Teinture - Dye

Structure chimique de la teinture indigo , la coloration bleue du blue-jean. Une fois extrait des plantes, le colorant indigo est presque exclusivement synthétisé industriellement.
Le séchage du fil après avoir été teint dans la tradition américaine ancienne, au musée d'histoire vivante de Conner Prairie .

Un colorant est une substance colorée qui se lie chimiquement au substrat sur lequel il est appliqué. Cela distingue les colorants des pigments qui ne se lient pas chimiquement au matériau qu'ils colorent. Le colorant est généralement appliqué dans une solution aqueuse et peut nécessiter un mordant pour améliorer la solidité du colorant sur la fibre.

Les colorants et les pigments sont colorés, car ils n'absorbent que certaines longueurs d'onde de la lumière visible . Les colorants sont généralement solubles dans l'eau alors que les pigments sont insolubles. Certains colorants peuvent être rendus insolubles avec l'ajout de sel pour produire un pigment de laque .

Teintures naturelles et synthétiques

Tissu de laine de teinture, 1482 : à partir d'une traduction française de Bartolomaeus Anglicus

La majorité des colorants naturels sont dérivés de sources non animales : racines , baies , écorce , feuilles , bois , champignons et lichens . Au 21e siècle, la plupart des colorants sont synthétiques, c'est-à-dire fabriqués par l'homme à partir de produits pétrochimiques. Le processus a été lancé par J. Pullar and Sons en Écosse. Outre la pigmentation, ils ont une gamme d'applications, notamment les lasers à colorant organique , les supports optiques ( CD-R ) et les capteurs de caméra ( matrice de filtres de couleur ).

Histoire

La teinture des textiles remonte à la période néolithique . Tout au long de l'histoire, les gens ont teint leurs textiles en utilisant des matériaux courants et disponibles localement. Les colorants rares qui produisaient des couleurs brillantes et permanentes, tels que les colorants naturels des invertébrés, le pourpre tyrien et le kermès cramoisi, étaient des articles de luxe très prisés dans le monde antique et médiéval. Les teintures à base de plantes telles que le pastel , l' indigo , le safran et la garance étaient des marchandises commerciales importantes dans les économies d'Asie et d'Europe. En Asie et en Afrique, des tissus à motifs ont été produits à l'aide de techniques de teinture résistantes pour contrôler l'absorption de la couleur dans les tissus teints en pièce. Les colorants du Nouveau Monde tels que la cochenille et le campêche ont été apportés en Europe par les flottes espagnoles au trésor, et les colorants d'Europe ont été transportés par les colons en Amérique.

Des fibres de lin teintes ont été trouvées en République de Géorgie dans une grotte préhistorique datée de 36 000 BP . Des preuves archéologiques montrent que, en particulier en Inde et en Phénicie , la teinture est largement pratiquée depuis plus de 5 000 ans. Les premiers colorants étaient obtenus à partir de sources animales , végétales ou minérales , avec peu ou pas de transformation. La plus grande source de colorants est de loin le règne végétal , notamment les racines, les baies, l'écorce, les feuilles et le bois, dont seulement quelques-uns sont utilisés à l'échelle commerciale.

Le premier colorant synthétique, le mauve , a été découvert par hasard par William Henry Perkin en 1856. La découverte de la mauveine a déclenché une vague de colorants synthétiques et de la chimie organique en général. D'autres colorants à l' aniline ont suivi, tels que la fuchsine , la safranine et l' induline . Plusieurs milliers de colorants synthétiques ont depuis été préparés.

La découverte du mauve a également conduit à des développements dans le domaine de l' immunologie et de la chimiothérapie . En 1863 , le précurseur de Bayer AG a été formé dans ce qui est devenu Wuppertal , en Allemagne . En 1891, Paul Ehrlich découvrit que certaines cellules ou certains organismes absorbaient certains colorants de manière sélective. Il a ensuite estimé qu'une dose suffisamment importante pouvait être injectée pour tuer les micro-organismes pathogènes, si le colorant n'affectait pas les autres cellules. Ehrlich a ensuite utilisé un composé pour cibler la syphilis , la première fois qu'un produit chimique a été utilisé afin de tuer sélectivement les bactéries dans le corps, il a également utilisé le bleu de méthylène pour cibler le plasmodium responsable du paludisme .

Collection historique de plus de 10 000 colorants à l'Université technique de Dresde, Allemagne

Chimie

La couleur d'un colorant dépend de la capacité de la substance à absorber la lumière dans la région visible du spectre électromagnétique (380-750 nm). Une théorie antérieure connue sous le nom de théorie de Witt affirmait qu'un colorant coloré avait deux composants, un chromophore qui confère une couleur en absorbant la lumière dans la région visible (certains exemples sont les groupes nitro , azo , quinoïde) et un auxochrome qui sert à approfondir la couleur. Cette théorie a été remplacée par la théorie moderne de la structure électronique qui stipule que la couleur des colorants est due à l'excitation des électrons de valence par la lumière visible.

Les types

Teinture de marque RIT du Mexique du milieu du XXe siècle, faisant partie de la collection permanente du Museo del Objeto del Objeto
Une femme se teint les cheveux .

Les colorants sont classés selon leur solubilité et leurs propriétés chimiques.

Les colorants acides sont l' eau - solubles anioniques colorants qui sont appliqués à des fibres telles que la soie , la laine , le nylon et modifiées fibres acryliques en utilisant neutre pour bains de teinture acide. La fixation à la fibre est attribuée, au moins en partie, à la formation de sel entre les groupes anioniques dans les colorants et les groupes cationiques dans la fibre. Les colorants acides ne sont pas substantifs pour lesfibres cellulosiques . La plupart des colorants alimentaires synthétiques entrent dans cette catégorie. Des exemples de colorant acide sont Alizarine Pure Blue B, Acid red 88 , etc.

Les colorants basiques sont des colorants cationiques solubles dans l'eau qui sont principalement appliqués aux fibres acryliques , mais trouvent une certaine utilité pour la laine et la soie. Habituellement, de l'acide acétique est ajouté au bain de teinture pour favoriser l'absorption du colorant sur la fibre. Les colorants basiques sont également utilisés dans la coloration du papier .

La teinture directe ou de fond est normalement effectuée dans un bain de teinture neutre ou légèrement alcalin , au point d'ébullition ou proche de celui-ci , avec l'ajout de chlorure de sodium (NaCl) ou de sulfate de sodium (Na 2 SO 4 ) ou de carbonate de sodium (Na 2 CO 3 ). Les teintures directes sont utilisées sur le coton , le papier, le cuir , la laine, la soie et le nylon . Ils sont également utilisés comme indicateurs de pH et comme colorants biologiques .

Les teintures mordantes nécessitent un mordant , ce qui améliore la résistance de la teinture à l'eau, à la lumière et à la transpiration . Le choix du mordant est très important car différents mordants peuvent modifier considérablement la couleur finale. La plupart des colorants naturels sont des colorants mordants et il existe donc une large base de littérature décrivant les techniques de teinture. Les colorants mordants les plus importants sont les colorants mordants synthétiques, ou colorants au chrome, utilisés pour la laine ; ceux-ci comprennent environ 30 % des teintures utilisées pour la laine et sont particulièrement utiles pour les nuances de noir et de marine. Le mordant dichromate de potassium est appliqué en post-traitement. Il est important de noter que de nombreux mordants, en particulier ceux de la catégorie des métaux lourds, peuvent être dangereux pour la santé et qu'il faut être extrêmement prudent lors de leur utilisation.

Les colorants de cuve sont essentiellement insolubles dans l'eau et incapables de teindre directement les fibres. Cependant,réduction de la liqueur alcaline produit solublel'eau alcalin métal du sel du colorant. Cette forme est souvent incolore, auquel cas elle est appelée colorant Leuco , et a une affinité pour la fibre textile. L' oxydation ultérieurereforme le colorant insoluble d'origine. La couleur du denim est due à l' indigo , le colorant de cuve d'origine.

Les colorants réactifs utilisent un chromophore attaché à un substituant capable de réagir directementavec le substrat fibreux. Lesliaisons covalentes qui attachent le colorant réactif aux fibres naturelles en font l'un des colorants les plus permanents. Les colorants réactifs "à froid", tels que Procion MX , Cibacron F et Drimarene K , sont très faciles à utiliser car le colorant peut être appliqué à température ambiante. Les colorants réactifs sont de loin le meilleur choix pour teindre le coton et autresfibres de cellulose à la maison ou dans un studio d'art.

Les colorants dispersés ont été développés à l'origine pour la teinture de l' acétate de cellulose et sont insolubles dans l'eau. Les colorants sont finement broyés en présence d'un agent dispersant et vendus sous forme de pâte, ou séchés par pulvérisation et vendus sous forme de poudre. Leur utilisation principale est de teindre le polyester , mais ils peuvent également être utilisés pour teindre le nylon, le triacétate de cellulose et les fibres acryliques. Dans certains cas, une température deteinturede 130 °C (266 °F) est requise et un bain de teinture sous pression est utilisé. La granulométrie très fine donne une grande surface qui facilite la dissolution pour permettre l'absorption par la fibre. La vitesse de teinture peut être fortement influencée par le choix de l'agent dispersant utilisé lors du broyage.

La teinture azoïque est une technique dans laquelle un colorant azoïque insoluble est produit directement sur ou à l'intérieur de la fibre. Ceci est obtenu en traitant une fibre avec des composants à la fois diazoïques et de couplage . Avec un ajustement approprié des conditions du bain de teinture, les deux composants réagissent pour produire le colorant azoïque insoluble requis. Cette technique de teinture est unique, en ce que la couleur finale est contrôlée par le choix des composants diazoïques et de couplage. Cette méthode de teinture du coton perd de son importance en raison de la nature toxique des produits chimiques utilisés.

Les colorants au soufre sont des colorants peu coûteux utilisés pour teindre le coton avec des couleurs sombres. La teinture est effectuée en chauffant le tissu dans une solution d'un composé organique, typiquement un dérivé de nitrophénol, et de sulfure ou de polysulfure . Le composé organique réagit avec la source de sulfure pour former des couleurs sombres qui adhèrent au tissu. Le Sulphur Black 1, le colorant le plus vendu en volume, n'a pas une structure chimique bien définie.

Quelques colorants couramment utilisés en coloration :

Colorants de base Colorants acides
Safranine Éosine
Fuchsine basique Fuchsine acide
Violet cristallisé Rouge Congo
Bleu de méthylène

Colorants alimentaires

Une autre classe qui décrit le rôle des colorants, plutôt que leur mode d'utilisation, est le colorant alimentaire . Parce que les colorants alimentaires sont classés comme additifs alimentaires , ils sont fabriqués selon des normes plus élevées que certains colorants industriels. Les colorants alimentaires peuvent être des colorants directs, de mordant et de cuve, et leur utilisation est strictement encadrée par la législation . Beaucoup sont des colorants azoïques , bien que des composés d' anthraquinone et de triphénylméthane soient utilisés pour des couleurs telles que le vert et le bleu . Certains colorants naturels sont également utilisés.

Autres colorants importants

Un certain nombre d'autres classes ont également été créées, notamment:

  • Bases d'oxydation, principalement pour les cheveux et la fourrure
  • Colorants laser : colorants rhodamine 6G et coumarine .
  • Teintures pour cuir, pour cuir
  • Azurants fluorescents , pour fibres textiles et papier
  • Teintures à solvant , pour la teinture du bois et la production de laques colorées, encres à solvant, huiles colorantes, cires.
  • Les colorants de contraste, injectés pour l'imagerie par résonance magnétique, sont essentiellement les mêmes que les colorants pour vêtements, sauf qu'ils sont couplés à un agent qui possède de fortes propriétés paramagnétiques.
  • Colorant Mayhems, utilisé dans le refroidissement à l'eau pour les looks, souvent renommé colorant RIT

Colorants chromophores

De par la nature de leur chromophore , les colorants se divisent en :

la pollution

Les teintures produites par les industries du textile, de l'imprimerie et du papier sont une source de pollution des rivières et des cours d'eau. On estime que 700 000 tonnes de colorants sont produites chaque année (données de 1990). L'élimination de ce matériel a reçu beaucoup d'attention, en utilisant des moyens chimiques et biologiques.

Colorants classiques et leur utilisation en médecine et en laboratoire

Selon le dictionnaire Merriam-Webster, un colorant ou une tache est capable de pénétrer dans les cellules ou les tissus vivants sans provoquer de changements dégénératifs visibles immédiats ; ainsi, il est également appelé tache vitale. La coloration supravitale implique l'élimination des cellules vivantes d'un organisme, tandis que la coloration intravitale implique l'injection (ou une autre administration) du colorant dans l'organisme. Le terme "tache vitale" est parfois utilisé de manière interchangeable avec une coloration intravitale et, dans certains cas, avec une coloration supravitale, le concept sous-jacent étant que la cellule examinée est toujours en vie. Dans un sens plus strict, le terme "coloration vitale" signifie l'opposé polaire de "coloration supravitale". Si des cellules vivantes absorbent la tache pendant la coloration supravitale, elles l'excluent pendant la "coloration vitale" ; par exemple, elles se colorent négativement alors que seules les cellules mortes se colorent positivement, et donc la viabilité peut être déterminée en comptant le pourcentage de cellules totales qui se colorent négativement. Étant donné que le colorant détermine si la coloration est supravitale ou intravitale, une combinaison de colorants supravitaux et vitaux peut être utilisée pour classer plus précisément les cellules en divers groupes (par exemple, viables, mortes, mourantes).

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • Abelshauser, Werner. Histoire allemande et entreprise mondiale : BASF : l'histoire d'une entreprise (2004) couvre 1865 à 2000
  • Bière, John J. L'émergence de l'industrie allemande des teintures (1959)