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- 1. ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE ORGANIZACIÓN INDUSTRIAL “COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL” QUÍMICA ORGÁNICA INDUSTRIAL 2012/2013 Profesora: Ascensión Torres Martínez Alumnos: Cristina Jalda Güelfo y Sergio Morales López 1
- 2. “COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL” ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. Introducción 2. Evolución de los Colorantes textiles 3. Clasificación de los colorantes 4. Colorantes orgánicos 5. Colorantes inorgánicos sintéticos 6. Pigmentos 7. Clasificación de los pigmentos 8. Aplicaciones de colorantes y pigmentos 9. Comparativa entre natural y sintético 10. Diferencias entre colorantes y pigmentos 11. Conclusión 2
- 3. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Introducción 3 Definición: “Sustancias coloreadas procedentes de animales, vegetales o minerales capaces de teñir o colorear otras sustancias” Acción de los colorantes Actúan por absorción, tienen capacidad de retener una determinada porción de la luz visible que los atraviesa, mostrando el color resultante de las radiaciones que no absorben.
- 4. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Evolución de los Colorantes textiles 4 William Henry Perkin • En 1779, Peter Woulfe, obtuvo el primer colorante (ácido pícrico) mediante la acción del ácido nítrico sobre el índigo natural. • En 1855, Friedrich Runge destila Alquitrán de hulla y obtiene una sustancia incolora, fragante y soluble en agua. • En 1856, W. Perkin realizó el primer colorante sintético al reaccionar anilina con ácido crómico. • La explotación y el desarrollo a nivel industrial de los colorantes se extiende durante el siglo XX. • Entre 1950 y 1990, el crecimiento y la diversificación de estos productos ha sido enorme. Friedrich Runge
- 5. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Clasificación de los colorantes 5 • Según su origen: • Según sus propiedades químicas Naturales Sintéticos • Animal • Vegetal • Mineral • Ácidos (a la tiña, sulfurosos) • Básicos (de pigmentación o complejo metálico) • Directos (dispersos, colorantes sobre mordiente) • Reactivos • Grupo cromóforo • Grupo auxocrómo
- 6. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Colorantes orgánicos naturales 6 Se obtienen por la extracción de materia de origen vegetal o animal. Curcumina E-100 Riboflavina E-101 Clorofila E-140 Ácido carmínico E-120 Betanina E-162 Capsantina E-160
- 7. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Colorantes orgánicos sintéticos 7 Colorantes orgánicos obtenidos por síntesis química Azorrubina E-122 Tartracina E-102 Verde lisamina E-142 Eritrosina E-127 Indigotina E-132 Quinoleína E-104
- 8. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Colorantes orgánicos sintéticos 8 • Colorantes ácidos: Sintéticos usados en tintura de lana, seda y poliamida. • Colorantes básicos: Colorantes catiónicos de estructura molecular neta positiva utilizados en sustratos textiles de carga negativa. • Colorantes directos: Sustancias neutras con afinidad al algodón y la celulosa. • Colorantes dispersos: Únicos colorantes insolubles en agua, que tiñen las fibras de poliéster y rayón acetato. • Colorantes naftoles: Derivados insolubles formados en el interior de las fibras. • Colorantes reactivos: Azoicos usados en fibras de poliamida y algodón. • Colorantes sulfuros: Productos sintéticos económicos con solidez al lavado. • Colorantes tina: Poseen alta durabilidad del color por su solidez a la humedad y estabilidad a los rayos UV.
- 9. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Naturaleza química de los colorantes 9 • Los grupos cromóforos Derivados de Ftalocianinas Derivados de Xanteno Derivados de Antraquinona Nitrocolorantes Derivados del trifenil metano Colorantes Azoicos
- 10. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Naturaleza química de los colorantes 10 • Los grupos auxocrómos Básicos: Asociación de un cromógeno de baja intensidad y de carácter débilmente ácido al que se le añade grupos auxocromos catiónicos. Ejemplos: Acetilo (*COOH), hidroxilo (*OH), sulfonilo (*SO3H) Ácidos: Unión de un cromógeno de baja intensidad débilmente básico al que se le añaden grupos auxocromos fuertemente ácidos. Ejemplos: Amino (*NH2), y amino mono sustituido (*NHR) Neutros: Unión colorante ácido y básico para formar un precipitado insoluble en agua y muy estable en disolución alcohólica. Indiferentes: No poseen carácter ácido, básico o salino definido. Metacromáticos: Sustancias químicamente puras y no de carácter salino.
- 11. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Pigmentos 11 Sustancia que cambian el color de la luz que refleja, como resultado de la absorción selectiva del color.
- 12. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Clasificación de los pigmentos 12 • Según su origen: Naturales Sintéticos • Inorgánicos • Orgánicos • Inorgánicos • Orgánicos Especiales
- 13. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Pigmentos orgánicos 13 1. Pigmentos orgánicos naturales Pigmentos de origen vegetal: Se extraen de maderas, cortezas de árboles, raíces, líquenes, néctar de flores, de frutos y de hierbas, por medio de cocción y posterior evaporación de los extractos hasta lograr la concentración deseada. Pigmentos de origen animal: Los pigmentos más difundidos se obtienen de insectos y de moluscos. 2. Pigmentos orgánicos sintéticos Pueden clasificarse según su estructura química en azoicos, policíclicos y los demás, que agrupa a una diversa variedad de estructuras.
- 14. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Pigmentos inorgánicos 14 • Pigmentos inorgánicos naturales: se encuentran en minerales en estado nativo y son extraídos y purificados, pero sin modificar su estructura. • Pigmentos inorgánicos sintéticos: se fabrican a partir de reacciones químicas sobre metales. Pigmentos especiales Son pigmentos tanto naturales como sintéticos, que tienen fotoactividad como fluorescencia, fosforescencia, fotocromía y termocromía o electroluminiscencia.
- 15. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Exigencias a los pigmentos 15 Solidez a los álcalis como soluciones de carbonato sódico o amoníaco Rendimiento de teñido Comportamiento de fijación Homogeneidad Intensidad de color Estabilidad al agua dura Solubilidad en teñidos a baja temperatura, teñidos con polvo y sin baños Estabilidad de complejos colorantes de metal Solidez y estabilidad a los ácidos o soluciones de ácido sulfúrico Estandarización comerciable
- 16. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Métodos de aplicaciones de los pigmentos 16 Estampación: El pigmento llega hasta la tela haciéndolo pasar a través de una malla de trama abierta tensada en un marco metálico. Esa malla se prepara con una emulsión fotosensible que expuesta a la luz, endurece las partes libres de imagen. Luego la pasta que contiene el pigmento pasa a través de la malla por la zona de la imagen, replicando la misma sobre la tela. Recubrimiento: Los pigmentos se preparan en una pasta similar a la de estampado, pero se aplican directamente mediante algunos de los procesos de recubrimiento textil, distribuyéndose uniformemente sobre todo el sustrato, bien por el uso de una racla o por cilindros de malla a través de la cual pasa la pasta que contiene el pigmento. Pigmentado en baño largo: El material se acondiciona previamente mediante el uso de un cationizante, que a manera de un mordiente permite retener el pigmento.
- 17. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL ¿Colorantes naturales o artificiales? 17 Si hablamos de estética, los colores naturales transmiten belleza, no solo llaman la atención de la vista por su brillo. La natural armonía de sus combinaciones los hace de un alto valor para el consumidor. Los colorantes naturales representan una fuente sustentable pues son un recurso renovable; los colorantes sintéticos no, ellos provienen del petróleo. Con la aparición de los colorantes sintéticos se crearon sustitutos baratos a los colorantes naturales, en el siglo XX los colorantes sintéticos se impusieron definitivamente en el mercado textil, por el impulso dado por la moda informal y la expansión del color especialmente en la ropa femenina. Además los colorantes artificiales han resuelto el problema de colorear fibras textiles tan disímiles como el algodón, la lana o el poliéster.
- 18. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Conclusión 18 • La industria textil sigue unas pautas de consumo de sustancias químicas complejas. La mayor parte de las iniciativas realizadas para reducir su impacto medioambiental han consistido en el diseño de nuevos procesos más que en la sustitución de sustancias químicas tóxicas por alternativas más seguras. • La mayor parte de las sustancias utilizadas son benignas en lo referente a toxicidad directa sobre el medio ambiente. • Es la cantidad utilizada de dichas sustancias la que supone una carga medioambiental.
- 19. COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL Bibliografía 19 • Tratado de química orgánica. Volumen 1 • Quiminet.com • Red textil Argentina • Alimentacion.enfasis.com • Proquimac.com • milksci.unizar.es/adit/colornat • cueronet.com
- 20. “COLORANTES Y PIGMENTOS EN LA INDUSTRIA TEXTIL” 20
Notas del editor
- Los colorantes de la química orgánica son todos colorantes por absorción, es decir, su acción se debe a que tienen capacidad para retener una determinada porción de la luz visible que los atraviesa, de modo que presentan siempre el color resultante de las radiaciones que no absorben.
- El químico irlandés Peter Woulfe obtuvo el primer colorante, el acido pícrico, mediante acido nítrico sobre índigo natural. El químico alemán F. Runge incluyó la química de la purina, el descubrimiento de la cafeína, el tinte azul anilina, productos de alquitrán de hulla o la cromatografía en papel. El siglo XIX marcó la aparición e investigación de los colorantes sintéticos. En 1856, William Henry Perkin químico ingles descubre que por oxidación de la anilina se obtiene un colorante púrpura y marca el comienzo de la era de los colorantes sintéticos. La explotación y el desarrollo a nivel industrial fueron en el siglo XX, conforme evolucionó la producción de los derivados petroquímicos, que constituyen la materia prima para la síntesis de los colorantes orgánicos. Pero antes de seguir adelante con el desarrollo de estos productos cuyo crecimiento y diversificación han sido extraordinarios en el período 1950-1990, debemos realizar una clasificación general que permitirá una mejor comprensión de su manera de actuar en la tintura. http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/component/content/article/287.html http://www.planetasaber.com/theworld/gats/seccions/cards/default.asp?pk=796&art=59
- Los colorantes se clasifican en dos grupos: colorantes naturales y sintéticos. Un cromóforo es la parte o conjunto de átomos de una molécula responsable de su color. Los auxocromos son los radicales positivos de átomos, que intensifican la acción de un grupo de átomos no saturados haciendo que una molécula esta sea coloreada. http://html.rincondelvago.com/coloracion.html
- Curcumina E-100: Se aplica en helados, salsas, sopas, confitería, postres, platos precocinados, quesos, bebidas, condimentos, etc. Su presentación es en líquidos hidrosolubles, líquidos liposolubles y polvos hidrosolubles. Tiene buena estabilidad a los ácidos, poca a la luz y media al calor. La coloración que se obtiene es amarilla y amarilla-anaranjada. Riboflavina E-101: Se aplica en helados, confitería, bebidas, yogur, etc. Su presentación es en líquidos hidrosolubles y polvos hidrosolubles. Tiene buena estabilidad al calor y media a la luz y a los ácidos. La coloración que se obtiene es amarilla. Clorofila E-141: Se aplica en helados, confitería, bebidas, condimentos, vinagretas, etc. Se presenta en hidrosolubles, líquidos liposolubles y polvos hidrosolubles. Tiene estabilidad de media a buena a los ácidos y media a la luz y al calor. La coloración que se obtiene es verde. Carmín E-120: La palabra carmín designa un matiz de color y un producto colorante. Colorante rojo natural que se extrae de un insecto que vive en las Islas Canarias. Capsantina E-160: Se extrae del pimiento y se forma un concentrado. De color naranja e insoluble. Usada en mermelada, dulces, algunas medicinas, carnes, aderezos, etc. http://www.academia.edu/1844623/La_Quimica_Organica_y_los_Colorantes http://www.biscayenne.com/2012/02/colorantes-naturales-amarillo-verde-y.html http://www.proquimac.com/es/farmacia:CosFoodandPharma/farmacia:colorantesnatur/681:707
- Tartracina: Colorante artificial ampliamente utilizado en la industria alimentaria. Pertenece a la familia de los colorantes azoicos. Indigotina: Colorante sintético azul empleado en la industria alimentaria, se produce de forma natural en la savia del arbusto. Azorrubina: Se encuentra como colorante en la industria del chocolate, repostería industrial o refrescos. Eritrosina: De color rojo violeta, usado como colorante de alimentos y para tinta de impresora. Lisamina: Colorante usado para restaurar los colores verdes de algunas verduras enlatadas. Quinoleína: Colorantes verdes y azules explotados en la fotografía, la imprenta y la industria textil. http://www.proquimac.com/es/farmacia:CosFoodandPharma/farmacia:colorantesint/
- http://www.redtextilargentina.com.ar/index.php/component/content/article/287.html
- Los principales grupos cromóforos conocidos son los siguientes: Nitrocolorantes: Son nitroderivados del benceno o del naftaleno con algunos grupos hidroxilos aminos, etc. Los más importantes son las nitrofenilaminas, que dan tonos amarillos, naranjas y castaños. Colorantes Azoicos: son colorantes ácidos, también los hay neutros o básicos. Amarillo de anilina. Derivados de la Antraquinona: produce diferentes colores, con diferentes mordientes. Por ejemplo tenemos el Naranja de Acridina. Derivados de Trifenil metano: pueden ser ácidos o básicos. Como por ejemplo el “verde malaquita. Colorantes Derivados del Xanteno: Grupos cromóforos son variables. Tienden a ser de amarillos fluorescentes. Colorantes Derivados de las Ftalocianinas: Anillo de 16 átomos: ocho de nitrógeno y ocho de carbono. Como ejemplo tenemos el Azul Alcian. http://html.rincondelvago.com/colorantes-y-conservantes.html
- Grupos auxocrómos: Colorantes Básicos: asociación de un cromógeno de baja intensidad y de carácter débilmente ácido al que se le añade grupos auxocromos catiónicos fuertemente básicos que son los responsables de la carga global del colorante por eso se utilizan para teñir estructuras ácidas. Colorantes Ácidos: productos de la unión de un cromógeno de baja intensidad débilmente básico al que se le añaden grupos auxocromos fuertemente acido lo que le dan dicho carácter al colorante tiñe estructuras básicas celulares en el citoplasma celular: Eosina-C. Citoplasmática / Fucsina-Ácida. Colorantes Neutros: unión colorante ácido y básico para formar un precipitado comúnmente insoluble en agua y muy estable en disolución alcohólica de esta forma siendo su carga floral neutra conservan en parte la propiedad de colorear conjunta o separadamente diferentes estructuras dependiendo de que sean o no capaces de atrapar algunos iones generando cuando la sal se disocia tras ser inestabilizada al colocarla en disolución acuosa. Las estructuras así coloreadas adquieren una tonalidad policroma = multicolor. Colorantes Indiferentes: En condiciones normales colorean los tejidos por un mecanismo de impregnación física no poseen carácter ácido, básico o salino definido. Colorantes Metacromáticos: en condiciones normales la mayor parte de los colorantes tiñen los tejidos con un color parecido a él, esta propiedad es la ORTOCROMASIA, sin embargo cuando se utilizan ciertos colorantes básicos derivado de la anilina algunas estructuras titulares se tiñen con tonos diferentes al que cabria esperar por el colorante usado. Los colorantes metacromáticos son sustancias químicamente puras y no de carácter salino. Fuente: http://html.rincondelvago.com/coloracion.html
- Podemos describir de forma sencilla a los pigmentos textiles como colorantes insolubles, razón por la cual su forma de presentación es la de un polvo coloreado, finamente dividido a temperatura ambiente. Un pigmento puro permite que muy poca luz blanca escape, produciendo un altamente saturado, y un gran colorido del material sobre el que se aplica. Actúa también por absorción. Ej: un pigmento amarillo aplicado sobre la industria textil. Sabemos que se ve amarillo porque refleja la luz amarilla y absorbe las demás. El pigmento es dispersado en un vehículo adecuado y aplicado sobre la superficie en cuestión. Al secarse el medio que lo contenía, este queda ubicado entre las fibras y refleja la luz amarilla.
- Pigmentos naturales: fueron los pigmentos pioneros en la historia de la humanidad, ya que se usan desde el período paleolítico y pueden provenir tanto del reino vegetal, animal o mineral. Se clasifican en: pigmentos naturales orgánicos y pigmentos naturales inorgánicos. Pigmentos sintéticos: La necesidad de una mayor producción debido al incremento de la demanda y la gran expansión de conocimientos originados por la revolución industrial propiciaron el rápido desarrollo y comercialización de pigmentos sintéticos, que son fabricados por síntesis o refinados a partir de sustancias naturales. Pigmentos especiales: Son pigmentos tanto naturales como sintéticos, que tienen propiedades especiales de foto-actividad. Los materiales fotoctivos o fotoluminiscentes son aquellos en los que se producen cambios de diferente naturaleza como consecuencia de la acción de la luz o que por otro lado son capaces de emitir luz como consecuencia de algún fenómeno externo.
- Los pigmentos orgánicos naturales: pueden ser a su vez clasificados según el sector o reino de la naturaleza proceden: del reino vegetal o del reino animal. Los de origen animal tienen la particularidad de ser solo de color rojo.
- Pigmentos inorgánicos naturales: uno de los grupos más comunes son los pigmentos de arcilla que son silicatos de aluminio que contienen diversos óxidos de metales, siendo el hierro el más común. Pigmentos inorgánicos sintéticos: ….. Generando óxidos coloreados. Aproximadamente podemos decir que en la actualidad por cada tonelada de pigmento orgánico, se consumen 20 toneladas de inorgánico. http://www.gc-colors.es/
- Solidez a los álcalis: El colorante soluble debe ser resistente a álcalis diluidos, como soluciones de carbonato sódico o amoníaco y no debe presentar cambios repentinos del tono del color. Rendimiento: El teñido es determinado por la composición química de los colorantes y de las propiedades del cuero a teñir. La capacidad de rendimiento de un colorante, es transmitida por tinturas en diversas concentraciones y determinada con una curva de rendimiento. Cuando la intensidad de un teñido no aumenta más, es alcanzada la capacidad de saturación del colorante. Comportamiento de fijación: El comportamiento de fijación de un colorante es transmitido y caracterizado por decoloraciones, cuanto colorante (%) en una unidad de tiempo (min) es fijado en el sustrato cuero. Homogeneidad: Un colorante es homogéneo desde el punto de vista de la fabricación si tiene menos del 5% de colorante de matizado, es decir cuando no se le adiciona ninguna otra sustancia colorante en cantidad importante. Intensidad de color: Es una importante propiedad y es indagada con diversos métodos. De acuerdo a cada tipo de colorante y al tipo de curtición y recurtición, para un determinado teñido de profundidad se requieren diferentes cantidades de colorante. Estabilidad al agua dura: El colorante disuelto, no debe enseñar ninguna floculación al diluirse con agua dura. Colorantes inestables a la dureza producen variadas coloraciones sobre todo en el lado de carne, desigualdades y desplazamientos de tonos. Solubilidad: La solubilidad es importante para teñidos a baja temperatura, para teñidos con polvo y para teñidos sin baños. Colorantes difíciles de disolver, pueden conducir a formaciones de manchas como puntos y manchado en la flor y en el lado de la carne. Estabilidad de complejo: Algunos complejos colorantes de metal, especialmente el complejo de hierro, pueden ser desplazados de su combinación y producir desplazamientos del tono. No se debe poner en contacto con metales, al clavar el cuero para curtir, con por ejemplo cobre, placas de cubrir de cobre o tuberías de cobre. Estabilidad a los ácidos: El colorante disuelto, debe ser resistente a ácidos diluidos, como por ejemplo ácido fórmico o soluciones ácido sulfúrico y no debe flocular. Solidez a los ácidos: El colorante disuelto, no debe conllevar a cambios repentinos de color con ácidos diluidos. Estandarización: Los colorantes son diluidos al final del proceso de fabricación para obtener una estandarización comerciable. http://www.cueronet.com/flujograma/tenido2.htm#tecnica
- La aplicación de los pigmentos sobre una superficie textil puede ser llevada a cabo por alguno de los siguientes métodos, dependiendo principalmente del resultado buscado y del tipo de mercadería que se trata. Ellos son: la estampación, el recubrimiento y el pigmentado en baño. Estampación: La estampación serigráfica es el método de aplicación más popular de pigmentos en el sector textil. Pigmentado en baño largo: Esta mercadería es sometida luego a un proceso de desgastado, generalmente con el uso de enzimas, otorgándole de esta manera, el look envejecido.
- Los naturales ofrecen matices de contraste y gamas de tonalidades imposibles de lograr con colorantes artificiales. Los tintes naturales se han usado durante siglos en las altas culturas de la humanidad, prueba de gran afinidad con el hombre, por el contrario hay colorantes sintéticos peligrosos para la salud. Las comunidades aledañas a los centros donde se tiran desperdicios residuales a las aguas de los ríos, se encuentran constantemente en peligro. Demandan que los residuos tirados por las textileras les han causado graves daños en la salud, directa o indirectamente. Colorantes artificiales. Obtener cualquier combinación de color deseada.