворять связующее при отсутствии химической реакции. Какой растворитель выбрать в конкретном случае зависит от того, какое в составе краски используется связующее вещество. Растворителями могут быть вода, масла, спирты, кетоны, эфиры, бензин, ацетон, скипидар, уайт-спирит и др.

4. Наполнители - вещества, добавляемые к основному составу для изменения свойств, увеличения объемы или удешевления краски (древесная мука, древесные опилки, шелуха зерновых, хлопковые очёсы, хлопок, бумага и т.д.)

2.6.Создание краски в домашних условиях.

2.6.1. Опыты по созданию краски.

Чтобы проверить свою гипотезу и убедиться в этом, я провел несколько опытов.

Изучив состав красок и как ее получали ранее и теперь, я решил попробовать сделать краску дома почти как древний человек — используя натуральные пигменты и натуральные связующие.

В качестве пигментов для своих опытов я взял уголь, глину, мел и хну. (Приложение 2)

Все их перетер на обычной терке, просеял через сито и затем соединил с разными связующими. В качестве связующих я по очереди добавлял к каждому веществу-пигменту воду, яйцо и масло. При разных соединениях у меня получались и разные результаты. Все они отличались по цвету и структуре. Обладали разными качествами. В одних случаях краска получалась однородно, а в других — нет, когда жидкой, а когда вязкой. Следует заметить, что при соединении с водой все краски получились более жидкими, чем в соединении с яйцом и маслом. Сравнить по назначению эти краски можно, например, с акварелью.

По результатам анализ и сравнения, полученных соединений, я составил сводную таблицу. (Приложение 3)

После этого я провел более сложный опыт. Я смешал 1 пигмент — основу — муку, с наполнителем — солью, и с двумя связующими — маслом и водой. Все хорошо размешал и получил замечательную однородную белую краску!

На этом я решил не останавливаться, разлил полученную краску в семь стаканчиков и в каждый добавил разный покупной краситель на растительной основе. Получились семь красивых радужных красок, цвета которых соответствовали добавленным красителям.

Таким образом у меня получились экологически чистые и безопасные для использования краски, которые могут сравниться с покупными пальчиковыми красками или гуашью.

2.6.2. Сравнение результатов домашней и промышленной красок

Для сравнения полученных красок с промышленными, я сделал рисунки с помощью тех и других красок. (Приложение 4)

Красками из первого эксперимента я нарисовал «дерево», для него я взял краски на основе хны и глины, и «петушок», здесь я использовал краски на основе мела и угля. Для примера краски промышленного производства я взял акварель медовую и нарисовал аналогичного «петушка». Затем изучил и сравнил полученные рисунки. Вывод моего сравнения состоит в том, что приготовленные мной дома краски имеют более естественные не яркие цвета и плохо наносятся на поверхность. А при высыхании домашние краски на основе масла оставили масляные следы на рисунке. Покупная же акварель — наносилась легко, имеет более насыщенные цвета с ярко выраженными цветовыми качествами и не оставляет посторонних следов на рисунке.

Краску, полученную мной дома с более сложным составом, я сравнил на практике с пальчиковыми красками. Своими красками я сделал два рисунка - «цветы» и «ладошки» и сравнил их с рисунком, который сделал мой брат покупными пальчиковыми красками. В этом случае, мои краски наносились также легко, как и покупные, создали при высыхании бархатистую поверхность и не оставили никаких посторонних следов. Высохли мои краски гораздо быстрее покупных пальчиковых. Но цвета у моей краски оказались немного тускловатыми, а у покупных — яркие и сочные.

На основании своих опытов я сделал вывод, что созданные мной краски в домашних условиях могут использоваться в жизни, но имеют ряд отличий от красок, сделанных на заводе. Результаты сравнения я отразил в отдельной таблице. (Приложение 3)

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.ВЫВОДЫ.

Итак, в ходе своего исследования мне удалось прийти к таким выводам:

1. Краски появились вместе с появлением человека, в глубокой древности.

Состав красок совершенствовался вместе с развитием общества, науки, культуры и искусства,

2. Основа красок состоит из компонентов, используемых изначально — пигменты и связующее, а теперь еще и растворители, и наполнители.

Каждый компонент по-своему влияет на свойства краски.

3. В домашних условиях можно приготовить краски из натуральных компонентов, как в старину.

4.Я выполнил рисунки домашними и промышленными красками. Сделал сравнительную характеристику.

5. Краски, приготовленные в домашних условиях будут отличаться от современных красок, выпускаемых промышленным путем.

Область применения: мое исследование поможет многим расширить свои познания в области красок и поможет понять - какие краски, где и как лучше использовать их в зависимости от состава.

Моя гипотеза о том, что краски можно изготовить самим, но они будут отличаться от промышленных, подтвердилась.

На этом мое нынешнее исследование красок не заканчивается. Я думаю продолжить изучать эту тему и в следующий раз попробовать изготовить дома уже более сложную, масляную краску и исследовать ее.

4. Список литературы и другие источники.

Печатные издания

2. Большая серия знаний. Химия /Коллектив авторов, Издательство: ООО «Издательство Мир книги», 2006 г. Москва, 128 с.

3. Большая серия знаний . Чудеса света/Редактор: Зыкова Т., Издательство: ООО «Издательство Мир книги», Редактор: Медведская О., 2006 г. Москва, 128 с.

4. Большая серия знаний. Древний мир. Средневековье./Составитель Цирульников А.М.., Издательство: ООО «Издательство Мир книги», 2005 г. Москва, 128 с

5. Большая серия знаний. Новая и Новейшая история../Составитель Цирульников А.М.., Издательство: ООО «Издательство Мир книги», 2006 г. Москва, 128 с

6. Современная детская энциклопедия/Издательство: Махаон, 2010 г. Москва, 256 с.

Интернет-ресурсы

7."Свободная энциклопедия", www.ru.wikipedia.org

8. Информационный сайт современных словарей и энциклопедий http://dic.academic.ru/

9. Натуральные пигменты. Пигменты и материалы для художников. http://natpigments.com/articles/proizvodstvo-i-primenenie-krasok-na-rusi

10. Детям о живописи. http://www.art-urok.ru/kraski.htm

11. Древняя живопись.рф http://xn----ctbbffiob4boldx8mmba.xn--p1ai/

12. История Мирового искусства http://www.worldarthistory.com/

13. Информационный портал http://www.kristallikov.net/page32.html

14. Поисковая система Google https://www.google.ru

Музеи

1. Государственная Третьяковская галерея. г. Москва, Лаврушинский переулок, 10

Приложение 1

Анкета опроса

Вопрос : Как вы думаете, какие из этих веществ входят в состав красок?

Отметьте V все, что по вашему мнению может входить в состав красок.

уголь

 

казеин

 

свекла

 

глина

 

глицерин

 

лук

 

земля

 

сахар

 

морковь

 

малахит

 

смола

 

шпинат

 

лазурит

 

охры

 

кофе

 

мел

 

киноварь

 

хна

 

вода

 

марганец

 

мука

 

клей

 

медь

 

соль

 

масло

 

хром

 

тальк

 

яйцо

 

лак

 

мыло

 

мед

 

скипидар

 

желатин

 

воск

 

железо

 

крахмал

 

спирт

 

цинк

 

эфиры

 

Результаты опроса:

В опросе приняли участие 27 школьников (от 7 до 10 лет) и 20 взрослых (от 30 до 60 лет).

Количество отмеченнных веществ

Школьники

Взрослые

Всего

от 0-13 веществ

23

9

32

от 0-26 веществ

4

6

10

от 0-39 веществ

 

5

5

Приложение 2

Результаты приготовление краски в домашних условиях

Сырье (Пигмент)

Связующее вещество

Консистенция

Цвет

Глина

Вода

Жидкая, однородная

Светло-оливковый

Яйцо

Вязкая, тягучая, неоднородная

Темно-оливковый

Масло

Густая, неоднородная

Болотный

Хна

Вода

Жидкая, неонородная

Красно-рыжий

Яйцо

Густая, неоднородная

коричневый

Масло

Жидкая, однородная

Темно-болотный

Мел

Вода

Жидкая, однородная

Бело-серый

Яйцо

Вязкая, однородная

Бело-желтый

Масло

Густая, однородная

Бело-желтый

Уголь

Вода

Жидкая

Черный

Яйцо

Густая, однородная

Черный

Масло

Вязкая, однородная

Черный

Приложение 3

Сравнение результатов

Моя краска

Преимущества

Недостатки

Экологически чистая

Трудоемкое приготовление

Естественные цвета

Сложно сохранить

Дешевая

Плохо наносится

Промышленная краска

Преимущества

Недостатки

Яркие, насыщенные цвета

Химический состав

Легко наносится

Дорогая

Большая вариативность по составу и цвету

 

Приложение 4

1

https://ru.wikipedia.org/wiki/Акварель

2

Цитата из http://natpigments.com/articles/proizvodstvo-i-primenenie-krasok-na-rusi)

3

Википедия

4

Д.Н. Ушаков. Большой толковый словарь современного русского языка

5

Цитата из http://natpigments.com/articles/proizvodstvo-i-primenenie-krasok-na-rusi)

16