1.0 Les colorants 6
1.1 Classification des colorants synthétiques 8
1.2 La teinture 9
1.3 Sélection de la classe de colorants selon le type de fibres 11
1.4 Procédé de teinture 13
1.5 Calculs des quantités de colorants et de produits chimiques 14
1.6 En résumé 16
2.0 L’ABC des colorants acides 17
2.1 Classification des colorants acides pour la laine 18
2.2 Les colorants acides sur le polyamide 20
2.3 Caractéristiques générales des colorants acides 20
2.4 Les colorants acides pré-métallisés 21
2.5 Valeur de saturation sur polyamide 6,6 22
2.6 L’application des colorants acides 22
2.7 Procédés 25
2.7 L’enlevage 27
2.8 Les polyamides à différentes affinités 28
3.0 L’ABC des colorants dispersés 29
3.1 Stabilité de dispersion 30
3.2 Classement des colorants dispersés 32
3.3 Teindre avec les colorants dispersés 34
3.4 Le procédé 35
3.5 Lavage subséquent (« clearing ») 36
3.6 La solidité 37
3.7 L’enlevage 38
3.8 Extraction du colorant 38
3.9 Le procédé thermosol 38
3.10 Les colorants dispersés sur polyamide 39
4.0 L’ABC des colorants cationiques 40
4.1 Historique 40
4.2 Les fibres acryliques 41
4.3 Mécanisme général de la teinture 42
4.4 Les produits auxiliaires 44
4.5 Procédure de teinture 46
4.6 L’enlevage 46
4.7 Les paramètres numériques 47
5.0 L’ABC des colorants directs (substantifs) 51
5.1 Classification des colorants directs selon leur application 53
5.2 Les traitements subséquents 57
5.3 L’enlevage 58
6.0 L’ABC des colorants réactifs 59
6.01 Introduction 59
6.1 Les liens chimiques 60
6.2 Les propriétés des colorants réactifs 62
6.3 L’historique 62
6.4 Les réactions en jeu 63
6.5 Les colorants réactifs du point de vue chimique 64
6.6 Le mécanisme de teinture par épuisement 67
6.7 Les facteurs influençant le procédé 70
6.8 La matière à teindre 70
6.9 Le colorant 71
6.10 Le sel 72
6.11 Application 73
6.12 Les procédures de teinture 77
6.13 Le prodécé Foulardage-Enroulement-Lavage 79
6.14 Les colorants Vinyle Sulfone pour le coton 80
6.15 Les caractéristiques des colorants réactifs pour la laine 82
6.16 Les colorants réactifs bifonctionnels 84
6.17 Les calculs relatifs aux différents équipements 86
6.18 L’ABC du dosage des colorants réactifs 88
7.0 L’ABC des colorants vat 98
7.1 Historique 98
7.2 Nature générale des colorants vat 98
7.3 Application 99
8.0 L’ABC de la teinture
des mélanges polyester/coton 106
A) Réactifs/dispersés 106
B) Directs/dispersés 118
9.0 L’ABC des colorants végétaux 124
9.1 Quelques couleurs obtenues avec des colorants végétaux 127
10.0 L’ABC de la préparation à la teinture 130
10.1 La préparation 131
10.2 L’encollage 132
10.3 Le désencollage 138
10.3.4 Désencollage aux enzymes 146
10.4 Le débouillissage 149
10.4.2 La vérification du procédé de débouillissage 154
10.5 Les tensio-actifs 155
10.5.1 Les mouillants 156
10.5.2 Les détergents 159
10.5.3 Les émulsifiants 164
10.5.4 Les dispersants 165
10.5.6 L’évaluation des tensio-actifs 168
10.6 Le blanchiment 171
10.6.3 Le blanchiment au peroxyde d’hydrogène (H2O2) 179
10.6.5 Données supplémentaires au blanchiment 187
10.7 Mercerisage 196
10.7.1 Lavage des pièces en fibres artificielles et synthétiques 200
11.0 L’ABC des équipements 202
11.1 Les jets (à tuyère) 205
11.2 Les autres types d’appareils 208
Annexes 212
1.0 Les colorants
La coloration des étoffes existe depuis très longtemps, en fait depuis au moins aussi longtemps que les vêtements qui sont décrits dans l’histoire. Les colorants végétaux ont été les premiers à être utilisés, on en retrouve quelques-uns au chapitre 9. Les colorants de cuve (vat) font aussi partie des ancêtres de la coloration avec l’indigo ; ils sont décrits au chapitre 7.
Les colorants synthétiques
La fabrication d’un colorant est complexe, car elle implique plusieurs produits ainsi que de nombreux procédés.
A) Les produits qui sont à la base de la fabrication des colorants sont : la houille,
le goudron et
le pétrole.
-
B)Ces bases sont distillées et le résultat sont les substances primaires :
1-les hydrocarbures (benzène, toluène, naphtalène, anthracène) ;
2 - les phénols ;
3 - les substances qui contiennent de l’azote.
-
C) À partir des substances primaires, à l’aide de réactions chimiques, il y a formation des intermédiaires.
Ex.: Réaction chimique Produits utilisés
Oxydation O2
Nitration HNO3
Réduction H2
Sulfonation H2SO4
Chlorination Cl2
Fig. 1 : Fabrication d’un intermédiaire à partir du benzène.
L’intermédiaire principal conduit directement à la formation d’un colorant. Par exemple, dans le cas d’un colorant AZO, il y a deux séquences de réactions : - la diazotation (formation de liens entre deux azote N = N) ;
- le « coupling » (l’association avec les autres molécules).
Note: p-acide sulfoné : signifie « para », donc à l’opposé sur la molécule.
Fig. 2 : Structure d'un colorant. Ex.: Colorant acide Orange 2.
Le chromophore (N=N) est responsable de la propriété tinctoriale du colorant.
Les auxochromes sont responsables en partie de l'affinité.
Le solubilisant permet au colorant de se dissocier dans l'eau et d’acquérir une charge.
Un colorant est un corps susceptible d’absorber certaines radiations lumineuses et par conséquent, de réfléchir les couleurs complémentaires, non absorbées. Cette substance colorée est absorbée et fixée à l’intérieur d’une fibre lors du procédé de teinture.
1.1 Classification des colorants synthétiques
A) Classification selon le type chimique de chromophore
Ex.: azo1, triphényl méthane2, anthraquinone3, indigoïde, etc.
B) Classification tinctoriale suivant l’utilisation, et cela en deux groupes distincts : les colorants solubles et les colorants insolubles.
Ex. : Solubles : acides, directs, cationiques, réactifs, etc.
lnsolubles : de cuve (vat), les dispersés et les naphtols.
Le « Color Index » est la bible qui décrit la structure chimique des colorants. Différentes informations sont fournies par ces données.
Dans les volumes un, deux et trois, on retrouve les caractéristiques des colorants, leur solidité (au lavage, à la lumière, etc.) et leur application. Les colorants sont classés par famille, par couleur et par numéro. Le volume quatre est consacré à la structure chimique des colorants et le volume cinq à la classification des colorants par noms commerciaux et par noms génériques (de même genre).
1.2 La teinture
C’est le procédé qui consiste à immerger une matière textile dans une solution colorante. Ce procédé variera en fonction des fibres et des colorants utilisés.
Principe
A) L’attraction (l’affinité) est un facteur déterminant, mais les différents facteurs qui influencent la montée des colorants sur les fibres peuvent varier.
Dans le cas de la laine avec des colorants acides, il faut tenir compte de :
- la température ;
- la durée du traitement ;
- la teneur en électrolytes ;
et avant tout - le pH du bain.
Ce ne sont pas nécessairement les mêmes variables qu’il faut considérer dans le cas de la teinture du polyester avec des colorants dispersés.
Dans ce cas, l’affinité peut être reliée aux forces de Van der Waals, à des charges électrostatiques, à la grosseur du colorant (son poids moléculaire), etc.
B) L’adsorption : le colorant est adsorbé à la surface de la fibre.
C) La diffusion : le colorant est absorbé par la fibre et il faut contrôler sa redistribution dans les zones amorphes ou sur les sites disponibles de teinture sur la fibre. Une trop grande affinité nuira à sa diffusion et à son pouvoir de migration. La migration est la facilité que possède le colorant de se déplacer de la fibre au bain et l’inverse. Si l’affinité est trop grande, il est difficile de contrôler l’unisson (répartition du colorant sur et dans la matière textile).
D) La fixation : c’est l’ancrage des molécules de colorant aux sites de teinture par différents types de liens.
Fig. 3 : Liens chimiques entre la laine et un colorant acide.
1 - Liens ioniques4 (liens de sel) = attraction électrostatique entre les cations sur la fibre et les anions du colorant.
Liens assez forts (7,0) qui est une valeur relative de comparaison entre les différents types de liens).
Ex. : colorants acides sur laine : NH3+ de la fibre et le SO3- du colorant acide
2 - Liaisons hydrogène O - H - O : l’hydrogène agit comme lien entre deux atomes électronégatifs d’oxygène.
Liens plutôt faibles (3,0) Ex. : certains colorants directs
3 - Forces de Van der Waals
ou interactions faibles (1,0) Ex. : certains colorants directs
4 - Liaisons covalentes5 : liens très forts (30,0)
Ex. : les colorants réactifs
1.3 Sélection de la classe de colorants selon le type de fibres
– La sélection se fait également en fonction de l’usage du produit, donc de la solidité requise ;
Exemples :
Jeans : colorant Vat (pigments) : pas très résistant au lavage, cela à cause de l’application et non du type de colorant ;
Tissus d’ameublement : solidité des couleurs au frottement, à la lumière, au shampooing ;
Une robe chic : solidité des couleurs à la transpiration, au nettoyage à sec ;
La sélection des colorants se fait aussi en fonction :
– du rapport qualité-prix ;
– de la facilité d’application ;
– de la protection de l’environnement.
1.4 Procédé de teinture
Le type de colorant a été sélectionné. Donc, la procédure (temps et température) est connue ainsi que les produits nécessaires à la réussite du procédé. Ces informations sont à la base de la programmation des appareils.
Exemple : 100 % coton avec un colorant direct
– Préchauffage du bain de teinture à 30° C ;
– Ajout des colorants, des produits chimiques et du tissu ;
– Montée graduelle de la température du bain de teinture au taux de
2° C par minute, jusqu’à 90° C ;
– À 90° C, teinture et fixation durant 30 minutes ;
– Période de refroidissement jusqu’à 60° C.
La façon graphique de représenter la procédure :
Cette procédure est utilisée pour la production normale d’un lot ou encore pour un échantillon au laboratoire.
1.5 Calculs des quantités de colorants et de produits chimiques
Le calcul se fait en fonction du poids du tissu (o.w.f. « On Weight of Fabric »)
ou en fonction du volume du bain.
Ex. : Le rapport de liqueur est le rapport entre le poids du tissu et le volume du bain. J’ai un équipement qui fonctionne bien quand le rapport de liqueur R:L est de 1:30. Donc pour chaque gramme de tissu, j’aurai 30 ml de solution.
Étape 1 – Calculer le pourcentage de colorant nécessaire en fonction du poids du tissu :
Si j’ai 200 kg de tissu = 200 kg X 0,5 % = 1 kg de colorant jaune
Étape 2 – Peser la quantité requise et le solubiliser
Étape 3 – Calculer la quantité de sel requise en fonction du volume du bain.
si R:L = 1:30, alors pour 200 kg de tissu, on aura 6000 litres d’eau.
2 g/l de sel signifie qu’à chaque litre de solution, il nous faut
2 grammes de sel. Donc si le bain contient 6000 litres de solution, il me faut 12 000 g de sel = 12 kg de sel
Selon l’usine, il sera dosé, mis en solution ou mis directement dans l’appareil.
Étape 4 – Appliquer en tenant compte :
– du R:L
– de la température : contrôle de la température initiale, de la température de montée et de la température maximale à atteindre, en tenant compte :
- du temps
- du pH (alcalinité ou acidité)
- des produits auxiliaires, qui nous aident à contrôler le colorant, soit en accélérant la vitesse de montée ou en la ralentissant, ou encore en maintenant le colorant en dispersion. Ils servent donc à régulariser le système.
Ex. : Au laboratoire Sur la production
Je veux teindre un morceau de tissu préparé et pesé
Ex. : 5 grammes (g) ou 200 kilogrammes (kg)
dans une solution contenant de l’eau
Ex. : 150 ml ou 6 000 litres
J’ai donc un rapport de liqueur R.L. ou L.R. (« liquor ratio ») de 30:1 ou de 1:30 (le plus petit chiffre étant toujours le poids du tissu).
5 g pour 150 ml 200 kg pour 6 000 l
tissu solution tissu solution
Je veux obtenir une teinte qui nécessite 2 % o.w,f.6 de colorant rouge donc : 2 % de colorant
sur 5 grammes de tissu :
0,02 X 5 g = 0,1 g de colorant et 0,02 X 200 kg = 4 kg de colorant
J’ai besoin également de 2 ml/l d’acide acétique, ce qui veut dire qu’à chaque litre (1000 ml) de solution, je dois avoir 2 ml d’acide, donc :
pour 150 ml = 0,3 ml pour 6 000 l = 12 litres
1.6 En résumé
Un colorant, au point de vue chimique, possède des groupements solubilisants qui permettent la charge du colorant, des chromophores responsables de la couleur obtenue, ainsi que des auxochromes dont dépend l’affinité pour la fibre. Le procédé de teinture est le procédé par lequel le colorant sera absorbé puis fixé à la fibre. Les mots « affinité », « migration », « unisson » et « fixation » ont été définis.
Chaque sorte de fibre a son propre type de colorant qui peut la teindre. Par exemple, un colorant direct pour du coton laissera complètement blanc le polyester.
Un bon choix de colorant est essentiel pour que le client soit satisfait du résultat. Selon l’usage du produit à teindre, ce n’est pas nécessairement le même type de solidité qui est requise. Par exemple un habit pour homme devra avoir une bonne solidité des couleurs au nettoyage à sec. Par contre, pour la chemise qui l’accompagnera, c’est la solidité des couleurs à la transpiration qui sera prioritaire. Donc, le bon choix s’impose.
C’était un bref aperçu de ce qu’est un procédé de teinture ainsi que des calculs à faire pour réussir la coloration et sa reproductibilité ; il ne manque que de bons équipements, un peu d’expérience et le tour est joué.
