Проект “Удивительный мир красок”

Борисова Олеся, 10л, 29.10.21

МАОУ “Школа с УИОП №85” г. Нижний Новгород

Учитель начальных классов Веселова Мария Николаевна

Скачать материал: Проект “Удивительный мир красок” 

______________

Введение

Все предметы, которые находятся вокруг нас дома или в школе имеют тот или иной цвет: иногда цвет вещей натуральный, но чаще всего они окрашены красками.

Без красок наш мир был бы серым, поэтому человек всегда стремился найти способ его разукрасить. Краски сопровождают нас всю нашу жизнь и делают её более яркой.

Цель исследования – изучить состав различных видов красок,  определить преимущества и недостатки красок, изготовленных в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Ознакомиться с научно–популярной, учебной литературой по теме исследования;
2. Изучить, из каких веществ состоят краски, рецептуры их приготовления;
3. Определить, какие цвета можно получить смешением красок, а какие нет;
4. Провести эксперименты: изготовить краски самостоятельно в домашних условиях, сравнить с красками промышленного изготовления.

Что же такое краски?

Краски – это цветные красящие вещества, с помощью которых можно изменить цвет вещества или предмета.

Краски можно разделить по составу на:

• органические (сложные соединения, в основном растительного или животного происхождения),
• минеральные (неорганические соли и оксиды металлов),
• природные (естественные),
• синтетические (искусственные).

Краски предназначены для:

• изменения цвета предметов;
• создания рисунков, картин, росписей;
• получения декоративных покрытий (например пола или стен);
• защиты окрашиваемой поверхности (краски защищают металлы от ржавчины, а древесину от высыхания и гниения).

 

История появления красок

История появления красок уходит корнями в далёкое прошлое.

Предполагают, что первобытные люди добывали первые краски около 25 000 лет тому назад. 

Самой первой краской была глина.

Человек догадался растирать яркие минералы в порошок и, добавляя некоторые элементы, получать первые в истории краски.

Первобытные люди были охотниками и жителями пещер и, очевидно, под влиянием вдохновения на каменных стенах своих пещер делали наброски животных, на которых охотились, и раскрашивали их.

Чем больше развивались люди, тем больше становилась потребность запечатлеть и передать свои знания. Творчество и желание создавать что-то новое заставляло человека рисовать еще до существования цивилизации, религии, науки, языка.

Таким образом, уже в далекие доисторические времена краски играли в жизни человека большую роль: уже тогда проявилось их социальное значение – функция передатчика информации, культурная функция, которые трудно переоценить в развитии цивилизации.

В основном первые краски изготавливались из железистого природного минерала охры. Охры бывают желтые, коричневые, красноватые. Находили наши предки и красную киноварь, и оранжевый сурик.

Для светлых оттенков использовали чистое вещество, для получения более тёмных добавляли в смесь чёрный древесный уголь. Все твёрдые вещества растирались вручную между двумя плоскими камнями. Далее непосредственно краску замешивали на животных жирах. Такие краски хорошо ложились на камень и долго не высыхали из-за особенности взаимодействия жира с воздухом. Получаемое покрытие было очень прочным и стойким к разрушительным воздействиям окружающей среды и времени.

Шли тысячелетия. Понадобились другие краски, более стойкие, яркие. Такие, которыми можно было бы разрисовывать щиты, выделанные кожи, раскрашивать головные уборы и оружие, а затем и первые ткани. Эти краски дали растения: кора барбариса и ольхи, молочай, шелковица – желтую краску, отвары луковой шелухи, оболочки грецких орехов, коры дуба, листьев хны – коричневую. Для получения красного цвета пригодились некоторые ягоды. Словом, у каждой из красок, которыми сегодня пользуются художники, есть своя длинная и удивительная история.

Египтяне на заре расцвета своей цивилизации открыли секрет изготовления пурпурной (фиолетово-красной) краски.

Из особого вида улиток выделяли секрецию, которую потом добавляли в стандартный состав красящих веществ. Чтобы получить 1 грамм краски требовалось около десяти тысяч раковин! По причине такой дороговизны пурпурный цвет считается цветом роскоши, царственности и богатства.

Для создания белой краски использовали известь (конечный продукт сжигания известняковых минералов, устриц, мела и мрамора). Такая краска была одной из самых дешёвых и простых в изготовлении. Кроме того, белая известь может поспорить с охрой в вопросе древности рецепта.

Египетские гробницы и пирамиды фараонов перенесли из времён расцвета египетской цивилизации удивительно красивый и чистый оттенок – ляпис-лазурь, натуральный ультрамарин. Даже спустя несколько тысяч лет рисунки не потеряли своей яркости и не потускнели. Основным красящим пигментом в такой краске является порошок минерала под названием лазурит. В Древнем Египте лазурит был очень дорог. Чаще всего бесценную краску применяли для изображения священного символа египтян – жука-скарабея.

Краска «Кармин» ведет свое начало от насекомых. Ее делали из крохотных тропических насекомых, которых называли «кошениль». Представляете, сколько нужно было наловить этой самой кошенили, величиной с божью коровку, чтобы обеспечить хотя бы одну красильню! А ведь в те времена с Востока во все концы света уходили бесчисленные караваны с драгоценными красными шелками и тончайшей шерстью, окрашенной кармином.

Надо сказать, что с древнейших времён методы производства краски не претерпели значительных изменений. Твёрдые вещества также перетирают в порошок, правда, используя при этом специальные установки. Вместо натуральных жиров сейчас используют полимерные вещества. А вот для получения тёмных оттенков всё так же применяют сажу, но уже очищенную современными способами.

Средневековье подарило миру масляные краски.

Их преимуществом стали большая стойкость и надёжность, а также сравнительно малое время высыхания. Основой для таких красок служат натуральные растительные масла: ореховое, маковое, льняное и другие. Во времена Средневековья люди научились накладывать масляные краски именно тонкими слоями.

Получившаяся картина приобретала за счёт этого глубину и объем. Улучшалась и цветопередача. Однако далеко не все мастера средневековой живописи создавали свои краски на основе растительных жиров. Кто-то замешивал красящие вещества на яичном белке, кто-то – на казеине, являющимся одной из производных молока.

Хорошие краски добывались с большим трудом и стоили очень дорого.

Особенно это касалось натуральной ляпис-лазури.

Минерал лазурит, используемый при изготовлении ультрамариновой краски, импортировали в Европу из стран Ближнего Востока. Минерал был очень редким и, соответственно, дорогим. Художники применяли ляпис-лазурь только тогда, когда заказчик произведения заранее оплачивал краски.

Ситуация начала меняться в начале 18 века. Немецкий химик по фамилии Дисбах занимался улучшение качества красной краски. Но однажды учёный получил вместо ожидаемого алого цвета краску оттенка, очень близкого к ультрамариновому. Это открытие можно считать революцией в производстве красок. Новую краску назвали «берлинской лазурью». Её стоимость была в разы ниже, нежели у натуральной ультрамариновой краски.

Массовое производство красок было начато менее двух веков назад. Раньше все краски изготовляли вручную: растирали в порошок минералы, смешивали их со связующими веществами.

В старину – сам художник или его ученики растирали краски на каменной плите курантом – специальным инструментом грушевидной формы с плоским основанием. Изготовляли куранты из твердых сортов камня – порфира или гранита.

Такие краски не хранились долго. Уже спустя сутки они становились непригодными для использования.

Различные способы приготовления красок передавались из поколения в поколение, от художника к художнику. Практически у каждого мастера были свои “секреты”. В старинных рукописных списках были найдены интересные и необычные рецепты русских художников. Для стойкости и пластичности в краску добавляли яйца и молочный белок – казеин. Живописцы отмачивали мелко измельчённный лазурит в кислых щах на протяжении 2-4 дней. Краска, приготовленная таким образом, становилась ещё более стойкой и насыщенной.

В России историю красок изучают по иконам. Наиболее ранними красками в иконописном и рукописном деле 11-13 веках были различные охры и сажи – «чернила копчёное», голубая лазурь и киноварь, зелёные яри, белила. До нашего времени сохранилась. Этой иконе более 600 лет, она и сейчас в хорошем состоянии.

На заре развития лакокрасочной промышленности в продаже были и готовые к непосредственному использованию краски, и сырьё для их ручного изготовления. Но с развитием промышленности и новых технологий готовые краски постепенно вытеснили ручное производство.

С развитием лакокрасочной промышленности краски становились всё лучше и безопаснее для использования. Многие вредные вещества – например, мышьяк и свинец, входившие в состав киновари и красного сурика соответственно – были заменены на менее опасные синтетические компоненты.

Почему же сейчас красок сколько угодно и стоят они совсем дешево? Помогает в этом химия. Теперь краски получают из каменноугольной смолы и других веществ. Оказалось, что в черном каменном угле можно разыскать все цветовое богатство матушки природы.

Сегодня редкий случай, когда художник сам создает краску, разве что в качестве эксперимента. От старинных красок сохранились лишь звучные названия да удивительные истории.

Современные краски

Для создания любых видов художественных красок будь то масляные, акриловые, постель, акварель или гуашь, как правило, используются одни и те же пигменты, а вот остальные компоненты и способы приготовления могут быть абсолютно разными.

Пигментом называют минералы и другие красящие вещества, чаще всего в виде порошков, которые определяют цвет краски.

Сухой краситель не может держаться сам, поэтому нужно связующее вещество, которое склеивает, связывает частички сухого красителя в единую цветную массу – краску.

 Основные виды пигментов:

• природные
• синтетические органические
• синтетические неорганические

Природные добываются из различных камней, дробятся, перетираются и превращаются в порошок, эти пигменты самые цветостойкие.

Синтетические органические пигменты очень интенсивны, красивы и ярки по тону и тоже обладают высокой цветостойкостью.

Синтетические неорганические пигменты это наиболее многочисленная группа пигментов, получаемая в результате сложных химических реакций, она почти полностью состоит из оксидов и солей металлов. 

Технология производства современных красок

На современных заводах по-прежнему используют пигмент и связующее.

Согласно рецептуре все компоненты тщательно взвешиваются и помещаются в огромный миксер.

После получения однородной массы, смесь направляют на металлические или гранитные валы,  между которыми краска неоднократно перетирается, чтобы достигнуть определённой тонкости помола. От тонкости помола также зависит цвет получаемой краски. Некоторые пигменты достигнув величины в 5 микрон (это в 200 раз меньше миллиметра) способны изменять свой цвет. Количество перетиров на краскотёрке зависит от того какой пигмент. Некоторым достаточно 2-3 раз, а каким то и 8 мало.

После того как удается добиться нужно консистенции, краску расфасовывают.

Масляные краски

Масляные краски готовят на основе минеральных органических пигментов, обладающих достаточной светостойкостью и постоянным химическим составом. Связующим для масляных красок служат специально обработанные высыхающие масла. В производстве современных отечественных масляных красок употребляют главным образом льняное масло. Для белил и красок холодной гаммы цветов применяют пентамасляное связующее, полученное путем специальной обработки из подсолнечного масла. Масляные краски в сравнении с другими имеют ряд преимуществ и особенностей. При высыхании они не темнеют, не высветвляются, не теряют яркости. Масляные краски высыхают медленно, и это их свойство позволяет художникам легко добиваться тончайших цветовых переходов. Скорость высыхания масляных красок зависит от их маслоемкости, от химического состава пигмента. Одни пигменты ускоряют высыхания (например, свинцовые белила), другие – замедляют (краплак и сажа газовая). Масляные краски обладают различной кроющей способностью. Одни даже в тонком слое перекрывают нижележащие слои высохшей краски. К ним относятся белила, черные краски, кобальты, кадмии, окись хрома и тд. Другие краски например волконскоит, марсы жёлты и оранжевые, а также все краски из органических пигментов в тонком слое прозрачны. Различаются краски и по своей интенсивности. Есть очень «едкие» ‑ краплак, голубая и зеленая ФЦ. Они даже в незначительном количестве могут сильно изменить цвет любой другой краски, а волконскоит даже и в большом количестве лишь загрязнит вид смеси.

Художник должен знать, что в процессе работы не следует смешивать любые краски, так как их химическое взаимодействие может вызвать непредвиденное изменение цвета. Краски из минеральных пигментов не следует смешивать с органическими. Большинство красок образует непрочные смеси с краплаком и ультрамарином. Вообще не рекомендуется составлять сложные смеси, в состав которых входит больше трех красок. Выбор красок зависит от поставленных живописных задач и от технических приемов живописца. Масляные краски, как правило, не продаются наборами. Это объясняется тем, что одни художники пишут в основном земляными красками, другие любят яркие, органические. К тому же и расходуются краски не одинаково: все живописцы в огромном количестве используют белила.

Акриловая краска

Акриловые краски ‑ водно-дисперсные краски на основе акриловой смолы, появившиеся в 20 веке как продукт развития химии.

Акриловые краски, подобно другим водно-дисперсным краскам, могут быть разбавлены водой, при разбавлении могут колероваться, но после высыхания становятся стойкими к воздействию воды. Высыхают очень быстро — в этом их преимущество перед другими красками. 

Темпера

Темпера — краски, связующее которых представляет собой природную или синтетическую эмульсию.

Промышленность производит два вида темперы — казеиново- масляную и поливинилацетатную (ПВА). Связующее казеиново-масляной темперы состоит из смеси водного раствора казеина и содержит различные добавки: ализариновое масло, скипидар, фенол и др. Разбавлять казеиново-масляную темперу лучше снятым молоком или специальной казеиново-масляной эмульсией. Связующее темперы ПВА состоит из водной эмульсии, синтетической поливинилацетатной смолы. Эти краски разводятся водой, они эластичнее и прочнее казеиново-масляной темперы и совершенно не желтеют. Темперные краски быстро сохнут, изменяя свой цвет и тон.

Пастель

Пастель – краска, наносимая не при помощи кисти, и в этом, отчасти, состоит её привлекательность для живописца. Пастель выпускается в виде специальных мелков или карандашей без оправы, поэтому художнику не нужно обмакивать кисть в краску и смешивать цвета на палитре. Пастель бывает трёх видов, масляная из пигмента с льняным маслом, и сухая без масла. В России пастель появилась в первой половине 18 века.

Акварель

Акварель — краски, в состав связующих которых входят водорастворимые клеи растительного происхождения: гумми-смолы (камеди), гуммиарабик вишневый, сливовый, урюковый, декстрин, а также пластификаторы — мед, глицерин, сахар. Выпускаются акварельные краски трех видов: твердые — в плитках, мягкие – в пластмассовых кюветах и жидкие — в металлических тюбиках. 

Гуашь

Гуашь, так же как и акварель, относится к клеевым водорастворимым краскам, но отличается по своим свойствам. Отличие от акварели: меньше связующего и больше пигмента. Все гуашевые краски кроющие. Белила присутствуют не только во всех наборах гуаши, но также входят в качестве наполнителя в состав красок всех цветов. Поэтому для произведений, выполненных гуашью, характерны матовость и бархатистость поверхности. В состав связующего гуаши входят камеди или декстрин, а также смягчающие и консервирующие вещества. Засохшую краску разводят водой. 

Связующие красок

Гуммиарабик. Относится к группе растительных веществ (коллоидов), хорошо растворимых в воде и носящих название камеди или гумми. По своему составу гуммиарабик не является химически чистым веществом. Это смесь сложных органических соединений, состоящих большей частью из глюкозидо-гуммикислот — например, арабиновой кислоты и ее кальциевых, магниевых и калиевых солей. После высыхания гуммиарабик образует прозрачную, хрупкую пленку, не склонную к растрескиванию и не гигроскопичную. Гуммиарабик в отличие от масла не вызывает изменения оттенка красок, но он недостаточно предохраняет пигмент от действия света и воздуха, так как слой акварельной краски значительно тоньше масляной.

Мед. Главная составная часть пчелиного меда представляет смесь равных количеств фруктозы и глюкозы с примесью воды (16—18%), воска и небольшого количества белковых веществ. В акварели лучше применять фруктозу, т. е. некристаллизующуюся часть меда, отделяя от меда глюкозу кристаллизацией из спирта, воды или уксусной кислоты. Мед придает акварели мягкость и способствует сохранению краски в полужидком состоянии в течение длительного времени

Декстрин. Декстрин относится к группе углеводов-полисахаридов. Получается декстрин при нагревании крахмала до 180—200°С или до 110°С с разбавленной соляной или азотной кислотами. Желтый декстрин легко растворяется в воде и образует густые клейкие растворы. После высыхания пленка декстрина мутнеет, становится гигроскопичной, поэтому декстрин применяется только в качестве добавки к основному связующему веществу. Акварельные краски на декстрине ровнее ложатся на бумагу, чем такие же краски на гуммиарабике

Патока. При кипячении крахмала в воде, содержащей серную кислоту происходит осахаривание. После осахаривания крахмала серную кислоту нейтрализуют мелом и нерастворимую серно-кальциевую соль (гипс) удаляют фильтрованием сахарного раствора, затем упаривают патоку до нужной консистенции. Введение патоки в связующее предохраняет акварель от быстрого высыхания краски и сообщает красочному слою эластичность.

Глицерин. Глицерин принадлежит к группе трехатомных спиртов. Густая сиропообразная жидкость с водой смешивается во всех соотношениях. Весьма гигроскопичен и вводится в связующее акварельных красок для сохранения их в полусухом состоянии. Находится в качестве составной части в жирах и получается как побочный продукт при мыловарении. В акварели применяется после тщательной очистки и отбелки.

Вследствие большой гигроскопичности глицерин жадно притягивает воду из воздуха и сообщает красочному слою влажное и неустойчивое состояние; краска при избытке глицерина неровно и рыхлым слоем ложится на бумагу. С увеличением глицерина в красочной пасте увеличивается глубина тона некоторых красок, а некоторые, например, синий кобальт, охра и сиена теряют присущий им чистый светлый оттенок и переходят в более темные ‑ это явление объясняется высоким показателем преломления глицерина.

Глицерин сохраняет краску в состоянии полужидкой консистенции и сообщает красочному слою мягкость, ибо без смягчителей поверхность при высыхании покрывается сетью трещин. Большое, то есть взятое сверх нормы, количество глицерина неблагоприятно отражается на светопрочности красок. 

Палитра красок

Свою цветовую окраску природа получает от солнца. В солнечном спектре насчитывается 7 цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Наверняка Вы знаете ключевую фразу для запоминания порядка цветов спектра «Каждый охотник желает знать где сидит фазан».

Если взять краски, подходящие к этим 7 цветам спектра, и начать их смешивать, то легко убедиться, что некоторые цвета спектра получаются смешением красок.

Только 3 цвета — красный, желтый и синий — никакими смешениями составлены быть не могут и требуют самостоятельных красок, остальные же цвета спектра получаются смешением этих 3 основных.

Красная и желтая краски в смеси дают оранжевую, красная с синей фиолетовую. Смешивая 3 основные краски в разных пропорциях, можно получить всевозможные оттенки коричневых, серых и других неярких цветов, вплоть до черного.

Зная это, живописец не будет искать для каждого тона краску, а подумает о том, сколько в нужный ему тон войдет красного, желтого или синего. Но краски, смешанные одна с другой, часто теряют свою яркость. Трудно, например, получить смешением достаточно яркие оранжевые, зеленые и фиолетовые тона. Вот почему бывает необходимо иметь яркие красно-оранжевые, зеленые, голубые и фиолетовые тона. Может оказаться нужной и черная краска, если черная, составленная из красной, желтой и синей, окажется недостаточно темной.

Так как в масляной живописи краски осветляются примесью к ним белил, живописец должен приучить свой глаз к изменениям, происходящим в красках от их разбеливания. Так, ультрамарин и краплак, положенные на белую поверхность прозрачным слоем, очень мало похожи на разбелы этих красок.

Эксперименты

Изучив различную литературу, я выяснила, что краски состоят из пигмента и связующего вещества и решила попробовать изготовить краску в домашних условиях.

Для эксперимента мне понадобились:

• древесный уголь, свёкла, морковь, зерна кофе, зеленка.
• в качестве связующего вещества я использовала: сливочное масло, льняное масло, клей ПВА, мёд.

Эксперимент 1

Небольшое количество зеленки я смешала с клеем ПВА, получив достаточно хорошую зеленую краску. Это, наверное, самый простой способ. 

Эксперимент 2

Размельчив древесный уголь в порошок, я смешала его с клеем ПВА. Уголь хорошо смешался с клеем, образовав однородную массу. Получилась хорошая черная краска. 

Эксперимент 3

Я взяла свеклу, помыла и натерла ее на крупной терке. Разогрела сковородку и поместила туда натертую свеклу, добавила воды, довела до кипения и получила жидкость темно красного цвета. В качестве связующего я использовала мед. Получилась краска красного цвета. Первый из основных цветов. 

Эксперимент 4

Я взяла морковь, помыла и натерла ее на крупной терке. Разогрела сковородку, положила в неё сливочное масло и натертую морковь, добавила воды, непрерывно помешивая, довела до кипения и получила жидкость ярко- желтого цвета. Такого яркого желтого цвета я не ожидала. При добавлении меда получилась краска желтого цвета. Второй из основных цветов. 

Эксперимент 5

Перемолов в кофемолке зерна кофе в порошок, я смешала его с льняным маслом. Кофе смешался с маслом неоднородно, образовав коричневый цвет с комочками. Если бы у меня в распоряжении был курант, думаю, можно было бы добиться большей однородности. 

Эксперимент 6

Выжав ягоды черники, и процедив через ситечко, я получила фиолетовый цвет. При добавлении меда получилась краска фиолетового цвета. Однако при высыхании она меняет цвет на синий. Третий из основных цветов. 

Результат экспериментов

Как оказалось, приготовить некоторые краски можно и в домашних условиях.

Полученные краски отличались по качеству и по консистенции от тех, что продают в магазинах, но они имеют и свои преимущества.

Преимущества –  экологически чистые, бесплатные, имеют естественные цвета.

Недостатки – трудоемкие, нет ярких цветов и их неудобно хранить.

Выводы

Итак, изучив различную литературу, я выяснила, что первые краски первобытные люди добывали уже около 25000 лет тому назад. Состоят  они из пигмента и связующего вещества. Краски можно приготовить в домашних условиях, но они будут отличаться от тех красок, которые мы покупаем в магазинах и путем экспериментов мы это доказали:

Создать масляную краску похожую на краску промышленного изготовления мне не удалось, потому что эта краска требует более сложного изготовления и специальных инструментов.

Краска из ягод черники меняет свой цвет при высыхании.

Другие полученные краски оказались весьма пригодны для рисования на бумаге, однако очень долго сохли.

Заключение

Итак, исследование в рамках проекта “Удивительный мир красок” помогло мне

• узнать историю происхождения и состав древних красок;
• изучить, из каких веществ состоят современные краски;
• выяснить, что существует 3 основных цвета, из которых получаются другие цвета спектра;

В результате проведенных экспериментов, я научилась самостоятельно изготовлять краски в домашних условиях.