biblioteca enciclopedia Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índice 16.1) Introducción. 16.2) Breve historia de la síntesis de colorantes. 16.3) Los colorantes. 16.3.1) Colorantes: Su estructura. 16.3.2) Clasificación técnica de los colorantes. 16.3.2.1) Según su composición química. 16.3.2.1.1) Colorantes nitrados y nitrosados. 16.3.2.1.1.1) Colorantes nitrados. 16.3.2.1.1.2) Colorantes nitrosados. 16.3.2.1.2) Colorantes azoicos metalizados y no metalizados. 16.3.2.1.2.1) Colorantes de complejo metálico. 16.3.2.1.2.1.1) Colorantes de complejo metálico para peletería. 16.3.2.1.3) Colorantes estilbénicos. 16.3.2.1.4) Colorantes de di- y trifenilmetano. 16.3.2.1.4.1) Colorantes de difenilmetano. 16.3.2.1.4.2) Colorantes de trifenilmetano. 16.3.2.1.5) Colorantes de quinoimina. 16.3.2.1.5.1) Colorantes de oxacina. 16.3.2.1.5.2) Colorantes de tiacina. 16.3.2.1.5.3) Colorantes de acina. 16.3.2.1.6) Colorantes de azufre. 16.3.2.1.6.1) Generalidades. 16.3.2.1.6.2) Colorantes leucosulfurosos. 16.3.2.1.6.3) Colorantes sulfurosos solubilizados. 16.3.2.1.6.4) Aplicación de los colorantes sulfurosos. 16.3.2.1.6.5) Modificación de colorantes sulfurosos. 16.3.2.1.7) Colorantes de acridina, piridina y quinolina. 16.3.2.1.7.1) Colorantes de acridina. 16.3.2.1.7.2) Colorantes de piridina. 16.3.2.1.7.3) Colorantes de quinolina. 16.3.2.1.8) Colorantes de ftalocianina. 16.3.2.1.9) Colorantes indigoides e indigosoles. 16.3.2.1.10) Colorantes de antraquinona y de varios anillos. 16.3.2.1.10.1) Grupo I. 16.3.2.1.10.2) Grupo II. 16.3.2.1.11) Colorantes de pirona o derivados del xanteno.16.3.2.2) Según su comportamiento en la aplicación. 16.3.2.2.1) Colorantes aniónicos. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 01 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índice 16.3.2.2.2.1) Ácidos simples. 16.3.2.2.1.1.1.) Colorantes ácidos para peletería. 16.3.2.2.1.2) Substantivos o directos. 16.3.2.2.1.3) Especiales. 16.3.2.2.1.4) Solubles en disolv. orgánicos y agua. 16.3.2.2.2) Colorantes catiónicos. 16.3.2.2.3) Colorantes de oxidación. 16.3.2.2.3.1) Col. De oxidación para peletería. 16.3.2.2.4) Colorantes de tratamiento posterior. 16.3.2.2.5) Colorantes de desarrollo. 16.3.2.2.6) Colorantes reactivos. 16.3.2.2.7) Colorantes de dispersión. 16.3.2.2.7.1) Col. de dispersión para peletería. 16.3.2.2.8) Colorantes diazotables. 16.3.2.2.9) Colorantes al azufre. 16.3.2.2.10) Colorantes tina seleccionados. 16.3.2.2.11) Colores de mordentado. 16.3.2.2.12) Colorantes naturales y de mordentado. 16.3.2.2.12.1) Col. minerales y vegetales para peletería. 16.3.2.2.13) Colorantes solubles en grasas y aceites. 16.3.3) Fabricación y presentación de colorantes. 16.3.3.1) Fabricación y presentación. 16.3.3.2) Colorantes líquidos. 16.3.3.2.1) Diferencias de aplicación. 16.3.3.2.2) Aspecto ecológico. 16.3.3.2.3) Desventajas de su utilización. 16.3.3.3) Formas compactadas. 16.3.3.4) Comparación entre formas compactada y polvo tradicional. 16.3.3.5) Comparación entre las formas compactada y líquida. 16.3.3.6) Fabricación de colorantes azoicos. 16.3.3.7) ¿Por qué se utilizan aminas para producir de azocolorantes? 16.3.3.8) Ejemplos de azotación de aminas para conseguir distintos colorantes. 16.3.3.9) Operaciones unitarias en la fabricación de colorantes. 16.3.3.9.1) Cristalización y filtración. 16.3.3.9.2) Secado. 16.3.3.9.3) Molienda y triturado. 16.3.4) Propiedades de los colorantes. 16.3.4.1) Solubilidad. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 02 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índice 16.3.4.2) Poder igualador. 16.3.4.2.1) Combinación de colorantes. 16.3.4.2.2) Método de los índices afinidad. 16.3.4.3) Agotamiento del baño y velocidad de subida. 16.3.4.4) Poder de incremento cromático. 16.3.4.5) Solidez a la luz. 16.3.5) Colorantes en fase de acabados. 16.3.5.1) Finalidad de su empleo. 16.3.5.2) Tipos de colorantes. 16.3.5.3) Características de los colorantes. 16.3.5.4) Aplicaciones. 16.4) Tintura del cuero. 16.4.1) Introducción. 16.4.2) Factores que influyen en la tintura. 16.4.2.1) Método de tintura. 16.4.2.1.1) Comparación entre métodos convencionales. 16.4.2.1.2) Diferentes métodos de tintura para ante. 16.4.2.2) Agua. 16.4.2.3) Temperatura. 16.4.2.4) Baño. 16.4.2.5) Tiempo de rodaje. 16.4.2.6) Tiempo de fijación. 16.4.2.7) Efecto mecánico. 16.4.2.8) pH. 16.4.2.9) Agentes auxiliares. 16.4.2.10) Materia prima. 16.4.3) Tintura penetrada. 16.4.3.1) Preparación en la ribera y curtición. 16.4.3.2) Efecto de la neutralización. 16.4.3.3) Efecto de la recurtición. 16.4.3.4) Efecto del engrase. 16.4.3.5) Elección del colorante. 16.4.4) Igualación de la tintura. 16.4.4.1) La velocidad de subida. 16.4.4.2) Basificación del cuero. 16.4.4.3) pH. 16.4.4.4) Temperatura. 16.4.4.5) Secado intermedio. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 03 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índice 16.4.4.6) Adición de productos auxiliares. 16.4.4.7) Tintura en varias fases. 16.4.4.8) Consideraciones sobre el efecto de desmontado. 16.4.4.9) Elección de los colorantes. 16.4.4.10) Fijación. 16.4.4.11) Procedimiento de tintura con pigmentos. 16.4.4.12) Procedimiento con productos auxiliares anfóteros. 16.4.5) Matizado de la tintura. 16.4.5.1) Generalidades. 16.4.5.2) Influencia tintórea del cuero. 16.4.5.3) La influencia de la neutralización en la tintura. 16.4.5.4) La influencia de la recurtición. 16.4.5.5) Efectos de las condiciones de tintura. 16.4.5.6) Influencia del engrase. 16.4.5.7) Influencia del secado. 16.4.6) Fijación del colorante. 16.4.7) Relación ácido/colorante. 16.4.8) Influencias que los trabajos en húmedo ejercen sobre el cuero en relación con la tintura. 16.4.8.1) Remojo-pelambre. 16.4.8.2) Desencalado. 16.4.8.3) Rendido. 16.4.8.4) Desengrase. 16.4.8.5) Curtición. 16.4.8.6) Operaciones mecánicas. 16.4.8.7) Neutralización. 16.4.8.8) Recurtición 16.4.8.9) Componentes y forma de tintura. 16.4.8.10) Engrase. 16.4.8.11) Secado. 16.4.8.11.1) Secado intermedio. 16.4.9) Tintura de lana y pelo. 16.4.9.1) Fundamentos teóricos. 16.4.9.2) Proceso de tintura del cuero de peletería. 16.4.9.3) Factores diferenciales. 16.4.9.4) Colorantes más empleados. 16.4.9.4.1) Colorantes ácidos para lana. 16.4.9.4.2) Colorantes de complejo metálico. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 04 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índice 16.4.9.5) La tintura atravesada. 16.4.9.6) La tintura anilina. 16.4.9.7) Procedimientos especiales. 16.4.10) Tintura de nubuck para calzado. 16.4.10.1) Cueros rebajados con un grueso a partir de 1.8 mm. 16.4.11) Tintura en el acabado de la piel. 16.4.11.1) Tintura a pistola. 16.5) Colorimetría. 16.5.1) Conceptos fundamentales. 16.5.1.1) La iluminación. 16.5.1.2) Curva espectral de remisión. 16.5.1.3) El ojo observador. 16.5.2) Leyes de Gassmann. 16.5.3) Medida y especificación del color. 16.5.4) Coordenadas de Hunter. 16.5.5) Coordenadas Cielab 76. 16.5.6) Ecuación de Kubelka-Munk. 16.5.7) Sistema Cielab. 16.5.7.1) Metamería. 16.6) Características de los colorantes. 16.6.1) Solidez del color del cuero al frote. 16.6.2) Solubilidad. 16.6.3) Solidez del color. 16.6.4) Solidez del color a los ácidos. 16.6.5) Solidez del color a los álcalis. 16.6.6) Estabilidad del color a los ácidos. 16.6.7) Estabilidad del color a la dureza del agua. 16.6.8) Solidez del color del cuero a la luz. 16.6.9) Solidez del color del cuero a la gota de agua. 16.6.10) Solidez del color del cuero al agua. 16.6.11) Solidez del color del cuero al lavado. 16.6.12) Solidez del color del cuero al formaldehído. 16.6.13) Solidez del color del cuero al sudor. 16.6.14) Solidez del color del cuero respecto al manchado de crepe de caucho natural. 16.6.15) Solidez del color del cuero respecto al manchado del cloruro de polivinilo. 16.6.16) Solidez al lijado del cuero teñido. 16.6.17) Relación de las normas IUF con otras normas. 16.7) Toxicología y ecología de los colorantes. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 05 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índice 16.7.1) Conceptos toxicológicos básicos. 16.7.2) Conceptos ecológicos básicos. 16.7.3) Valoración toxicológica de los colorantes azoicos. 16.7.4) Características toxicológicas y ecológicas de los colorantes de complejo metálico. 16.7.5) Tintura de cueros curtidos al cromo con colorantes de complejo metálico. 16.7.6) Tintura de cueros sin cromo con colorantes de complejo metálico. 16.7.7) Solideces. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 06 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.1) INTRODUCCIÓN. “A la ciencia le incumbe recoger la obra en el punto en el que la dejó la naturaleza.” Renan. Antes de estudiar los procedimientos de reproducción de los colores, es conveniente hacerse una idea clara de lo que es un color o, más precisamente, del mecanismo que precede a una percepción del color. Para que podamos ver un objeto opaco, es necesario que su superficie envíe la luz hacia nuestro ojo. Una superficie que no enviara luz, por ejemplo una superficie completamente negra y mate, o una sustancia no iluminada (por fuente ajena, por estar lo suficientemente caliente o por emitir luz propia), no se vería o, más bien, no podría ser vista sino por contraste con los otros objetos. Cada punto de un objeto observado envía hacia la pupila del ojo un rayo luminoso (o más exactamente un fino haz de rayos luminosos) que desemboca finalmente en un punto de la superficie sensible del ojo, la retina, siendo este punto la imagen del punto objeto. Los estímulos se hacen por lo tanto en el ámbito de la retina, pero localizamos la causa de ellos en el otro extremo del rayo, como el ciego que localiza en el extremo de su bastón la causa de los estímulos que se producen en realidad en su mano. En efecto, llegamos a identificar (no siempre correctamente) la forma de los objetos, porque los diferentes puntos de estos forman imágenes en puntos de la retina igualmente diferentes. En cuanto al color, depende de la composición de la luz que emite el punto observado, es decir, de la naturaleza de la conexión que liga el objeto observado al punto estimulado de la retina. que es transmitida en forma de ondas y que a cada color del espectro corresponde una longitud de onda. Así, la luz blanca del día es una mezcla de radiaciones de todas las longitudes de onda del espectro de acuerdo con relaciones dadas. Si se modifican estas relaciones, por ejemplo, si se introduce un exceso de radiaciones rojas, la luz aparecerá con un rojo más o menos saturado según la importancia de este exceso. Es importante comprender bien que los filtros, es decir, todas las substancias coloreadas a excepción de las fluorescentes o fosforescentes, obran por absorción: Un vidrio rojo, por ejemplo no es rojo porque agregue radiaciones rojas a la luz que lo atraviesa, o porque transforme en radiaciones rojas ciertas radiaciones. Es rojo porque sustrae parcial o totalmente las radiaciones que no son rojas. La luz blanca está constituida por un grupo de radiaciones cuyas longitudes de onda se encuentran comprendidas entre 400 NM. y 700 NM.. Al atravesar un prisma se descompone en radiaciones de diversos colores y de distinta longitud de onda. Esta gama de radiaciones es la única que puede percibir el ojo humano, dando, al juntarse todas ellas, la sensación de color blanco. Una superficie aparece negra cuando absorbe todas las radiaciones; blanca cuando las refleja todas y si existe una absorción selectiva, tendrá el color de las radiaciones que refleja. 16.2) BREVE HISTORIA DE LA SINTESIS DE COLORANTES. La luz no es generalmente simple. Comúnmente es una mezcla en proporciones dadas de radiaciones que tienen todos los colores del prisma o del arco iris. Es sabido que la luz se produce por un movimiento vibratorio, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 07 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero “...antes de él, la vida había sido muy pobre en colores.” (Referencia a W. H. Perkin) La prehistoria de los colorantes sintéticos. Hasta la aparición de las tinturas sintéticas, los pueblos de todas las civilizaciones habían coloreado los tejidos con tintes asequibles en su propio entorno, obtenidos a través de la guerra, el trueque o el comercio. Con la excepción de algunas arcillas, el reino mineral ofrece pocas sustancias tintóreas. Sin embargo, proporciona sales metálicas, los mordientes, como el alumbre (sulfato de aluminio y de potasio), utilizado para aumentar la afinidad de las fibras textiles con los colorantes a través de un mecanismo todavía poco estudiado. El alumbre se adhiere a las fibras y favorece la fijación de las moléculas colorantes. El mundo vivo si aporta una fascinante variedad de colores: los moluscos estenoglosos del genero Murex, la cochinilla, las hierbas, las flores, los frutos, las raíces, los arbustos, los líquenes, las algas y los hongos son fuentes de una infinidad de tonalidades. Murex El cuero se tintaba ya en tiempos prehistóricos. Los colorantes que para ello se utilizaban eran extractos vegetales, extractos de palo tintóreo lacados con sales metálicas, y sales metálicas solas, por ejemplo el sulfato de cobre. Las formulaciones de tinturas eran muy complicadas y de matices limitados. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Como decimos, desde muy antiguo han sido utilizadas substancias colorantes, solubles en agua, paralelamente a substancias pigmentarias, empleándose en lo que se decía, decoración de pieles y cueros, curtidos con substancias vegetales que contenían taninos, o con alumbre. Dentro de los estudios antropológicos, del uso de las pieles por el hombre, se establece una clasificación en ciclos culturales. Hasta llegado el último ciclo cultural, conocido como "ciclo Pastoral", no puede decirse que el hombre encuentre las variadas utilizaciones de las pieles animales. Es cuando el hombre establece sus asentamientos, se dedica al cultivo de la tierra, conoce el fuego y se dedica al pastoreo. Algunas recetas que tienen más de 2.500 años se conservan en tablillas de arcilla de escritura cuneiforme. Los celtas, entre los siglos VIII y V a. de JC, durante la primera Edad del Hierro, utilizaban paños coloreados con motivos geométricos de losanges y esvásticas, tanto en vestidos como en ropas decorativas. Tales manufacturas han llegado a descubrirse en muy pocas sepulturas principescas y no sin muchísima fortuna (en condiciones muy especiales de conservación) ya que los tintes sólo han conseguido sobrevivir en los tejidos que, milagrosamente, no están mineralizados. La mayor parte de ellas poseen huellas de coloración azul y roja. Los análisis de la capa del príncipe de Hochdorf han permitido comprobar que el rojo había sido obtenido a partir de un insecto de origen mediterráneo, el kermes (Coccus illicis), cuyo tinte desempeña una importante función en el culto a los muertos en dicho ámbito. Su presencia viene a ser, pues, un indicio más de la frecuencia de los contactos habidos entre las poblaciones del norte de los Alpes y de las regiones mediterráneas, en cuyo marco ha de entenderse la llegada de otros objetos de prestigio de origen griego, como la crátera de Vix, el caldero de Hochdorf o numerosas cerámicas de figuras rojas y negras. Durante las excavaciones de 1953 en la tumba de Vix se encontraron abundantes huellas de azul y 08 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero rojo, este obtenido con cinabrio (un sulfuro de mercurio) y el azul con silicato de calcio y de cobre, igual que el azul egipcio, lo que podría reforzar la impresión de que se trataba también con substancias exóticas. En otros muchos yacimientos, sin embargo, el azul está hecho a partir de la bleda o blasto, una planta herbácea que crece en estado silvestre en numerosas regiones de Europa, cuyo principio colorante, la indigotina, se encuentra en sus hojas. Las momias egipcias han sido encontradas "envueltas" en vestidos coloreados con raíz de rubia. Se ha probado que la raíz molida de la rubia tinctorum fue empleada por los egipcios, persas e hindúes, suponiéndose que estos últimos fueron los primeros en usarla. En la India, patria del indigotero, se conoce el añil (índigo) y se la emplea para teñir desde tiempos antiquísimos. El azul oscuro del índigo fue conocido hace más de 4000 años. Se data el registro escrito más antiguo sobre colorantes en China en el año 2600 antes de Cristo. Se tiene conocimiento de que en la época sumeria, más de 2000 años a. de C., se empleaban diademas de cuero decoradas con oro y piedras preciosas; también los escitas, s. IV a. de C., utilizaban el cuero teñido y decorado. La ciudad de Tiro debía su prosperidad (aprox. siglo IX a. de C.) a un método secreto de fabricar un tinte púrpura a partir de una especie de molusco (Murex brandaris); este "púrpura de Tiro, Púrpura de los fenicios o Púrpura antigua" era tan cara que sólo la utilizaba la gente de la realeza o las más altas dignidades religiosas. Una legenda acuñada en monedas afirma que Hércules, dios de la fuerza, descubrió el púrpura de Tiro. Su perro mordía un caracol que manchaba sus colmillos de púrpura. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Se supone que Alejandro Magno engañó a los persas haciéndoles pensar que su ejercito estaba herido al colorear a sus soldados con un colorante rojo, probablemente jugo de rubia, que contenía colorante de alizarina. Asimismo, encontró en dicha conquista en el año 331 antes de Cristo unos viejos vestidos (alrededor de 190 años de antigüedad) de color púrpura en el tesoro real cuando entró en Susa, capital de Persia. En el año 236 antes de Cristo, un papiro Egipto describa a los tintoreros como “de olor a pez, con ojos y manos cansados, trabajando incesantemente” Los griegos y romanos también usaban la raíz de la rubia para hacer sus tintes. Plinio y Discórides hablan del índigo, diciendo que venía de la India, que era tenido por los romanos en tanta estima como la púrpura, que desprendía vapores rojos al ser calentado y que se empleaba para la tintura, y en medicina contra las úlceras. Año 55 Antes de Cristo. Cuando los romanos invadieron Inglaterra, encontraron que el país estaba habitado por un pueblo anciano llamado "Picts"; los cuales se tatuaban y pintaban unos a otros con el tinte que extraían de la isátida (colorante con el mismo contenido químico que el índigo). El significado latino de bretón es "hombres pintados". Existen fragmentos de tejidos de seda pegado a un brazalete de nácar del siglo I a. de C. Que estaban teñidos con púrpura extraído de un molusco del mar de Japón. Este minúsculo fragmento, recuperado de una de las 2.500 urnas funerarias de los túmulos de Yoshinogai, en la isla de Kyushu, revela que el interés por el púrpura se remonta a esa época, desde la protocivilización de Yayoi al mundo romano. Se encuentran en tumbas romanas de los siglos 2 y 3 d. JC telas tintadas con rubia e índigo que se supone empezaron a sustituir al púrpura imperial. 09 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero El emperador Aureliano se negó a que su mujer comprara una túnica de seda teñida de color púrpura. Para convencerla tuvo que regalarle su peso en oro. Año 1200. Rucelia, de Florencia, redescubre un viejo método para fabricar el colorante púrpura a partir de líquenes enviados desde Asia Menor. Durante el siglo 4º, el emperador Teodosio de Bizancio proclamó un decreto mediante el cual prohibía el uso de determinados matices de púrpura excepto para la familia imperial bajo pena de muerte. El murex (molusco de donde proviene el púrpura) empieza a escasear debido a la gran demanda y a la exagerada recolección por parte de los romanos. Según datos del emperador Augusto una libra de un vestido tintado con murex valía alrededor de 20000$ en términos de moneda actual. En tiempos de las cruzadas se introdujo en Italia el cultivo de la rubia tinctorum y tal vez también en Francia. Rubia tinctorum Los árabes cultivaron en España la Rubia tinctorum. Tintura de los peces. Museo del tejido de Lyon. Siglo III. Año 1212. La ciudad de Florencia tiene alrededor de 200 tintoreros, bataneros y sastres. Se edita un directorio sobre tejedores e hiladores. Año 925. Se instaura en Alemania el “Gremio de Tintoreros de Lana”. Año 1188. Primera mención al Gremio de Tintoreros de Londres. Año 1197. El rey John persuade al parlamento para que controle las tintura de la lana para proteger al pueblo de la pobre calidad de las vestimentas. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] El único colorante azul del periodo, la isatina, empieza a crecer extensivamente en Alemania. Los colorantes más usados son ahora: la isatina, la rubia y gualda. Marco Polo de su estancia en China, año 1300, habla de pieles decoradas en colores azules y rojo y con metales preciosos. Los cueros curtidos con taninos vegetales, se oscurecían frotándolos con "vitriolos" y cera de abejas. 10 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero También habla de la obtención del índigo y de sus propiedades colorantes, así como algunas noticias acerca de su obtención. Año 1321. El Palo de Brasil es considerado como colorante. Proviene de las Indias occidentales y de la India. Brasil recibe su nombre de la madera encontrada allí y no al revés. Años 1327-1377. Eduardo III. El “comercio Real de lana” ofrece protección a todos los extranjeros que viven en Inglaterra y a todo el que quiera venir a ayudar al progreso de la industria textil. El pueblo judío conoció también el índigo y su aplicación a la tintura, y a principios del siglo XIV se cultivaban todavía las plantas del añil. Siglo XV. Cennino Cennino de Padua describe la impresión sobre vestidos en su tratado llamado “Método de imprimir por el sistema de moldes” Siglo XV. Imperio Azteca con Moctezuma como conquistador de los mayas. 11 ciudades mayas han de pagar como tributo anual 2000 mantas de algodón decorado y 40 sacos de cochinilla (insecto colorante) cada una. En 1418 existían técnicas en Florencia para obtener el colorante a partir de la planta; “la cuba de la tintura al pastel: la planta de la que se extraía el color azul y fuente autóctona del índigo en Europa”. El tratado decía así: (47) “Las hojas del pastel se recolectaban en el primer año de siembra. Algunas plantas se dejaban sin arrancar para que echaran flor y fruto, cuyas semillas aseguraban la continuidad de la plantación. Para extraer los colorantes, las hojas de pastel se trituraban hasta obtener una pasta con la que se hacían unas bolas llamadas “cucañas”, por fermentación. Para teñir, se utilizaba el pastel “agranat” obtenido triturando las bolas en un medio húmedo, donde fermentaban de nuevo. Gracias a esas fermentaciones aeróbicas, los precursores incoloros de la planta se transformaban en indigotina coloreada. En la cuba tintórea, el pastel “agranat” se disolvía en un medio alcalino de cenizas graveladas (que contienen potasa) o de cal. Se lavaban los tejidos; al salir de la cuba, el oxígeno del aire hacía precipitar los colorantes en la superficie y en el interior de las fibras. La intensidad del tinte obtenido, de claro a muy intenso, dependía del número de baños que se aplicara.” Más información/More info/Plus d'informations [email protected] En tiempos del imperio bizantino sólo podía utilizarla el emperador. Año 1429. Se publica en Italia el primer libro europeo sobre tinturas: “Mariegola Dell’Arte de Tentori” Año 1464. El Papa Pablo II presenta el llamado “Púrpura de los cardenales” el cual era realmente un escarlata procedente del insecto kermes. Este colorante se convirtió en el primer colorante de lujo de la edad media como lo fue el Púrpura imperial (Murex) en la edad antigua. Año 1472. Eduardo IV funda la Compañía de Tintoreros de Londres. Año 1507. Francia, Holanda y Alemania empiezan el cultivo a nivel industrial de plantas colorantes. Hasta que los holandeses empezaron a importar el índigo en 1516 en cantidades algo considerables, sus aplicaciones en los países europeos fueron prácticamente nulas. Los antiguos lo llamaron indicum (esto es, indio), de donde se formó la moderna palabra, índigo, y los escritores árabes lo designaron con el vocablo indostaní nil (azul), del cual se deriva el nombre de añil, que se le da generalmente en castellano. Antes del siglo XVI, cuando el añil era poco menos que desconocido en Europa, se empleaba para teñir de azul el pastel, materia colorante análoga al añil, pero de muy baja calidad, y cuando la Compañía Holandesa de las Indias Orientales emprendió ya la importación del índigo en gran escala, los cultivadores y fabricantes de pastel vieron amenazada su producción y supieron manejarse de tal modo que fue prohibida la introducción del añil en varios países. En Inglaterra se dictó esta prohibición durante el reinado de Isabel, llegándose a destruir todo el añil que se encontró en el país, y en Alemania se estableció en 1577 una prohibición análoga que fue renovada varias veces. A esta persecución del añil contribuyó, en parte, la ignorancia de los tintoreros que, no conociendo bien el nuevo colorante, 11 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero efectuaban la tintura en condiciones que, muchas veces, perjudicaban la duración de las telas teñidas con él; por esto, en Nuremberg se obligaba a todos los tintoreros a jurar una vez al año que se abstendrían de usar el añil, y se castigaba con la pena de muerte a los que faltaban a este juramento. A pesar de todas estas dificultades, el uso del añil se generalizó cada vez más, hasta tal punto que en 1699 Colbert no pudo ya hacer, en beneficio de los productores de pastel, otra cosa que prohibir el uso del añil sin mezcla de esta sustancia, y en 1737 el consumo de añil había sido ya declarado libre en toda Europa. Creció desde entonces rápidamente la importancia de este colorante; se perfeccionaron las tinas, se descubrió el modo de teñir la lana con añil disuelto en ácido sulfúrico (composición de añil); se introdujo en América el cultivo del indigotero, y llegó el añil a ocupar el primer lugar entre todos los colores empleados por las industrias textiles. La industria textil-coloreada se originó en Europa en el siglo XVI cuando los portugueses, holandeses e ingleses introdujeron el índigo. Colorantes naturales como cochinilla, cúrcuma, madera, rubia y alheña recuerdan la primera fuente de materias colorantes. Mediados de 1600. La vida de los cortadores en Honduras de palo de Campeche se convierte en peligrosa a causa de los españoles, huracanes, enfermedades, inundaciones,... en al Bahía de Campeche pero se convirtieron en gente rica. Con la introducción de los colorantes sintéticos los procedimientos se simplificaron en gran manera y prácticamente todos los matices eran viables. Durante la edad media, se olvidó el arte de teñir con Púrpura de Tiro, pero la especie del molusco poseedor de tan raro pigmento fue redescubierta en Irlanda en el año 1684. El colorante se obtiene oxidando al aire un fluido incoloro, extraído por expresión de las glándulas del animal. Año 1688. Jaime II, de Inglaterra, prohíbe la exportación de ropa no tintada desde Inglaterra para apoyar la industria de los tintoreros de casa frente a los escoceses. Año 1689. El primer trabajo de impresión con Calicó fue realizado en Absburgo, Alemania y sirvió como semilla de una gran industria. Año 1519. Pizarro y Cortés descubren que hay algodón en América Central y Suramérica y envían muestras que demuestran que los indios conocían la forma de tintar mediante impresión con anterioridad a la conquista.. La cochinilla de México y Perú empieza a enviarse a España. Siglo XVIII. La Casa Inglesa de Colorantes consigue un contrato para tintar los trajes de los guardianes de Buckingham Palace con cochinilla. Contrato que sigue vigente hasta en siglo XX. Año 1614. Se introducen en Inglaterra colorantes textiles en forma de madera: Palo de Campeche, fustete,... Año 1708. Guillermo III firma una ley prohibiendo la importación de sedas estampadas, esto sólo consigue que estas y el calicó sean más populares. Año 1630. Drebble, un químico holandés, produce un nuevo rojo brillante de la cochinilla en tina. Fue usado por Goblein (París) y la Bow Dyeworks (Inglaterra). Año 1716. Había alrededor de 30 leyes en Inglaterra prohibiendo la importación de calicó y algodón; los estampados se hacen cada vez más populares. Años 1631-1633. La Compañía de las Indias orientales empieza la importación de calicó o percal desde Calcuta, India hasta Inglaterra. Al principio ellos pensaron que el genero era lino, no algodón. Año 1727. Es introducido en Escocia un método para blanquear lino con algas marinas. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 12 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1745. Empieza a cultivarse el índigo en Inglaterra y después, la revolución cuando resulta más barato importarlo desde las Indias orientales. ... y empieza la historia. Año 1771. Ya en el año 1771, Woulfe, al preparar el ácido pícrico a partir de la acción del ácido nitroso sobre el índigo y mostró que la lana se coloreaba en matices amarillo brillantes. Estaba actuando como precursor de esta industria de los colorantes sintéticos. Ácido pícrico. C6 H3 O7 N3; peso molecular 229,1. Cristales de color amarillo pálido, de sabor amargo, solubles en agua, alcohol y éter; punto de fusión 123ºC; estalla calentando a mayor temperatura; se utiliza en la industria de explosivos, como reactivo químico, y ha sido indicado en medicina; es venenoso. hombres como Marcelino Pedro Eugenio Berthelot (París,1827-París,1907), una de las figuras científicas del siglo XIX, empezaron a unir moléculas orgánicas, estaban ampliando drásticamente los límites aceptados de su ciencia. En lugar de limitar sus investigaciones al entorno físico existente, estaban empezando a imitar la creatividad de la naturaleza, y sobrepasar a ésta iba a ser sólo cuestión de tiempo. En cierto modo el trabajo de Berthelot con algunas de sus grasas sintéticas marcó un comienzo en este sentido, pero todavía quedaba mucho por hacer. El conocimiento de la naturaleza química del añil es relativamente moderno. En tiempo de los alquimistas se le tenía por mineral a causa quizá de su brillo cobrizo, y hasta el siglo XIX no se empezó a conocer exactamente su composición verdadera. Berzelius aisló de él, además de la indigotina, el gluten y el pardo añil, y la índigo- purpurina; Año 1774. El azul de Prusia y el ácido sulfúrico están disponibles comercialmente. El azul de Prusia está formado por prusita de potasa y sales de hierro. La incompleta comprensión de la estructura molecular confundía a los químicos orgánicos del siglo XIX, pero el progreso de la ciencia era tan irresistible, que al menos en un episodio significativo esta deficiencia resultó ser una ventaja. Año 1775. Bancroft introduce el uso de corteza de quercitrón como colorante natural. Es uno de los dos únicos colorantes cuyo descubridor es conocido; presenta un matiz amarillo más brillante que el fustete. Año 1788. El ácido pícrico ya se encuentra disponible, como colorante amarillo y como desinfectante. Año 1799. En 1799, Juan José Welter (¿?,1763-París, 1852) obtiene también el ácido pícrico hirviendo la seda con ácido nítrico. Trabajo publicado en este mismo año con el título de "Sur quelques matières particulières trouvées dans les substances animales traitées par l'acide nitrique". Cuando en la primera mitad del siglo XIX Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Añil o índigo. C16 H10 O2 N2; peso molecular 262,3. Sustancia que antiguamente se obtenía de la oxidación del indoxilo que se producía a partir del indicán y que actualmente se obtiene por síntesis. Polvo de color azul oscuro que, al machacarlo, toma brillo rojo cobrizo, insoluble en agua alcohol y éter; punto de fusión 390ºC; por reducción se obtiene un leucoderivado soluble en los álcalis. Se usa como colorante, como reactivo y para aclarar la ropa después del lavado. El color índigo, a menudo asociado con el poder político o rituales religiosos, ha ocupado un significante lugar en muchas civilizaciones del mundo durantes miles de años. En excavaciones en Tebas, por ejemplo, fue encontrado un vestido coloreado con índigo datado en el año 2500 a. de JC, además, el dios hindú Krishna es muy a menudo representado en azul. Los sacrificios humanos eran pintados en azul en la vieja cultura maya y la Virgen María es regularmente imaginada envuelta en vestidos azules en el arte cristiano. El colorante índigo viene de una planta leguminosa del género de la indigofera, de la cual han sido identificadas del orden de trescientas especies. Solo dos especies son nombradas particularmente en la historia comercial del colorante: índigo ferra tinctoria (nativa de India y Asia) y la indigofera suffructiosa (nativa de sur y Centroamérica) La planta del índigo tiene un sencillo tronco semi-madera, hojas verdes oscuras que tienen forma oval en la mayoría de las especies, y racimos de flores rojas que parecen mariposas. Las plantas pueden crecer de dos a seis pies de altura y el color es obtenido principalmente de las hojas a través de un proceso de fermentación. 13 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero La fuente occidental donde primeramente es mencionado el índigo data de Herodoto (escrito alrededor del 450 a. de JC.) quien describe su uso en el área mediterránea. Fue en el tiempo de las cruzadas, sin embargo, cuando el índigo se convierte en una valiosa "especia" que los comerciantes italianos adquirían en Chipre, Alejandría y Bagdad. Estas ciudades eran el punto final para caravanas del lejano oriente. Pero el comercio del colorante de índigo solo se acentúa después de 1498 con la apertura de la ruta marina a la India. Esto no quiere decir que los europeos no tuvieran otra manera de obtener el colorante azul oscuro. La isátida, nativa del norte de Italia, sur de Francia y partes de Inglaterra y Alemania, producía el color del índigo de sus hojas, pero era de calidad inferior a la obtenida de la planta del índigo. Naturalmente, los plantadores de isatina de Europa (agricultores y príncipes) hubieron de proteger su industria contra el influjo del índigo abastecido en el siglo XVI. En 1598, el índigo fue prohibido en Francia y partes de Alemania, y los tintoreros tuvieron que declarar, a menudo bajo pena de muerte, que ellos no usarían el colorante. No obstante, en el siglo XVII el índigo se convierte en uno de los principales artículos del comercio de la Compañía de las Indias orientales holandesa y británica. Dauril Alden comenta que, de hecho, los suministros de índigo de India no eran suficientes para abastecer la demanda europea en el siglo XVII siendo por esta razón por lo que comenzaron los cultivos de índigo en el nuevo mundo también. Una variedad indígena de índigo empieza a ser cultivada por colonos españoles en las plantaciones de Honduras y en las laderas del Pacifico de América Central en la década de 1560. La planta del índigo fue conocida por los primeros colonos de Guatemala gracia a los indígenas Nahuatl xiquilitas, y el colorante fue conocido por los contemporáneos como "índigo guatemalteco". M. De Beauvais Raseau, escribiendo sobre el cultivo del índigo en el siglo XVIII, afirmaba que los nativos americano conocían el extracto colorante de la planta. Ellos lo llamaban "Tlauhoylimihuitl" y lo usaban para oscurecerse el pelo. Se cree que la producción del índigo fue en aumento durante el siglo XVII en el nuevo mundo. La colonia francesa de Santo Domingo se convirtió definitivamente en la primera productora de índigo, y su colorante era el de mejor calidad. Los ingleses adquirieron su primera colonia productora de índigo en esta parte del mundo en 1655 cuando tomaron Jamaica. Sin embargo no está muy clara la importancia que tuvo el índigo del nuevo mundo en el mercado mundial, los precios fluctuaron de igual manera el número de producciones. En 1740, el azúcar reemplazó al índigo como principal cosecha de Jamaica, pero, por otro lado, también se produjo el boom del índigo en Carolina del Sur. Tal parece que el "índigo guatemalteco" no gozaba de tan buena reputación en Europa como el índigo asiático. En 1746, cuando "un amigo de Carolina" escribió su tratado animando al cultivo del índigo en Carolina del Sur hacía énfasis sobre la necesidad de conseguir un producto de superior calidad: "Todas las clases (de colorantes de índigo) son mejores o peores según su pureza; los que la producen en América, a menudo maliciosamente la mezclan con arena y lodo, pero el engaño es fácilmente descubierto; cuando el índigo es puro cocerá como la cera, y, al cocer, la tierra o arena quedará". Advirtió que el colorante de índigo de las Américas a menudo estaba hecho de troncos y ramas de la planta en vez de solo con las hojas. Afirmó que todo esto podía ir en detrimento de la calidad, " Pero uno debe de tener el sosiego y la paciencia de los indios, para emprender tal trabajo (arrancar hojas), y tener trabajadores tan baratos como en aquel país". Raseau, quien fue capitán de la milicia de Santo Domingo antes de 1770, pregonaba la historia del índigo en todas las regiones donde este podía ser cultivado. El daba varios métodos que fueron empleados para la extracción del Más información/More info/Plus d'informations [email protected] colorante y entonces investigaba con mayor detalle sobre la producción en sur y Centroamérica. Su maravilloso librito contenía diagramas de las plantas, el proceso de fabricación del colorante índigo, así como la plantación ideal. Las plantaciones de índigo no requerían mucha labor excepto en julio, agosto y septiembre cuando las plantas eran cortadas, fermentadas y el colorante extraído. Por esto se pensaba que los indios eran susceptibles a las enfermedades que causaban las tinas de la fermentación, que los plantadores hacían la mayoría del trabajo de campo y los esclavos negros extraían el colorante. En realidad la división del trabajo no fue tan estricta, particularmente desde que los esclavos negros resultaban un escaso apoyo y era más caro arrendarlos que a los indios. La extracción del colorante según John Stedman en su "Narración de cinco años de expedición". Stedman fue invitado a observar el proceso de producción del colorante del índigo en la plantación del gobernador de Surinam y dio el siguiente relato de esto: "Cuando toda la verdura es talada, toda la cosecha se coloca en manojos, se coloca dentro de un tubo muy largo con agua, cubierta con leños de madera muy pesados a la manera de prensa: así conservada, empieza a fermentar; en menos de 18 horas, el agua empieza a hervir, y se transforma en un color violeta o azul extrayendo todo el grano o materia colorante de la planta; en esta situación, el licor es trasvasado a otro tubo, el cual es algo menor, cuando la hojarasca es cuidadosamente recogida y apartada; y el muy nocivo olor de este deshecho es lo que ocasiona la peculiar insalubridad que siempre da lugar a algún incidente en este negocio. Estando ahora en el segundo tubo, la masa es agitada con palas adaptadas a para este propósito, hasta que por una habilidosa maceración todo el grano se separa del agua, la primera parte se hunde hasta el fondo como lodo mientras que el resto aparece claro y transparente en la superficie: este agua siendo cuidadosamente removida hasta cerca de la masa coloreada, el licor restante es vertido en un tercer tubo para conseguir que el índigo que pueda contener se deposite en el fondo; después de lo cual, el agua es cuidadosamente removida, el sedimento o índigo es colocado en vasijas adecuadas para secar, donde siendo despojado de los últimos restos de humedad, y formando unas pequeñas piezas oblongas y cuadradas, dan lugar a un bonito azul oscuro, y preparado para la exportación. El mejor índigo debía de ser luminoso, duro y brillante”. Puesto que el añil, junto con la alizarina, había mantenido una posición prominente durante muchos siglos como uno de los colorantes naturales más importantes, el esclarecimiento de su constitución química atrajo el interés de muchos de los primeros químicos. Las degradaciones que se indican anteriormente fueron realizadas durante el periodo 18261841, si bien no pudieron interpretarse las reacciones hasta varios años después. El índigo no se encuentra como tal en la planta de donde se extrae, sino que se halla en forma de un glucósido incoloro, denominado indican. Al extraer con agua la planta desmenuzada, el glucósido se hidroliza fácilmente por los fermentos contenidos en el 14 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero tejido vegetal, liberando glucosa e indoxilo; este último es oxidado al aire con producción del colorante azul. Estos bloques de índigo eran los que fueron Año 1818. Nace August Wilhelm HOFMANN (Giessen, 1818-1892). Precursor de la química de colorantes de la segunda mitad del siglo XIX. Comenzó sus estudios de derecho y lenguas en la Universidad de Giessen, su ciudad natal, pero pronto se orientó hacia la química. Estudió con Liebig, docente allí desde 1824. Investigó las propiedades del alquitrán de hulla, y particularmente las de la anilina, un tema que le permitió obtener su doctorado en 1841. A instancias del príncipe Alberto, consorte de la reina Victoria, fue nombrado en 1845 director del Colegio Real de Química de Londres. Año 1823. Por el año 1823, Kühlmann obtuvo de la raíz de la rubia una sustancia de sabor amargo, dulzaino, amorfa, de color amarillo que llamó xantina. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] altamente apreciados en el mercado europeo. Y fue solo en 1897 cuando la firma alemana BASF produjo una forma alternativa del colorante del índigo que finalmente substituyó al producto natural. Xantina. C5 H4 O2 N4; peso molecular 152,1. Base púrica que se encuentra en los animales y en diversas plantas; escamas amarillentas, poco solubles en agua y alcohol, solubles en ácidos y álcalis; se descompone antes de fundir hacia los 150ºC. Año 1825. Faraday descubre el benceno. Año 1826. (24) Año 1826. La alizarina, una materia colorante contenida en la raíz de rubia es aislada por por Pierre Jean Robiquet (Rennes 1780-París 1840), quién, además, descubrió otros principios químicos como la asparraguina, cantaridina, variolarina, orzina, codeína y la purpurina, y Jean Jacques Colin (Riom, 1784-1863). Trabajo publicado por ambos en la revista Ann. Chim. en 1827 con el nombre de "Nuevas investigaciones sobre la materia colorante de la rubia".No obstante no se puede asegurar que la obtuvieran completamente pura. 15 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Y en este mismo año, Robiquet, determina la composición centesimal de la alizarina. Nace Adolf von Baeyer (1835-1917). En Francia, el cultivo de la grazna, cuyo principio colorante es la alizarina y de la que se extraía un colorante rojo, prosperaba en Alsacia, otros colorantes naturales empleados como el índigo para el azul, el palo de Campeche para el negro, la bija para el rojonaranja y las cochinillas para el rojo, fueron algunos de los productos importados del mundo entero en cantidades crecientes. Alizarina. La alizarina se encuentra en la raíz de la rubia, combinada con un azúcar, formando un glucósido. Este (aislado por primera vez por Rochleder, que le dio el nombre de ácido ruberitrínico), bajo la acción de un fermento contenido en la raíz de rubia, ó por ebullición con ácidos diluidos, se desdobla en alizarina y azúcar. El mismo desdoblamiento tiene también lugar en la raíz, aunque muy lentamente. Año 1834. La aurina (ácido rosólico), una de las materias colorantes más primitivas fue obtenida por Federico Fernando Rounge en este año al oxidar el fenol. Rounge aísla la anilina a partir del alquitrán y observó la formación de negro anilina por oxidación. Aurina. C19 H14 O3; Peso molecular 290,3. Se prepara calentando una mezcla de fenol y ácidos oxálico y sulfúrico. Cristales ortorrómbicos bipiramidales de color rojo. Se descompone a 308-310ºC. Insoluble en agua, muy soluble en alcohol, poco en éter. Se usa como tinta y como indicador ácido-base. Año 1835. En 1835 fue descrita la alizarina por Federico Fernando Rounge (Billwärder 1795Oranienburg 1867) con el nombre de rojo de rubia (posiblemente publicado en su trabajo Farbenchemie, Berlin 1834). Las conocidas "Reacciones de Runge" ó "Reacciones de la anilina" se fundan en que la anilina da con la solución de clururo de cal (hipoclorito) una coloración violeta que pasa a rojorosada por la acción de los ácidos, y en que una astillita de madera de pino toma color amarillo con una solución muy diluida de una sal de anilina. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Uniforme militar 16 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Desde este año y hasta el principio de la Primera Guerra Mundial, los uniformes del ejercito francés se teñían de rojo con grazna natural. Europa comienza a importar guano del Perú. Utilizado como abono se convirtió, asimismo, en una fuente asequible de ácido úrico, que permitió la producción de muréxido en Francia a partir de 1855. Año 1837. En el año 1837 nace en París el químico francés Adán Carlos Girard. 1853) convierte el fenol en ácido pícrico. En este periodo pertenecía al claustro de profesores de la facultad de ciencias de Burdeos. Aparte de sus aportaciones en este terreno, se le considera junto a Gerhart, como el fundador de la teoría atómica. Además de numerosas memorias, artículos y notas, nos dejó un Méthode de chimie (París, 1854). En este año nace en Berlín, Karl Liebermann (18421914). Liebermann se habilitó como químico en 1869 y 1870 respectivamente, en la Academia Industrial y en la Universidad de Berlín. Año 1845. Hofmann aísla el benceno del alquitrán. Año 1838. El día 12 de marzo de 1838 nace en Londres William Henry Perkin. De padre constructor, que quería que su hijo siguiera sus pasos. A los catorce años Perkin ve como un amigo suyo hacía experimentos de química y eso le bastó para saber cual iba a ser el trabajo de su vida. La historia se repitió: años antes, el gran científico Michael Faraday había hallado la inspiración en las conferencias de Humphrey Davy, del cual consiguió que le nombrara preparador de su cátedra de la Royal Institution de Londres; William Perkin la halló ahora en las de Michael Faraday. Los educadores ingleses tenían entonces muy mal concepto de la química. Las escuelas sólo enseñaban la asignatura durante la pausa del almuerzo, convencidos de que no le interesaba a casi nadie. Año 1841. En 1841, nace en Francfurt am Main, Karl Graebe (1841-1927). Este mismo año, Erdmann y Laurent observaron la formación de la isatina por oxidación del añil con ácido nítrico. Isatina.- C8 H5 O2 N; Peso molecular 147,3; cristales de color rojo anaranjado, solubles en agua caliente, alcohol éter, solubles en los álcalis; punto de fusión, 203ºC. Se usa como reactivo y en la síntesis del índigo. Año 1842. En 1842, Augusto Laurent (La Folie 1807-París Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Año 1848. En 1848 Debus describe a la alizarina con el nombre de ácido alizárico. También en este año, Higgin observó que el líquido obtenido por maceración en agua fría de la raíz de rubia era de color amarillo intenso y de sabor muy amargo; dejado este líquido en reposo durante algún tiempo o calentado a 50ºC, perdía estos caracteres y se formaba en él un precipitado en copos, gelatinoso, en el cual, existía al parecer, todo el poder colorante del líquido primitivo. Teniendo en cuenta este hecho, Higgin creyó que, durante este proceso, la xantina de la rubia se había convertido en alizarina y que, probablemente, el cambio era debido a la acción de algún fermento contenido en la rubia y que extraía el agua fría junto con la xantina. También en 1848 Fritzsche observó la formación de la anilina por destilación del añil con potasa. Por aquella época (década de 1840) existían pocos químicos orgánicos de renombre en Gran Bretaña, y August Wilhelm Hofmann (Giesen 1818- Berlín 1892), que había trabajado bajo la dirección de Liebig (18031873) hasta 1845, fue importado a Londres desde Alemania para ocupar el cargo de profesor de la Escuela de Química recién fundada en dicha ciudad. Como ayudante se le asignó unos años más tarde, a un estudiante muy joven (27) que a sus diecisiete años había demostrado sobradamente sus aptitudes en el Royal College, William Henry Perkin (Londres,1838- Sudbury,1907). 17 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Como primer tema de investigación recibió el encargo de preparar derivados nitrados y aminados del hidrocarburo antraceno, extraído del alquitrán de hulla, para el cual se aceptaba todavía la incorrecta fórmula empírica de Dumas, C14 H12. El problema no tuvo resolución favorable, pues al tratar con ácido nítrico, el hidrocarburo no se nitra, sino que se oxida formando la quinona. Con el siguiente problema logró Perkin hacer una publicación que le valió para ser ascendido a la categoría de ayudante honorario cuanto solo contaba con 17 años. Por aquella época, los químicos tenían un interés especial en sintetizar substancias naturales y Perkin eligió la síntesis de la quinina como problema a investigar, concebido por el mismo para realizarlo por las noches y durante sus horas libres. Un día en presencia de Perkin, Hofmann especulaba en voz alta sobre la posibilidad de sintetizar quinina, el valioso antimalárico, a partir de una amina aromática. Hofmann había realizado investigaciones sobre los productos obtenidos del alquitrán de hulla (un líquido negro y espeso obtenido al calentar carbón en ausencia de aire), y se preguntaba si sería posible sintetizar quinina a partir de un producto del alquitrán de hulla como la anilina. La síntesis, si pudiese llevarse a cabo, constituiría un gran éxito, decía Hofmann; liberaría a Europa de su dependencia de los remotos trópicos para el aprovisionamiento de quinina. Perkin totalmente enardecido se fue a casa (donde tenía un pequeño laboratorio propio) para emprender la tarea. (35) Aunque se sabía de la existencia de isómeros, se desconocían las estructuras de la mayoría de los productos naturales, incluso de los más simples y la única caracterización de las complejas moléculas eran simplemente las fórmulas empíricas. Si él o Hofmann hubieran conocido mejor la estructura de la molécula de quinina, habrían sabido que la tarea era imposible para las técnicas de mediados del siglo XIX. Afortunadamente, Perkin lo ignoraba y, aunque fracasó, consiguió algo quizá más importante. Año 1852. Nace Emilio Fischer (Euskirchen 1852, -1919). Fue ayudante de Baeyer en Munich. Sus numerosas investigaciones pertenecen al mundo de la química orgánica y sus más notables éxitos consisten en sus trabajos sobre las materias colorantes, acetonas y aldehídos. Fue un maestro de la síntesis orgánica, sobre esto uno de sus biógrafos comenta, "En sus manos parecía no haber sustancia alguna, por compleja que fuera, que no pudiera ser analizada y formada de nuevo por síntesis: descomponía la molécula en sus átomos, y luego obligaba a estos átomos á regenerar otra vez la molécula". Año 1855. El muréxido empieza a fabricarse en Francia con gran éxito; se le presentó como el Púrpura de Tiro redescubierto, y se organizaron demostraciones de tintura ante Napoleón III en las Tullerías. Recordemos que se pudo conseguir su síntesis por la presencia de guano en Francia procedente del Perú cuyo principal inconveniente era su precio causa por la cual pronto encontró la competencia de la nueva generación de colorantes preparados a partir del alquitrán, un subproducto de la industria del gas del alumbrado. Año 1856. Los dos colorantes principales que existían en 1856 eran el azul índigo (extraído de la planta del índigo) y el rojo alizarina (de la raíz de rubia, otra planta). No se conocía prácticamente ningún otro colorante que se agarrara bien en los tejidos, sin palidecer al exponerlo al sol y las inclemencias del tiempo. Durante las vacaciones de Pascua de 1856, y tras la conversación con su maestro Hofmann sobre la posibilidad de obtener la quinina a partir de una amina aromática razonó tan sólo a base de la fórmula empírica que la síntesis podría transcurrir de la siguiente manera: Año 1849. Se empieza a utilizar el ácido pícrico como colorante para seda. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 18 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero te. Tiene lugar un enmascaramiento del cromo y una fijación del polifosfato en la flor y debajo de ella. Según las cantidades empleadas (12% sobre peso rebajado), los cueros al cromo así tratados se neutralizan simultáneamente por el intercambio del ácido. Al polifosfato, que tiene carga aniónica, se le puede adicionar, al mismo tiempo, bicarbonato sódico, acetato sódico, formiato sódico y también recurtientes sintéticos. La absorción del fosfato por el cuero al cromo es muy rápida. En sólo 20 min., queda absorbido el 90% del producto. Una neutralización con polifosfato es particularmente uniforme y suave. pH’s superiores a 4,8 deben ser ajustados con bicarbonato sódico u otros álcalis más fuertes. Para cuero a esmerilar se utilizan de preferencia polifosfatos de elevado peso molecular con pH 3,8-4,0 junto con bicarbonato sódico. La cantidad a emplear es de 1-2% sobre peso rebajado. El polifosfato de elevado peso molecular se fija principalmente en la capa de la flor, disminuye fuertemente el carácter catiónico de la superficie del cuero al cromo, de manera que no se produce una sobrecarga vegetal de la flor. La fijación del polifosfato en la flor hace el poro más fino y más gruesa la capa de flor. Los cueros son por esto mejor esmerilables. En una palabra, con el empleo de los polifosfatos se pueden corregir mejor los defectos de la flor sin esmerilarla a fondo. Perkin solo conocía de la quinina su fórmula. Esta fórmula elemental indicaba que una molécula de quinina contenía 20 átomos de carbono, 24 de hidrógeno, 2 de oxígeno y 2 de nitrógeno, pero no explicaba nada sobre la forma en que tales átomos estaban unidos, es decir, sobre la estructura del compuesto. Razonando, tal como él mismo explicaba “por adición y sustracción”, Perkin comentó que se obtenía la misma fórmula elemental multiplicando por dos la de un derivado de la anilina, la alil-toluidina (C10H13N), añadiendo al producto dos átomos de oxígeno y sustrayendo dos de hidrógeno (por ejemplo, dos alil-toluidinas y tres oxígenos proporcionarían una molécula de quinina y una de agua). Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Después de practicar la oxidación no logró obtener más que un precipitado de color pardo rojizo sucio, más a pesar del resultado tan poco prometedor, decidió intentar la oxidación de la amina aromática más simple, la anilina. Así las cosas, trató la anilina con dicromato potásico y obtuvo un precipitado negro y cuando estaba a punto de desechar la mezcla resultante en un vaso picudo como si fuera un nuevo fracaso, sus ojos percibieron un reflejo púrpura en ella. Añadió alcohol, que disolvió algo del preparado y adquirió un hermoso color púrpura: había descubierto el primer colorante artificial, inaugurando, por puro accidente, todo un mundo de colores. Un amigo de Perkin la sugirió que enviara una muestra del material a una empresa escocesa que estaba interesada en sus tintes. Perkin siguió su consejo y les preguntó si les servía; los escoceses, tras estudiar el color y su estabilidad a la luz, contestaron entusiasmados que sí, con tal de poder fabricarlo a bajo coste. Perkin tomó entonces una decisión que requería valor y mucha fe: patentó el proceso de fabricación del colorante, al que llamó púrpura de anilina, dejó el colegio y se convirtió en hombre de negocios. Hofmann desaconsejó esta decisión ya que creía que Perkin debía de seguir dedicándose a la investigación, pero Perkin perseveró en su decisión. Lo que más necesitaba era dinero. De los bancos no podía esperar nada, porque ¿quién iba a prestar oídos a un mozalbete que pretendía sacar colores del carbón? Tuvo, en cambio, suerte de que su padre y su hermano mayor invirtieran todos sus ahorros en la empresa. Así fue cómo la familia Perkin puso en marcha en 1857 su fábrica de colorantes en Greenford. Tuvieron que partir de cero en todo. En primer lugar tenían que conseguir anilina, porque en aquella época, por ser de poco uso, apenas la había en el mercado. 19 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Perkin tuvo que comprar benceno (derivado también del alquitrán de hulla) a un precio exorbitante, que se utilizaba en escala muy reducida como disolvente y como iluminante, y obtener de allí la anilina. Para ello necesitaba ácido nítrico fuerte, y como el que se hallaba a la venta no lo era en grado suficiente, tuvo que fabricárselo él mismo basándose en nitrato de Chile y ácido sulfúrico. Afortunadamente, tres años antes había descubierto Antoine J. Béchamp (Bassing, Francia,1816-1908) un excelente procedimiento para reducir el nitrobenceno a anilina, mediante hierro y ácido acético. A cada paso se necesitaba material especial para realizar las necesarias reacciones químicas; como ninguno de los aparatos existía, Perkin tuvo que diseñárselos él mismo: Parte del material que se utiliza hoy en día sigue fiel a los diseños originales de Perkin. de los colorantes naturales conocidos. Se trata de un colorante básico que tiñe el algodón mordentado con tanino, la lana y la seda. Este color hacía las delicias de la reina Victoria, de la emperatriz Eugenia y de su corte, la mauveína se extendió rápidamente por Europa. Este color malva tan popular se conseguía en un principio por el muréxido y, sobre todo, por el Púrpura francés, un colorante de origen vegetal preparado en 1856 por un tintorero de Lyon a partir de la orchilla, un liquen bajo fermentación amoniacal. El Púrpura francés parecía tener un brillante porvenir, pero la malveína no tardó en suplantarle. El muréxido corrió la misma suerte. Sobre el descubrimento de Bechamp, Perkin llegó a decir: "... de no haber sido por este descubrimiento, no hubiera podido iniciarse la industria de los colorantes del alquitrán de hulla". Al cabo de seis meses, obtenía lo que llamó púrpura de anilina. (27) La fortuna le sonrió porque, si bien los tintoreros ingleses se mostraron conservadores, los fabricantes franceses se volcaron con el producto. Los tintoreros franceses aclamaron el nuevo tinte (mauve, mauveína o Violeta de Pekín, que así lo llamaron porque recordaba a los pétalos de la malva silvestre) y denominaron al color "malva".(27) París, en aquella época, era el centro de la moda mundial, con lo cual, el color hizo furor. Tan popular llegó a hacerse dicho color, que este período de la historia se conoce como la "Década Malva". Perkin, había fundado la vasta industria de los colorantes sintéticos; (27) su fábrica vendía todo el colorante que podía producir aún a pesar de que el nuevo colorante se cotizaba al mismo precio del platino, por unidad de peso. El color es muy llamativo y, por entonces, no se podía obtener un tono semejante con ninguno Más información/More info/Plus d'informations [email protected] El propio Perkin había encontrado que el producto comercial contiene dos colorantes, uno derivado de la anilina y conocido como seudo-mauveína y otro derivado simultáneamente de la anilina, de la otoluidina y de la p-toluidina, que eran impurezas comunes en las primitivas muestras comerciales de anilina. Perkin demostró que el primer colorante es un compuesto en C24 constituido por cuatro moléculas de anilina. Por su parte Otto Fischer estableció el esqueleto estructural, al sintetizar la seudomauveína partiendo de para-nitroso-anilina y de difenil-meta-fenilendiamina y formuló ambos colorantes como para-quinon-diiminas. 20 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Perkin patenta el colorante en Inglaterra en Agosto de este año y en febrero de 1857. Estos dos colorantes pertenecen a un grupo muy pequeño que se designan como sales de fenilfenazonio. Se observa la síntesis de la fucsina. Este mismo año, Ch. Greville Williams (Cheltenhem, Gloucestershire, Inglaterra 18291910) descubre una reacción mediante la cual obtiene las cianinas. Esta reacción consiste en calentar en medio alcalino una mezcla de los compuestos de adición de la quinolina y de la lepidina con los halogenuros de alcohilo; por ejemplo, la obtención del azul cianina (yoduro de 1,1'-dietil-4,4'-cianina): penike lila que originalmente se piensa debió ser tintado con la muestra del mismo compuesto. Curiosamente la estructura correcta del compuesto fue sacada a la luz en 1994. Nombrada, bastante acertadamente, de la misma manera que lo hiciera el mismo Perkin). Este compuesto resultó ser una mezcla de varios compuestos conteniendo grupos metílicos. El nuevo color fue pasando de moda a finales de los 60's, excepto en uno de los primeros laboratorios de "I+D" del mundo, donde Perkin descubrió dos nuevos colorantes, el Violeta Britannia y el Verde de Perkin (el agua en las proximidades del Grand Canal Union se decía que cambiaba de color cada semana dependiendo de que colorantes estaban siendo producidos en ese momento). Año 1857. En 1857 se erigió en Greenford-Green la primera fábrica de anilinas del mundo, resultando el kilo de colorante a unos 2000 francos suizos al cambio actual. Perkin registra sus patentes tanto en Inglaterra como en Francia pero un error en la fecha la invalidó, de manera que su colorante pasó a ser de dominio público. Paradójicamente ese revés aseguró la prosperidad de su inventor: el producto “pirata” hizo crecer la demanda del producto original y contribuyó al éxito de la empresa Perkin&Sons, que el propio Perkin había fundado con su padre y su hermano. Año 1858. Mauveina. C24 H19 N4 ; Peso molecular, 363,4. Primer colorante sintético que se conoció. Preparado por Perkin en 1856, oxidando la anilina impura con dicromato potásico. Está formado por diversas substancias, predominando la que aquí se indica. Mientras que el origen de la moderna revolución industrial es a menudo trazado en Ironbridge Gorge al noroeste de Birmingham en el Reino Unido, se le ha dado menor crédito a una de las plazas de nacimiento de la moderna industria químico-orgánica. William Henry Perkin, quien a la edad de 18 años produjo accidentalmente el primer colorante sintético (Púrpura de anilina, mejor conocido como Mauveína), erigió una factoría en la orilla de Grand Union Canal en 1857 para producir dicho colorante. Esta pequeña factoría de colorantes estaba situada en el "paraje de los seis acres" justo al sur de la casa publica "Black horse", en Greenford, al oeste de Londres. Como curiosidad comentaremos que aún existe este local como pub y restos de la gigante farmacéutica, Glaxo Wellcome" la cual tiene su cuartel general bastante cerca del lugar. Hofmann obtiene en 1858 la rosanilina calentando la anilina con tetracloruro de carbono. Al estudio de la rosanilina también se dedicaron especialmente Caro, Graebe y Emil y Otto Fischer (Euskirchen, 1852-,1932). Griess descubre la diazotación y la copulación en y sobre las fibras. Año 1859. En el año 1859, Williams descubre un colorante perteneciente al grupo de las sales de fenilfenazonio mencionadas anteriormente, un colorante rosa vivo, denominado safranina T (tolusafranina); se prepara oxidando una mezcla de para-toluilen-diamina, ortotoluidina y anilina. En la Exhibición Real de 1862, la Reina Victoria realizó una aparición con un vestido de seda tintado con mauveína. En los archivos químicos del Imperial College, hay una muestra de seda (aproximadamente 5 x 10 cms.) coloreada con el colorante original sintetizado en los años 50's, y un sello de un Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 21 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Hofmann fue el primero en advertir que la sal coloreada se reduce dando un derivado incoloro, la leuco-rosanilina. No obstante, la rosanilina no es un colorante a la tina, pues el leuco-derivado carece de afinidad para la fibra textil y no se reoxida al exponerlo al aire. La sal es básica y constituye un colorante directo para lana o seda y para el algodón mordentado con tanino. En 1859, obtuvo Verguin en Lyon (Francia) un colorante rojo al que denominó Fuchsina (fuchina), más tarde conocida como magenta, al oxidar la anilina con cloruro estánnico. El descubrimiento debe haber sido accidental, pues resulta muy sorprendente que la oxidación de la anilina origine dos colorantes distintos, según la naturaleza del oxidante. Un año antes, Hofmann había obtenido la misma sustancia al tratar la anilina con tatracloruro de carbono, pero sólo inició estudios detenidos sobre ella, a la que denominó rosanilina, después de haberse manifestado un interés industrial por su empleo como colorante. Este hecho señala la entrada de Hofmann en el terreno de los colorantes, en el cual habría de desempeñar un papel prominente. Hofmann demostró que el colorante no se produce sólo de anilina pura, sino a partir de mezclas que contienen toluidinas. El producto comercial ordinario se prepara oxidando cantidades equimoleculares de anilina, orto-toluidina y para-toluidina. Los Etablissements Renard Frères de Lyon registran el colorante este mismo año con el nombre de fucsina, pues según el texto de la patente su color recordaba el fucsia; pero a menudo se ha recordado que Fuchs significa en alemán “renard” (zorro en francés). No obstante el éxito de ese producto no pudo evitar la decadencia final de la industria francesa de colorantes. Tres razones explican dicho declive. En primer lugar, la ley francesa de 1844 sobre patentes protegía el producto final y no el proceso de fabricación. Por tanto, si los químicos mejoraban la síntesis de la fucsina eran llevados sistemáticamente a juicio por los Etablissements Renard Frères y condenados. Los inventores comprendieron enseguida que debían explotar sus descubrimientos en otros países como Alemania o Suiza, para el beneficio de estos últimos y perjuicio de Francia. Francia carecía, además, de buenos químicos industriales. En Alemania, desde 1825, las escuelas técnicas (Technische Hochschulen), subvencionadas por las regiones, formaban cuadros técnicos de alto nivel para la industria. La tercera razón es quizá la más grave. La malveína, la fucsina y otros colorantes de anilina eran el resultado de investigaciones empíricas. Pero el éxito de tales investigaciones, ayer y hoy, dependen del azar. Año 1860. Pueden utilizarse otros oxidantes diferentes del cloruro estánnico; en los primitivos procesos comerciales se mostró cierta preferencia por el nitrato mercúrico, pero últimamente no se emplea otra cosa que nitrobenceno. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] En 1860, obtuvieron Girard y de Laire el azul de rosanilina, cuyo derivado sulfonado, soluble en agua, preparó Nicholson en 1862. De este colorante también llamado Azul de Lyon o azul de anilina, Hofmann demostró que es una trifenil-rosanilina y la preparó calentando clorhidrato de rosanilina con anilina. Poco después, Hofmann obtuvo el primer colorante violeta de este tipo, al tratar la rosanilina con 22 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero ioduro de etilo (Violeta de Hofmann). en este mismo año, Perkin prepara la crisanilina (*) y en 1863 la primera satranina. También, en este mismo año, otros investigadores descubren el negro de anilina, el primer colorante azoico (Pardo Bismark) a partir de la acción del ácido nitroso sobre la m-fenilendiamina, dos colorantes nitrados (amarillo Martius y anaranjado palatin) y el rojo magdala. Hofmann dio a conocer en 1863 el violeta de yodo. (*) Crisanilina. (C20 H17 N3 ó C19 H15 N3). Es una diaminofenil-acridina. Se encuentra en los residuos resinosos de la fabricación de la fucsina. Para obtenerla se tratan estos residuos con vapor de agua a sobrepresión y se precipita la crisanilina, de su solución en ácido nítrico, en estado de nitrato. Recristalizando este nitrato y descomponiéndolo con amoniaco puede obtenerse la crisanilina libre. Es un polvo amarillo apenas soluble en agua, muy soluble en alcohol y en el éter; tiñe la lana y la seda de amarillo. Con una molécula de un ácido monobásico forma sales estables de color rojo. Año 1861. Perkin, a sus veintitrés años, era la autoridad mundial en el tema de los colorantes y dio conferencias en la Sociedad Química de Londres. Entre los asistentes estaba Michael Faraday: alumno y maestro habían intercambiado lugares. Se supone que la síntesis de Kolbe implica la condensación de tres moléculas de fenol con ácido fórmico (procedente de la descarboxilación del ácido oxálico). También puede emplearse formaldehído para suministrar el átomo de carbono central y, en realidad, hay varios colorantes que se preparan comercialmente por condensación del formaldehído con fenoles substituidos, en presencia de ácido sulfúrico que contenga nitritos, según se indica para la síntesis del ácido aurin-tricarboxílico (Violeta de cromo Gy). Más información/More info/Plus d'informations [email protected] En este año preparó Kolbe la misma sustancia que obtuviera Rounge en 1834, la aurina, al calentar el fenol con el ácido oxálico y ácido sulfúrico concentrado. Su constitución como derivado del trifenilmetano fue establecida por O. y E. Fischer cuando lograron obtener la aurina al descomponer con agua la leucopara-rosanilina diazoada: Sigue en la siguiente página... 23 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero La aurina no se emplea como colorante por su débil color, por su falta de grupos que faciliten la combinación con la fibra y por su escasa solubilidad en agua. En cambio, los miembros del grupo que contienen un grupo carboxilo en orto con el oxhidrilo, p. ej., el violeta cromo, son colorantes para mordiente muy valiosos. Lauth (Estrasburgo 1836- ¿?)sintetiza el Violeta de Metilo. Lauth, Charles.- Químico francés nacido en Estrasburgo. Estudió en su ciudad natal, y en 1856 fijó su residencia en París para dedicarse a la química industrial, siendo nombrado en 1879 administrador de la manufacturera de Sëvres, en la que introdujo importantes mejoras, tanto en el orden técnico como en el administrativo. Ha escrito: Utilisation de la muréxide dans límpression des tissus (1856), Décuverte du Violet de diméthilaniline (1861), Etudes sur le noir d’aniline (1864), Introduction du chlorure de benzyle dans l’industrie des couleurs (1866), Décubertee des colorants sulfurés, la thionine (1876); Création de la porcelaine nouvelle, analogue à la porcelaine de Chin; Recherche sur la porcelaine, en colaboración con Dutailly (París 1888), y La manufacture nationale de Sévres 1879-1887 (París 1889). Año 1862. Hofmann regresó a Alemania en 1862, invitado por el gobierno prusiano para montar un laboratorio de química en Bonn. (27) En 1965 fue profesor de química orgánica en la Universidad de Berlín y allí se lanzó al nuevo Más información/More info/Plus d'informations [email protected] campo de la química orgánica de síntesis que su joven discípulo había inaugurado. Los tintes naturales se duplicaban en el laboratorio. (24) Los trabajos de Hofmann versan preferentemente sobre química orgánica, habiendo llevado a cabo detenidas investigaciones sobre el alquitrán y derivados de la hulla y trazado una historia completa del amoniaco y sus compuestos. Estudió con gran resultado la naturaleza de la fucsina y descubrió la rosanilina, obteniendo los derivados de la misma y determinando la naturaleza del verde de anilina perteneciente a este grupo. Uno de los colorantes más preciosos de esta especie es el que se expende en el comercio como violeta Hofmann. Publicó excelentes informes sobre las exposiciones industriales de 1851 y 1862. (27) Aunque Inglaterra había inaugurado el campo, no podía competir con la mayor pujanza de Alemania en el terreno de la química orgánica (la rama de la química que se ocupa de los compuestos del carbono, característicos de los organismos vivos). Por primera vez se transformó un colorante insoluble en un colorante ácido soluble en agua cuando en 1862 se trató el azul de anilina con ácido sulfúrico conc.; el producto resultante (azul Nicholson o azul al álcali) es un colorante directo para lana y seda. 24 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Griess crea la química de los azocolorantes con el descubrimiento de los diazocompuestos. Se desarrolla el Pardo Bismark por Martius y Lightfoot, primer azocolorante soluble. Año 1863. Entre los diazocompuestos, la síntesis más temprana fue la de la indulina. Se presenta el Pardo Bismark. Lightfoot desarrolla el negro de anilina, un negro producido por la oxidación de anilina sobre la fibra de algodón. Año 1865. En 1865 la Badische Anilin und Soda Fabrik AG (BASF) de Friedrich Engelhorn empezó la manufactura de colorantes derivados del alquitrán en Ludwigshafen. Baeyer y Knop convirtieron la indigotina, por reducción, en dioxi-indol, oxi-indol e indol. Año 1866. En 1866 ya contaba Basilea con cuatro fábricas de colorantes. El "Farbwarenhandlung" (comercio de materias colorantes) de J.R. Geygi-Merian y las casas Gerber-Keller, Dolfus y Clavel; de esta última surgió la firma "Bindscheller un Busch", y de ésta la Gesellschaft für Chemische Industrie, o sea, la actual CIBA, S.A. No mucho después de la original proeza de Perkin, August Kekulé y sus formulas estructurales sobre el benceno proporcionaron a los químicos orgánicos un mapa del territorio, por así decirlo. Sus teorías hablaban de los derivados del benzol, y la preparación de nuevos colorantes artificiales, que hasta ahora había sido puramente empírica, se convirtió en síntesis racional dirigida a fines poco menos que conocidos de antemano. Utilizando este mapa podían crear esquemas lógicos de reacción, métodos razonables para alterar una fórmula estructural paso a paso, con el fin de convertir una molécula en otra. Se hizo posible sintetizar nuevas moléculas químico-orgánicas, no ya por accidente, como el triunfo de Perkin, sino deliberadamente. En 1866 sintetizó el verde de yodo. Bardy había descubierto la dimetilanilina, partiendo de la cual, en este año de 1866 preparó el violeta de metilo, llamado entonces violeta de París. En este mismo año Strecker establece la fórmula de la alizarina (C14H8O4). Conclusión independiente a la que llegarían dos años más tarde Graebe y Liebermann. Unidad de producción de índigo de la Sociedad BASF en Lugwigshafen. Kekulé publica su teoría fundamental sobre la estructura del benceno, abriendo así el camino para esclarecer la estructura de los compuestos aromáticos y desarrollar la industria de las materias colorantes sobre una base racional y no empírica. Baeyer intenta por primera vez volver a transformar la isatina en índigo por simple reducción, pero obtuvo una serie de productos cuyo grado final estaba representado por el indol, exento de oxígeno. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Año 1867. En 1867, Baeyer comenzó un programa de investigación que posteriormente condujo a la síntesis del índigo. Esta conquista, a largo plazo, iba a desplazar del mercado a las extensas plantaciones de índigo del lejano oriente. Hofmann, junto con Laire y Girard, publican una notabilísima memoria sobre los colorantes derivados de la hulla que presentan en la exposición industrial de este año. Síntesis de la nigrosina. 25 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1868. Graebe, Hofmann y Libermann En 1868, un estudiante discípulo de Baeyer, Karl Graebe, estableció la formula de la alizarina trabajando junto a Liebermann, partiendo del antraceno, tras practicar gran número de investigaciones para la obtención de colorantes provenientes del carbón de hulla. Baeyer había demostrado que las moléculas orgánicas complejas podían fragmentarse (degradarse en el argot) por calentamiento en presencia de zinc en polvo. Baeyer indicó a Graebe, pese a la reticencia inicial de éste, que aplicara esa reacción a la alizarina. La determinación más simple de las estructuras de los compuestos de degradación permitió, reconstituyendo el rompecabezas, deducir la de la alizarina. Una vez conocida su estructura, la síntesis racional sería posible. Aplicó la nueva teoría de Kekulé al estudio de las quinonas y pudo demostrar que dichas substancias tienen un sistema cíclico y no una estructura en cadena abierta, como había propuesto Kekulé. El estudio de las benzoquinonas fue ampliado por Graebe, en colaboración con Karl Liebermann, a otras quinonas más complejas, especialmente la alizarina (del árabe asara, exprimir), importante materia colorante que se creía era un derivado de la naftoquinona. Como punto Más información/More info/Plus d'informations [email protected] de partida, Graebe y Liebermann aplicaron el método de la destilación con zinc en polvo que había sido descubierto un año antes por Baeyer, durante su estudio sobre el añil. Al destilar la alizarina con zinc en polvo se encontró que la reacción marchaba con sorprendente facilidad y, de una manera inesperada, dio origen a la formación del antraceno, hidrocarburo del alquitrán de hulla y del que por entonces no se sabía sino que estaba constituido por tres núcleos aromáticos, pero se ignoraba la forma de condensación (angular o lineal). Aprovechando la experiencia de Graebe sobre las quinonas, pronto se reconocieron características quinoides en la alizarina y en un derivado oxigenado del antraceno, poco estudiado por entonces, al que Graebe y Liebermann denominaron antraquinona. Fundándose en su carácter ácido y en los análisis disponibles, se dedujo que la alizarina debía ser una dioxiantraquinona. Aunque no se había podido demostrar aún la estructura de la sustancia madre ni la posición relativa de los sustituyentes. Para el primer ensayo se eligió un método basado en una tosca analogía con el comportamiento del cloranilo (tetracloro-pbenzoquinona) que reacciona fácilmente con los álcalis acuosos, sustituyéndose con toda facilidad dos de los cuatro átomos de halógenos por oxidrilos. En consecuencia, se planeó la introducción de dos átomos de halógenos en la quinona de la serie antracénica, suponiendo que entrarían, en las posiciones adecuadas y que la sustancia resultante se podría hidrolizar a continuación. Mientras Perkin se mantuvo activo en su negocio, la carrera entre los dos países estuvo muy reñida. Un ejemplo en el de la alizarina, el colorante natural más famoso de aquel tiempo. Cuando los químicos alemanes descubrieron su estructura química, se inició una carrera desenfrenada para hallar la manera de fabricarla a bajo precio en el laboratorio. Perkin resolvió el problema en 1869 y solicitó la patente. Los químicos alemanes dieron con la solución casi al mismo tiempo, pero solicitaron la patente un día antes. 26 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1869. En 1869, Caro, Graebe y Liebermann, realizan la síntesis de la alizarina al mismo tiempo que lo lograba Perkins en Inglaterra. La antraquinona fue bromada y, como dibromoderivado que se obtuvo no reaccionaba con los álcalis acuosos a la temperatura ordinaria, se sometió a una fusión alcalina. De manera sorprendente, el producto obtenido resultó completamente Esta primera síntesis de una materia colorante que se halla en la naturaleza, fue recibida con el mayor beneplácito como una extraordinaria conquista científica; mas el procedimiento no era el adecuado para explotarlo comercialmente, debido al elevado precio del bromo y a la dificultad de practicar la fusión a escala industrial. Aunque se obtuvo la correspondiente patente y se asignó a la "Badische Anilin- und Soda Fabrik", el método se encontró impracticable técnicamente. Entonces Graebe y Liebermann recabaron la colaboración de Heinrich Caro, (1834-1910) era un especialista alemán en colorantes sintéticos, que acababa de regresar de Inglaterra para asumir la dirección científica de una joven empresa renana con gran futuro, la Badische Anilin & Soda Fabrik (BASF), químico industrial de la BASF, con el fin de intentar la introducción de oxhidrilos fenólicos a través de los ácidos sulfónicos, método que habían descubierto de una manera independiente Kekulé, Wurtz y Dusart en 1867. Los primeros intentos fueron un fracaso, pues la antraquinona resultó ser mucho más resistente a la sulfonación que cualquiera de los compuestos previamente investigados y se recuperaba inalterada. De una manera accidental, por un experimento que perseguía fines distintos, Caro descubrió que si se calienta la antraquinona con ácido sulfúrico concentrado, se transforma en un derivado soluble en agua y que contiene Más información/More info/Plus d'informations [email protected] idéntico a la alizarina natural. Con el tiempo se llegó a saber que esta primera y espectacular síntesis de un colorante natural, no solo es notable porque produce un representante determinado de una serie de isómeros posible, sino también porque el derivado bromado tiene una estructura que no corresponde a la del colorante, pues sufre una transposición en el curso de la fusión alcalina, probablemente por abrirse el anillo quinónico y volver a cerrarse en una posición diferente: azufre. “En uno de sus últimos ensayos Caro se ausentó de su laboratorio. A la vuelta observó que se había producido un recalentamiento: parte de la mezcla de la reacción se había incrustado en el techo del laboratorio, pero el resto del matraz constituía el producto deseado. Sin este feliz accidente, Caro habría estado, sin duda, mucho más tiempo bloqueado: la reacción que él buscaba sólo se producía a una temperatura muy elevada, que ningún químico razonable habría aplicado por miedo a destruir la antraquinona, y sabiendo además que el ácido sulfúrico es un agente muy corrosivo. Por no hablar de los riesgos del experimentador.” Antes de que este derivado sulfónico pudiera identificarse plenamente, los tres investigadores encontraron que, al fundirlo con álcalis, produce alizarina con excelente rendimiento. En un principio se supuso que la nueva sustancia era un derivado disulfónico de estructura correspondiente a la de la alizarina, más tarde se advirtió la poca probabilidad de que un sustituyente de segunda clase (carbonilos quinónicos) dirija la entrada de nuevos sustituyentes a posición orto y después se confirmó que un segundo radical sulfónico no entra en el mismo anillo bencenoide, sino en el otro. Más adelante se estableció de una manera concluyente que el producto intermedio es el ácido 2monosulfónico y que su transformación en alizarina es el resultado de oxhidrilarse la molécula en posición alfa, mediante un proceso de oxidación por el aire o por oxidantes añadidos de una manera 27 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero deliberada (por ejemplo, clorato de sodio). El 26 de Junio de 1869, Perkin patentó su proceso de sintetizar la alizarina a partir del antraceno ¡Un día después que Caro, Graebe y Libermann! Pero pronto se pusieron de acuerdo para colaborar e intercambiar licencias de fabricación. Aún así, Perkin empezó a fabricar la alizarina en grandes cantidades gracias a un acuerdo con los alemanes y de nuevo prosperó su negocio. Liebermann trabajaba también sobre la güercetina y la cochinilla, y entre los alcaloides hizo serias investigaciones sobre la cocaína. En 1869, Baeyer y Emerling obtienen el indol partiendo del ácido ortonitrocinámico. Con la depuración de los procesos de síntesis se abarató el precio de la alizarina. En Francia, las autoridades subvencionaron durante un tiempo a los productores de la garnza para que pudieran continuar utilizando el colorante natural para teñir los uniformes militares. Sin embargo, la medida no pudo evitar la catástrofe. Un quintal de granza natural valía 200 francos en 1865, pero sólo 25 francos diez años después. Alizarina. C14 H8 O4. Peso molecular, 240,2. Agujas de color naranja que en forma de ácido ruberítrico se encuentran en la raíz de la Rubia Tinctorum y que desde los tiempos antiguos se usan como materia tintórea. Poco solubles en agua fría, más en agua caliente, algo solubles en alcohol y más en éter, solubles en soluciones alcalinas, dando color azul; Punto de fusión 290ºC. La alizarina tanto sintética como natural, se usan aún como colorante, pero más como punto de partida para la preparación de otras materias colorantes; se usa también como reactivo en análisis y como indicador ácido-base. 9,10-dihidro-3,4-dihidroxi-9,10-dioxoantraceno-sulfonato). La compañía alemana BASF le gano honestamente la patentización del proceso por !un día!. Perkin y BASF llegaron a un acuerdo sobre la manufacturación del proceso, pero el boom de la manufactura de colorantes sintéticos en Greenford fue disminuyendo y en 1874, Perkin vendió su factoría a Brooke, Simpson y Spiller. La producción siguió en marcha con sus nuevos propietarios solo hasta 1876, que se volvió a vender a los productores de alquitrán Burt, Boulton y Haywood, cuyas operaciones colorantes disfrutaba la British Alizarine Company, la cual pasó a formar parte de ICI en 1931. Actualmente, en Manchester, existen restos de una importante colección de productos químicos y artefactos de Perkin. Partes del edificio original sobrevivieron a las celebraciones del centenario en 1957, y los últimos restos fueron demolidos recientemente en 1976. Año 1870. En 1870, Engler y Emmerling obtuvieron la indigotina reduciendo la orto-nitroacetofenona con cal y polvo de cinc. Año 1871. En 1871 Hoffmann sintetiza el verde de metilo. El descubrimiento de la constitución de la alizarina condujo a la introducción de algunos derivados hidroxiantraquinónicos como colorantes comerciales de mordentado. Este año se introduce en el mercado la alizarina sintética, tan sólo dos años después del descubrimiento inicial. y, en un breve periodo de tiempo, desplazó definitivamente al producto natural. Este fue el año en que Baeyer descubrió una nueva clase de colorantes al calentar el pirogalol con anhídrido ftálico a 195-200ºC; la sustancia roja que así obtuvo fue denominada Galeína. Al sustituir el pirogalol por resorcina, Baeyer obtuvo una sustancia amarilla, cuyas soluciones acuosas mostraban una intensa fluorescencia del mismo color, por lo cual fue denominada fluoresceína. A continuación, Baeyer preparó la sustancia madre del grupo, al condensar el anhídrido ftálico con fenol, en presencia de agentes deshidratantes (ácido sulfúrico, cloruro de zinc). El producto resultante, la fenolftaleína es incolora, pero se disuelve en los álcalis con color rojo vivo, recuperándose el compuesto incoloro al acidular. En 1869, Perkin sintetizó el colorante natural brillante rojo llamado alizarina (conocido químicamente como sodio- Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 28 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Tras esto, transcurrieron nueve años (1880) hasta que Baeyer reanuda sus publicaciones sobre este tema. En 1874, Nencki obtuvo la indigotina oxidando el indol con ozono. En 1874, con sólo treinta y cinco años, Perkin poseía una fortuna. Vendió la fábrica y volvió a su primer amor, la investigación química. Año 1872. Los agricultores franceses producían todavía 23000 toneladas de polvo de granza, es decir, más de la mitad de la producción mundial. Lauth y Baubigny desarrollan el Verde de Metilo, colorante básico aún en uso. En esta década, desde 1870 hasta 1878, Baeyer, dio a conocer la composición y síntesis del oxi-indol, o sea, lactama ortoamidofenilacética, su conversión en isatina y distintos modos para pasar de ésta a la indigotina. Año 1873. Año 1875. Año 1873. Girard publica uno de sus trabajos principales: "Traité des derivés de la houille applicables à la production des matières colorantes" presentado en París. La carrera de Perkin como investigador no fue baldía. En 1875 sintetizó la cumarina, sustancia de olor agradable que marcó el camino hacia la industria de los perfumes sintéticos. Primer colorante sulfuroso, Cachou de Laval, basado en material orgánico. Usado en la industria del algodón. Fue desarrollado por Groissant and Bretonniere en Francia. Dos de las operaciones introducidas por la síntesis de la alizarina en la práctica a gran escala, el tratamiento por ácido sulfúrico y la fusión con sosa cáustica, alcanzaron muy pronto más extensa aplicación, debiéndose a esta la fabricación industrial de la resorcina, hasta entonces producto de laboratorio, y la fabricación de sus derivados la fluoresceína y Año 1874. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 29 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero la eosina. El descubrimiento casual de dos derivados de la alizarina, dos materias colorantes anaranjada y azul respectivamente, vino a dar mayor importancia a la nueva industria; poco después, en 1876, se introdujeron en ella diferentes colorantes azoicos, y al cabo de poco tiempo, se fabricaron también algunos colorantes ácidos (compuestos sulfónicos) tales como la fucsina al ácido, el violeta al ácido y un verde al ácido derivado del verde malaquita, entonces de descubrimiento reciente. Caro descubre el Azul de metilo. Año 1877. Aunque la solubilización de determinados colorantes ya se había conseguido en 1862, el derivado sulfónico de la fuchina misma, la fuchina ácida no se preparó hasta este año de 1877 ya que se necesitaba ácido sulfúrico fumante, que no existió en el comercio hasta 1875. En aquella época la fuchina ácida se consideraba muy valiosa, pues era el primer colorante ácido violeta. Se presenta la crisoidina desarrollada por Caro y Witt primer miembro importante de colorantes azo. Cumarina. (C9 H6 O2). Peso molecular: 162,14. Se pueden obtener de diversas especies de Asperula. Láminas rectangulares ortorrómbicas; Punto de fusión 69ºC. Olor agradable. Muy soluble en alcohol, cloroformo, éter, aceites; soluble en soluciones de hidróxidos alcalinos, algo soluble en agua hirviente, mucho menos soluble en agua fría. Se usa en perfumería y para aromatizar y dar buen sabor a medicinas, aceites. Algunos derivados de la cumarina se utilizan como blanqueadores ópticos. Año 1876. Otto N. de Witt (San Petersburgo, 1853- ) demostró en 1876 la dependencia de las propiedades de los colorantes respecto de su fórmula constitucional y la importancia de los grupos de átomos cromógenos, cromóforos y auxocromos. En este año descubrió los colorantes azoicos. Witt reconoció que ciertos sustituyentes aumentan el color debido a sistemas cromóforos y los llamó auxocromos. Los principales auxocromos, que ejercen efectos tanto batocrómicos como hipercrómicos, en orden de efectividad son los siguientes: -NR2 , -NHR , -NH2 , -OH3, halógeno, OCH . También se observan efectos auxocrómicos de orden inferior en los grupos alcohilo. Los desplazamientos batocrómicos causados por sustituyentes siguen de una manera burda el orden de las potencias de repulsión electrónica. El color se considera ahora como asociado con un sistema altamente insaturado en el cual la resonancia confiere una adecuada movilidad a los electrones. Las primeras interpretaciones del color han sido expresiones vagas del concepto de resonancia. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] La preparación corriente del cristal violeta o violeta cristalizado (descubierto por Kern y Caro), es decir, el derivado hexametilado de la pararrosanilina, es un ejemplo de otro método de preparación de los colorantes del trifenilmetano. Los derivados hexa- alcohólicos son más valiosos que los derivados menos substituidos porque su color es menos intenso. Otro tipo de colorantes de triaril-metano, en que falta uno de los grupos de amina característicos del tipo rosanilina, está representado por el colorante verde azulado que se conoce con el nombre de Verde de Malaquita (Otto Fischer, 1877 y Dobner). El correspondiente derivado tetraetílico se denomina Verde Brillante. 30 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero El descubrimiento de la alizarina sintética no tuvo consecuencias inmediatas en cuanto ala preparación de numerosos colorantes similares, como ocurrió con el caso de la rosanilina. Ello se debió en parte a que la alizarina es la única, de los nueve dioxiderivados isómeros de la antraquinona, que forma lacas coloreadas con los mordientes; por otro lado, los derivados simples de la alizarina tampoco tienen un valor especial como colorantes. El primer colorante de importancia que se obtuvo a partir de la alizarina fue el azul de alizarina, descubierto por Prud'homme y del que Graebe demostró que era un derivado de la piridina. La reacción que da origen al azul de alizarina fue estudiada detenidamente más tarde por Skraup y, ampliada a otros compuestos, se conoce como síntesis de Skraup para la quinolina. Se descubre el colorante de base xanteno, Rodamina B. Año 1879. En el año 1879, Witt descubre los colorantes azínicos y explica su fórmula constitucional. En 1879 aparecieron los primeros colorantes artificiales de color rojo escarlata, y obtuvo Heinrich Caro (Posen, Alemania, 1834-,1910) un colorante nitrado muy importante, el amarillo de naftol; después de 1880 se descubrieron las indaminas, las eurrodinas y el azul de metileno, y en el mismo año de 1880 realizó Baeyer la síntesis de la indigotina, síntesis que, llevada algunos años más tarde (en 1897) a la práctica industrial, había de producir un cambio enorme en la producción y consumo del añil. Los alemanes ejercían un dominio absoluto y siguieron siendo los fabricantes mundiales de colorantes hasta la primera guerra mundial. En 1879, Claisen y Shadwell prepararon la isatina partiendo del ácido amidobenzoilfórmico. Año 1878. La síntesis de Perkin consistía en la preparación de ácidos insaturados por condensación de un de un aldehído aromático con la sal de un ácido graso. Schunk Logra aislar 7 mgs. de pigmento cristalizado de Púrpura de Tiro a partir de 400 animales. Año 1880. Apenas se cosecharon 500 Tm de polvo de granza; mientras que la producción de alizarina sintética equivalía ya a 30000 Tm de granza. En la misma línea, los químicos alemanes se adueñaron del mercado del índigo. La transformación que Baeyer intentó en 1865 sobre la isatina para llegar a índigo no llegó a buen puerto hasta este año; mediante el uso de tricloruro de fósforo y cloruro de acetilo. Esta síntesis carecía de valor comercial, porque implicaba numerosas fases y el rendimiento era bajo, pero tuvo gran significación teórica, ya que la isatina había sido obtenida mediante una síntesis que establecía su estructura sin dejar lugar a dudas. Se sintetiza el Escarlata de Biebrich, colorante ácido rojo puro que rivaliza con el cochinilla en luminosidad. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] En 1880-82, Adolf Baeyer sintetiza el índigo, primer colorante de tina, aunque 31 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero industrialmente se tardaran algunos años en ser lanzado al mercado con un precio menor que el índigo natural. A establecer la verdadera constitución de la indigotina llegó por medio de una serie de síntesis cuyo punto de partida era el ácido cinámico. La BASF empleó alrededor de 17 millones de marcos oro para lograrlo. La sustancia madre de todos los colorantes del Más información/More info/Plus d'informations [email protected] grupo de la rosanilina se denomina para.rosanilina o para-fuchina y se prepara a partir de una mezcla con un sólo mol de paratoluidina y dos moles de anilina. Emil Fischer y su primo Otto Fischer determinaron, en este año de 1880, el esqueleto estructural al transformar la para-rosanilina en trifenilmetano, un hidrocarburo preparado seis años antes por Kekulé. La posición de los grupos de amina se determinó mediante degradación y síntesis. 32 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Los colorantes de trifenilmetano son muy brillantes y poco a poco fueron desplazando a la mauveína; aunque no son tan estables a la luz. Baeyer reanuda la publicación sobre el tema Baeyer llegó a establecer la estructura de las ftaleínas basándose en la degradación de la ftalofenona, que produce trifenilmetano, según se ilustra en las fórmulas. Como quiera que Baeyer fue capaz de transformar la ftalofenona en fenolftaleína (nitración, reducción, diazoación e hidrólisis), se deduce que la fenolftaleína es un dioxiderivado de la ftalofenona. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] de la fenolftaleína, trabajos aparecidos en los Liebig's Annalen bajo el título de "Los compuestos del ácido ftálico con los fenoles"; comprendían 133 páginas donde describía la preparación de unos cincuenta derivados y productos de degradación de las ftaleínas. Cuando se agrega un álcali a una solución alcohólica de la fenolftaleína, se forma un intenso color rojo por producirse la sal disódica, pero se decolora de nuevo en presencia de un gran exceso de álcali. Los cambios correspondientes están indicados en las fórmulas anteriores. Por analogía con la fenolftaleína se propuso 33 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero que la fluoresceína habría de tener la estructura señalada en la fórmula I. Sin embargo, semejante fórmula no explica la aparición del color. De ahí que se consideren más probables cualquiera de las fórmulas II a o II b, con los correspondientes híbridos en resonancia. La fluoresceína tiñe directamente la lana y la seda en un baño ácido, pero el color amarillo no es estable. Un derivado tetrabromado de la fluoresceína, que se prepara bromando en solución alcohólica, se conoce con el nombre de eosina A (rojo amarillento, del griego eos, aurora) y se utiliza mucho como colorante directo para lana y seda. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 34 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Colorantes similares, conocidos bajo el nombre genérico de rodaminas, se obtienen calentando el anhídrido ftálico con maminofenoles mono o dialcoholados en el nitrógeno. Se presentan las primeras tinturas con colorantes azoicos con la formación de azocolorantes sobre la fibra. Thomas y Holliday sintetizan el primer azocolorante formado en el tejido por copulación. El rojo de Vacanceina es formado por tratamiento de la tela con naftol y posterior introducción de ésta en amina diazotada. Es una categoría de colorantes muy sólidos. Año 1881. Perkin sintetiza el glicocol, el ácido cinámico, la cumarina y varios ácidos insaturados. La síntesis de la cumarina resultó de especial importancia, siendo el primer perfume vegetal producido a partir del alquitrán. cooperación entre Caro y Kern, que condujo a la fabricación de una serie de colorantes clásicos como el Azul Victoria, la auramina, etc. Debido a los bellos efectos de color obtenidos con el índigo y a la extraordinaria solidez y duración que tiene, la atención de los químicos se dirigió a preparar substancias derivadas o relacionadas con colores variables. El primer derivado, cuyo color difería notablemente de la sustancia madre, apareció en este año de 1883 bajo el nombre de amarillo de índigo 3G (o amarillo de Ciba), sustancia que se obtiene calentando el índigo con cloruro de benzoílo a 150º y en presencia de polvo de cobre. Se produce una transposición ensanchándose los heterociclos pentagonales y formándose un sistema condensado con anillos hexagonales, según indica en la formula. Utilizando una mezcla de índigo y de amarillo de índigo se puede teñir en tonos verdes. Sir Arthur Conan Doyle cuenta en sus memorias que por el saco de cochinillas se pagaba en este año lo que él recibía por dos años de médico en la marina mercante. Año 1882. Baeyer, en una segunda síntesis, para obtener el índigo utiliza el ácido orto-nitro- cinámico como materia prima; así demostró que los dos núcleos bencénicos del índigo están unidos entre sí por una cadena recta de cuatro átomos de carbono, En consecuencia, Baeyer, propuso pro primera vez una forma para el colorante, propuesta que fue abandonada al año siguiente, en favor de la fórmula de la primera síntesis o configuración cis de la estructura, que es la que se acepta en la actualidad. Año 1883. En 1883, en la Exposición Nacional de Zurich pudo admirarse por primera vez el "Violeta cristal" obtenido por el Dr. Alfred Kern (18501893, cofundador, junto con Edouard SándozDavid de la actual Sándoz A.G.), a partir de la dimetilamina y el gas fosgeno. Caro (de la BASF) encontró que este procedimiento podía simplificarse y desde ese momento nació la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Entre 1880 y 1890 tuvieron lugar, además, otros descubrimientos de gran trascendencia para la industria de las materias colorantes artificiales; uno de ellos debido a Böttiger (1884), fue el del rojo de Congo, que inició la importantísima serie de los colorantes directos o substantivos para algodón, y otro el uso del ácido sulfúrico rico en anhídrido para la preparación de las polioxiantraquinonas o colorantes de antraquinolina, que enriquecieron considerablemente el grupo de los de alizarina. Se introdujeron luego en la práctica los colorantes azoicos insolubles obtenidos sobre la misma fibra, el primero de los cuales, el rojo de paranitranilina, encontró muy pronto aplicación extensísima. 35 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Por condensaciones análogas a las que en 1856 se obtuvieron las cianinas, es decir, por medio de la quinaldina y de la quinolina, se obtienen las isocianinas, de las que un ejemplo típico es el rojo de etilo. la Rodamina B, colorante básico, es un rojovioleta brillante. Año 1888. En 1888, se producen en Europa 65 Tm. diarias de alizarina en pasta al 10 por 100. Como se ve las producciones habían llegado a ser enormes pero van disminuyendo algo desde los últimos años del siglo XIX a consecuencia de que el descubrimiento de otros colorantes, y especialmente del rojo de paranitroanilina, ha hecho que, en muchos casos, pueda prescindirse de ella. Los llamados azules patente, que son derivados sulfonados de colorantes formados por condensación del m-oxibenzaldehido con una dialcohil-anilina fueron sintetizados por Hermann en este año, son más estables a la luz y a los álcalis. Otro valioso colorante de este tipo, el yoduro de 1,1',6-trimetil-isocianina, se denomina verde sensible o pinaverdol y se obtiene condensando el yodometilato de lepidina con el yodometilato de 6-metilquinolina. Tras dieciocho años de trabajo, Baeyer, consigue, en 1883, resolver el problema de la estructura del colorante del índigo. Transposición. Fenómeno que se presenta en algunas substancias orgánicas bajo el efecto de condiciones externas, por el cual ciertos átomos o radicales cambian de posición en la molécula. Año 1884. El uso de azocolorantes de base bencidínica tales como el Rojo Congo (Bottiger) hacen posible la tintura sobre algodón sin mordentado. Año 1885. Duisberg sintetiza la Benzopurpurina, primer colorante directo, brillante y altamente sustantivo. El azul Victoria B, que se obtiene a partir de la cetona de Mitchler y de la fenil-?- naftilamina, se usa mucho en forma de complejo con ácido fosfo molíbdico (o fosfowolfrámico) o en forma de laca (insoluble en agua) para teñir el papel de escribir de alta calidad y como pigmento para tintas. La poca resistencia a la luz que es característica general de estos colorantes básicos es considerablemente aumentada por la formación del complejo. El colorante auramina, que se prepara por acción del azufre y de cloruro de amonio sobre la cetona de Mitchler, se usa todavía para teñir papel en tonos fuertes de amarillo brillante, aunque su resistencia a la luz y su estabilidad dejan mucho que desear. Año 1887. Se sintetiza el primer azocolorante de mordentado, Amarilla Alizarina GG. Se sintetiza Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 36 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1890. Se le concede a Emilio Fischer en 1890 el Premio Davy, otorgado por la Royal Society de Londres. Heumann da a conocer un nuevo procedimiento de síntesis de la indigotina. Después de introducido el azul de alizarina se detuvieron los avances en el campo de los colorantes de este grupo hasta que René Bohn (Dornach 1862- Mühlhausen, Alsacia 1922) hizo el importante descubrimiento de que pueden introducirse grupos oxhidrilo en las antraquinonas, mediante ácido sulfúrico fumante (substitución nucleofílica). Precisamente, la reacción se descubrió en relación con el azul de alizarina, del cual se prepararon varios colorantes nuevos y valiosos con uno o más oxhidrilos y con radicales sulfónicos, merced a este procedimiento. Por ejemplo, el índigo-azul de alizarina es un trioxiderivado del azul de alizarina, que se obtiene tratando este colorante con ácido sulfúrico fumante de 80% a la temperatura ambiente y durante varios días. La misma reacción fue descubierta por R. E. Schmidt en la fábrica de colorantes de Fiedrich Bayer, competidora de la BASF. Schmidt encontró, además, que la adición de ácido bórico presenta ventajas y que se necesita como catalizador una mínima cantidad de mercurio o de selenio, que suelen encontrarse como impurezas en el ácido comercial. El procedimiento es aplicable a la alizarina misma y a otras antraquinonas. Se logra la primera síntesis del índigo con éxito comercial. Fue desarrollada por Karl Heumann (Darmstadt ,1850-1893) y consistía en la condensación de la anilina con ácido cloroacético para obtener la fenilglicina, que se ciclaba por fusión alcalina, y el indoxilo resultante se oxidaba al aire en solución alcalina produciendo el índigo. Con la salvedad de que este método de ciclación tenía el inconveniente de que la ciclación de la fenilglicina con álcali sólo se podía llevar a cabo a una alta temperatura, destructiva (300ºC). Se sintetiza el primer negro directo, el Negro Directo BH. Año 1891. Se sintetiza el Verde Diamina B, primer azocolorante verde. Se sintetiza el Azul cielo directo FF, importante azul durante muchos años y de buena solidez a la luz. Año 1892. En 1892, Emilio Fischer sucede a Hofmann en la cátedra de química de la Universidad de Berlín donde estableció un gran instituto químico. Año 1893. Vidal, en 1893, resucitando el método de la fusión con sulfuro sódico empleado veinte años atrás por Croissant y Bretonnière para obtener el cachou de Laval, preparó el primer negro sulfuroso (Negro Vidal), y el segundo colorante sulfuroso, punto de partida de una larga serie de nuevos colorantes. Este colorante era el Sulfur Black 3. con el que Vidal obtuvo un gran éxito y significó un gran impulso para la naciente industria de los colorantes sulfurosos. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 37 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero El post-tratamiento de dihidroxiazocolorantes con sales de cromo fue presentado en este año. En 1893, Heumann desarrolló otra síntesis valiosa utilizando como materia prima el naftaleno, sustancia que por entonces constituía un deshecho de la industria del alquitrán de hulla. El hidrocarburo se transforma en ácido antranílico, a través del anhídrido ftálico y de ftalimida. El ácido Síntesis industrial del índigo La primera síntesis de Heumann, modificada Más información/More info/Plus d'informations [email protected] antranílico, auténtico punto de partida de la síntesis, se condensa con ácido cloro-acético y se obtiene un producto intermedio, el ácido fenil-glicin-o- carboxílico, que se cicla con gran suavidad al fundirlo con álcalis dando el ácido indoxil- carboxílico, un ß-cetoácido que se enoliza y se descarboxila fácilmente produciendo el indoxilo. El índigo sintético fabricado por el método de Heumann se adueñó rápidamente del mercado, pues pudo venderse a un precio más bajo que el del colorante natural. por el uso de la sodamida, se prefiere ahora a causa de que la fenilglicina es más barata que el ácido antranílico. 38 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1894. En 1894 fueron descubiertas las arilaminoantraquinonas y la sulfonación de estas y otros compuestos antraquinónicos dieron lugar a un espectro de colorantes ácidos de buena solidez a la luz. Año 1896. empresa, resultó rentable. En este año Inglaterra comercializó 10000 Tm de índigo natural, y Alemania 600 Tm de índigo de síntesis. Kalisher obtiene el Sulphur Black 9, a partir de derivados de la difenilamina que, teniendo mejores propiedades que el "Negro Vidal", podía competir con el negro de anilina. Había en la India 1.683.328 hectáreas de indigofera. Alemania importa 1400 TM de índigo natural al año. Año 1897. En 1897, la Badische Anilin und soda Fabrik (BASF) lanza al mercado las primeras partidas de añil artificial, constituido por indigotina pura obtenida sintéticamente. Desde 1880 hasta este año de la comercialización del producto, la BASF invirtió 18 millones de marcos-oro. Aunque se trataba de una suma superior al valor del capital de la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Año 1898. Se sintetiza el Negro Directo E colorante de gran importancia. Año 1899. Síntesis del Sulfur Black 1, con un nuevo camino sintético todavía usado en la actualidad. 39 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1900. Síntesis del Sulfur Black 9, a partir de indofenoles. Primeras síntesis de matices claros con colorantes sulfurosos (rojos, burdeos, amarillo, anaranjado). Cuando Mozaffer De Din se convierte en Sha de Persia, uno de sus primeros edictos fue la prohibición del uso de colorantes de anilina para alfombras. Todos los colorantes de anilina fueron requisados y públicamente quemados. Las penas por su uso incluían cárcel y multas iguales al doble de la venta de las mercancías. Año 1901. Se descubre la sulfonación mercurocatalizada de la antraquinona. En 1901 se descubre el primer colorante de tina de base antraquinona, la indantrona. Trabajo debido a Bohn al sintetizar el azul Indantreno a partir de la fusión alcalina de la p-aminoantraquinona. Tal clase de colorantes de tina posee una alta solidez al lavado, la luz y Se empiezan a introducir átomos de cloro y bromo en las posiciones 5,7,5',7' por halogenación directa del índigo. Todavía es importante el derivado tetrabromado del índigo (índigo brillante 4B; a simple vista no es diferente del índigo en color, pero resulta considerablemente más brillante. Se han preparado varios naftíndigos de Más información/More info/Plus d'informations [email protected] blanqueo. Sus formas reducidas son profundamente coloreadas y distintas a las características amarillas de los colorantes indigoides. Una amplia gama de colorantes se sintetizaron a raíz del descubrimiento de la indantrona aunque los verdes brillantes no se introdujeron hasta 1920 cuando se introdujeron dos grupos metoxi dentro de la violantrona dando el "verde jade caledonia". Se utilizan por primera vez las amidas sódicas en la conversión de fenilglicina a índigo. Proceso empleado corrientemente en la actualidad. Se consigue, con éxito, el uso de la fenilglicina como compuesto intermedio para la obtención del índigo partiendo de la anilina y el ácido cloroacético por parte de la Deutsche Gold und Silberscheidanstalt, y esto fue gracias al empleo de la sodamida a una temperatura de tan solo 180-200ºC; la sodamida la obtenía la Degusa como subproducto de la manufactura de cianuro de sodio para la extracción de metales nobles. colores verdes, pero no son valiosos porque resultan poco estables. Un derivado dibromado del 2,1,2',1'-naftíndigo se utiliza bastante bajo el nombre de verde Ciba G. Rene Bohn desarrolla el segundo colorante tina, el flavantreno, un amarillo. El había observado que si se practica la fusión de la ßamino-antraquinona a una temperatura 40 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero superior a 270ºC, el producto no es la indantrona, sino otro colorante amarillo, al que se denominó flavantreno o flavantrona (Amarillo de indantreno G). Mientras estaban estudiándose los derivados del índigo, René Bohn, que había descubierto previamente varios colorantes antraquinónicos relacionados con la alizarina, trató de preparar un derivado antraquinónico del índigo. Siguiendo la clásica síntesis de Heumann, bajo cuya dirección se había doctorado, Bohn condensó la ßaminoantraquinona con ácido cloro-acético e intentó cerrar el anillo tratando con álcalis cáusticos. La antraquinona se substituye con extremada dificultad y sólo lo hace a elevadas temperaturas, pero en condiciones suficientemente drásticas para provocar la reacción, Bohn obtuvo un compuesto azul con las propiedades correspondientes a un colorante a la tina, por lo cual lo designó como indantreno (contracción de índigo de antraceno). Sin embargo, los resultados analíticos no correspondían a la esperada fórmula, y el propio Bohn encontró que el indantreno se obtiene también sometiendo la misma ß-amino-antraquinona a una fusión alcalina. En efecto, se obtienen rendimientos de 48-50% fundiendo con hidróxido de potasio y con nitrato potásico (como agente oxidante) a temperaturas de 150-200ºC; además, en la reacción se forma alizarina con un rendimiento de 17%. nitrobencénica (190ºC) con agentes condensantes e identificó en la sustancia un sistema cíclico condensado. La síntesis a partir de la bromo-amina demuestra la estructura del indantreno como una N,N-dihidro-1,2,1’,2’antraquinonazina, lo cual fue plenamente comprobado por las minuciosas investigaciones de Scholl (1903-1911). Este colorante se conoce ahora en inglés con el nombre original de indantrona, en vez del nombre original de indantreno propuesto por Bohn y quedó como marca de fábrica para los más sólidos colorantes a la tina fabricados por las compañías alemanas de colorantes. Año 1904. Se prepara la benzantrona, colorante tina derivado de la antraquinona. De las 1.400 TM que Alemania importaba en 1897 de índigo natural, ahora pasa a exportar 8.700 TM de índigo sintético. Año 1905. Friedländer una útil variación en la estructura del índigo al preparar por primera vez el tioíndigo, aplicando la síntesis de Heumann al ácido tiosalicílico, el cual se obtiene a su vez por reacción del ácido antranílico diazoado con sulfhidrato de sodio. Año 1902. En 1902, se la concede a Emilio Fischer el Premio Nobel. Año 1903. Aunque las cianinas carecen de gran valor como colorantes de textil y resultan muy sensibles a la luz y a los ácidos, Miethe, descubre su gran valor debido a la capacidad que poseen para sensibilizar las placas fotográficas basándose en halogenuros de plata, placas que ordinariamente solo son sensibles a los rayos de longitudes de onda comprendidas entre 4000 y 5000 Å. El colorante es aún más estable que el índigo, pero el color es un rojo azulado oscuro y el mismo tioíndigo no es un colorante satisfactorio. Síntesis de Heumann.- Síntesis industrial del índigo, aún en uso, que parte de la anilina y del ácido cloroacético. Año 1906. René Bohn obtiene el indantreno calentando la 1-amino-2-Bromo-antraquinona en solución Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Sobre Perkin llovieron honores sinnúmero; pero el auge llegó en 1906, en el quincuagésimo 41 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero aniversario del descubrimiento de la púrpura anilina. El rey Eduardo VII le concedió un título nobiliario y recibió honores en congresos especiales por toda Europa y América. En su honor se instituyó la medalla Perkin, destinada a aquellos que hicieran contribuciones importantes a la química aplicada. Se sintetiza el tioíndigo. de ciertos componentes del grupo atrajeron a los usuarios convirtiéndose en productos de mucha importancia comercial. Al principio solo se hacía aconsejable la ftalocianina para la producción de pigmentos; más tarde se descubrió que bajo condiciones ventajosas determinadas y algunos métodos operatorios, se podía conferir propiedades tintóreas dentro de la molécula de ftalocianina. Otro desarrollo ha sido la formación del colorante desde sus intermedios in situ sobre la fibra. Año 1907. En 1907 fue preparada la ftalocianina libre de metal por Braun y Tcherniac. Siendo veinte años después cuando de Diesbach y Van der Weid prepararon la ftalocianina- cobre, aunque ninguna de estas pareja fue consciente de la importancia de lo que habían producido. Más tarde, químicos de Scottish Dyes Ltd. detectaron una impureza de un intenso color azul verdoso cuando pasaban amoniaco a través de un anhídrido ftálico en vasija de hierro, reconociendo su valor potencial como pigmento y esto les condujo a trabajar en su desarrollo comercial. Continuaron produciendo pigmentos azul verdosos brillantes a los cuales les dieron el nombre de ftalocianina. El nombre fue creado a partir de ftálico, referente al material a partir del cual fue producido, y cianina referente al color azul verdoso. Los tonos brillantemente puros y las excelentes propiedades de solidez Scholl sintetiza el colorante flavantreno por un método que esclarece perfectamente su estructura. A la vuelta de un viaje triunfal por Estados Unidos muere Perkin el 14 de julio en su finca de Sudbury convertido en uno de los padres de la química orgánica. Antes de él, la vida había sido muy pobre en colores. Publicó un gran número de trabajos en revistas científicas, principalmente en las Transactions of Chemical Society. En este año de 1907, Baeyer sugirió que el intenso color del Violeta de Doebner, que está relacionado estructuralmente con la fuchonimina incolora, se debe a la oscilación de la estructura quinoide entre dos anillos; las estructuras supuestas son, en realidad, estructuras idénticas en resonancia. El concepto de resonancia explica también por qué el diclorhidrato del Violeta de Doebner está sólo débilmente coloreado, pues en esta sal no es posible ya la resonancia. como Violeta Ciba A, que contiene la mitad de la molécula del índigo combinada con la mitad de la molécula del tioíndigo, pero también ha encontrado un uso muy limitado. Año 1908. Friedländer sintetiza el compuesto conocido Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 42 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero sodamina para dar el indoxilo y oxidando con aire. El Pardo de indantreno RRD se obtiene de una manera similar partiendo del tio-ß-naftol. En la manufactura del Rosa de tina FFR interviene la interesante reacción de Herz, expuesta en una patente alemana del año 1917. El compuesto clave intermedio, conocido como compuesto de Herz, se obtiene tratando la o-toluidina con cloruro de azufre, con lo que se forma la estructura cíclica de o-amino-mercaptano y se introduce un átomo de cloro en la posición para- con respecto al grupo de amina original. Cassella desarrolla el Azul Hidron, un rival para el índigo. Hipsocromo. Átomos o grupos de átomos que, al entrar en la molécula de una materia colorante, refuerzan su color, por desplazar la absorción hacia el violeta. Año 1909. Uso de los carbazoles en la síntesis de colorantes sulfurosos. Año 1910. Las ftaloil acridonas son descubiertas en este año, son colorantes tina de alta solidez a la luz. Sin embargo, los cuatro derivados del tioíndigo, cuyas fórmulas aparecen anteriormente son importantes en el estampado del rayón en tonos fuertes de excelente brillantez y bastante buena resistencia a la luz. Se utilizan en parte para el estampado de textiles en forma de sales de los ésteres leucosulfúricos, que se preparan tratando el colorante reducido con ácido clorosulfónico y piridina en presencia de cobre o hierro. Uno de ellos es el anaranjado Helindón R, cuyos grupos etoxilo en las posiciones 6- y 6' producen un desplazamiento hipsocrómico de las bandas de absorción. Scholl prepara un colorante amarillo estrechamente relacionado con la flavantrona y del que difiere solamente en que los átomos de nitrógeno están sustituidos por grupos metino (=CH-). La sustancia, que se ha denominado pirantreno o pirantrona, se emplea mucho bajo en nombre comercial de Naranja dorado de indantreno G. Resulta extraordinariamente estable y, a diferencia de la flavantrona, resiste también una fuerte irradiación. El escarlata de indantreno G, una pirantrona dibromada, es un colorante valioso con un matiz anaranjado brillante y una excelente solidez. El Rojo violeta de indantreno RH se obtiene diazoando el 5-cloro-2-amino-tolueno, convirtiéndolo al mercaptano, que se condensa con el ácido cloroacético para dar el derivado correspondiente del ácido triglicólico, cerrándose después el anillo con Año 1911. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Comienza el uso de arilamidas del ácido 2hidroxi-3-naftoico (Naftol AS) como componente de copulación. 43 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Tras dos años de trabajo, Friedländer pudo aislar 1,4 grs. de Púrpura de Tiro después de disecar 12000 caracoles, llegando a establecer que el colorante es un dibromoderivado del índigo, del cual son posibles 16 isómeros. Sólo 4 de ellos tienen una estructura simétrica, que parecía la más probables si se tiene en cuenta que el índigo se forma por condensación oxidante de dos mitades iguales. Friedländer sintetizó los dibromoíndigos en 4,4', 5,5', y 6,6', encontrando que este último es idéntico a la Púrpura de Tiro. König encuentra que si la condensación para obtener una isocianina se practica en presencia de formaldehído, se obtienen colorantes azules (carbocianinas) que sensibilizan la luz para longitudes de onda mayores que las isocianinas, es decir, entre amarillo hasta infrarrojo. Pope y Mills demostraron que la reacción implica la condensación del formaldehído con dos moléculas del componente quinaldínico y que la quinolina no participa en la reacción. Pueden obtenerse rendimientos del 70% condensando los yodoalcohilatos de quinaldina con ortoformiato de etilo en piridina seca. Año 1916. Se desarrolla una extensa tecnología, la mayoría concentrada en Alemania que poseía virtualmente el monopolio de la producción de colorantes. Las cifras de 1897 ya se han invertido claramente. La producción de índigo natural era de 870 Tm y la del sintético de 22000 Tm. Año 1912. En 1912, la BASF obtuvo los colorantes "Ergan" (complejo de cromo del ácido azosalicílico). Se describen los primeros complejos simples 1:1 de formación previa de cromo y cobre. Las seudocianinas se forman por acción del hidróxido de potasio alcohólico sobre las sales de amonio cuaternario de la 2-yodo-quinolina y de la quinaldina. Año 1914. Estados Unidos importa el 90% de sus colorantes. Un problema durante la Primera Guerra Mundial ya que venían de Alemania. Año 1915. En 1915, Ciba lanzó el primer colorante "Neolán" a base de complejos de cromo solubles en agua, de azocolorantes mordientes. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Año 1920. Un importante descubrimiento; el Verde Jade Caledon (Dimetoxiviolantrona). Año 1921. Se preparan de manera aceptable los primeros colorantes dispersos para fibra de acetato. Se introducen los primeros colorantes leucoindigoides de base sulfoester solubles en agua. Bader desarrolla los primeros colorantes tina solubles, los indigosoles. Año 1922. Nacen los primeros poliazocolorantes de triazina. La AATCC (American Association of Textile Chemists and Colorists) crean su primer subcomité para estudiar la solidez al lavado de tinturas y colores en algodón, formular procedimientos de prueba y estándares de solidez. 44 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Año 1924. Se introducen los ésteres sulfúricos de leucocolorantes tina. (configuración gracias al análisis con rayos X), ya que el N y el O, con cargas opuestas, se atraen entre sí. Baeyer y Sunder desarrollan el indigosol O, primer colorante comercial indigosol. Se unen varias empresas alemanas de colorantes para formar la Y. G. Farbenindustrie. Año 1927. Se descubre la Ftalocianina-cobre. Año 1933. Se determina la estructura de la ftalocianinacobre. Año 1928. Se impugna la fórmula de Baeyer del índigo (Baeyer ya había desarrollado cuatro síntesis, las dos últimas, a partir del ácido orto-nitrocinámico y del orto-nitro- benzaldehido; esta última tuvo aplicación comercial, si bien en escala reducida, pues no podía competir con el producto natural). Las medidas de los rayos X demuestran que el colorante ha de tener la configuración simétrica o trans y no la cis como propuso él. Año 1935. Se presentan en el mercado las marcas Azul sólido Monastral B (ICI) y Azul Heliogen (IG) de base ftalocianina-cobre. Año 1949. Como consecuencia de los complejos de cromo y cobre 1:1 sintetizados en 1912, nacen los complejos de cromo y cobalto específicamente designados para lana. Año 1932. En 1932, Kuhn hizo notar que el color está asociado con frecuencia a formas heteropolares. El señaló que el intenso color del índigo no se puede deber a un sistema endiónico, puesto que las quinonas que contiene este sistema están coloreadas sólo de una manera muy débil, y propuso para el índigo la fórmula heteropolar (a). Año 1951. Se descubre que las ftalocianina-metal pueden ser producidas sobre la fibra. Los colorantes Irgalan presentados por Geigy son los primeros colorantes neutros premetalizados (no requieren tanto ácido como los Neolans) Los Cibalans son del mismo tipo. Año 1952. Esta es una de varias estructuras resonantes posibles como la (b), y una forma en la cual los oxígenos están unidos por enlaces de hidrógeno. Los grandes sistemas conjugados influyen en el color, y la representación heteropolar es consistente con el elevado punto de fusión (390-392ºC) y con el hecho de que sólo se conoce la forma trans Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Se presentan los primeros colorantes reactivos para lana. Año 1956. Se presentan los primeros colorantes reactivos para celulosa. De las 1.683.328 hectáreas de indigofera que 45 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero había en la India en 1856, solo quedan 4.289. producción mundial, estimada en 17000 Tm con la que se tiñen 800 millones de “tejanos”. ICI, en Inglaterra, presenta los Procion, primera gama de colorantes reactivos sobre la fibra. Produjeron un gran impacto en el sector. 16.3) LOS COLORANTES. Año 1957. 16.3.1)Colorantes: su estructura. Ciba introduce los Cibacrons, una nueva gama de colorantes reactivos y los primeros en competir con los Procion de ICI. Los colorantes son substancias orgánicas solubles en medio neutro, ácido o básico, que poseen una estructura molecular no saturada; es decir, electrónicamente inestables. Año 1969. Primeras sales de Bunte de los colorantes sulfurosos. De especial importancia para la industria de curtidos es el desarrollo en 1969 de las sales de Bunte de los colorantes sulfurosos. Se obtienen por su reacción con bisulfito sódico. Relaciones químicas entre los diferentes estados de los colorantes sulfurosos. Como estos colorantes son solubles en agua, son validos para la tintura del cuero, aunque se obtienen matices pálidos. Se utilizan normalmente cuando se quieren cueros totalmente atravesados. En los últimos años, se ha puesto especial atención en los aspectos ecológicos de la producción y aplicación de los colorantes sulfurosos. En este sentido, el mayor avance tecnológico ha sido el uso de formas líquidas con bajo contenido en sulfuro. Año 1997. La empresa BASF continua siendo el principal fabricante de índigo con un 40% de la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] La molécula de un colorante está formada por dos grupos perfectamente diferenciados. Son los grupos "Cromóforos" y "Auxocromos". Los grupos auxocromos son aquellos capaces de producir substancias colorantes o productos originados por ellos que pueden dar color, como por ejemplo las bacterias cromógenas o los pigmentos cromógenos como el índigo; pero refiriéndonos concretamente a la química de los materiales colorantes son grupos químicos que introducidos en una molécula la hace capaz de ser materia colorante al introducir en ella, además, un grupo cromóforo. Los grupos responsables de la absorción del color se llaman cromóforos, los cuales se pueden definir como grupos químicos que introducidos en un grupo orgánico cromógeno (cíclico) produce la aparición del color al desplazar las bandas de absorción hacia la zona visible. En general, todas las moléculas orgánicas absorben la luz en mayor o menor proporción, pero la mayoría lo hacen en la región del ultravioleta del espectro, por lo que aparecen incoloras. Pero si una molécula tiene electrones lábiles o movibles (pí- electrones o electrones unidos por enlaces "pí" en la hibridación de orbitales pz de los átomos del carbono), bastará la energía proporcionada por las bajas frecuencias del espectro visible para lograr una transición o modificación electrónica en la molécula. De aquí que el color en las moléculas esté asociado, frecuentemente, a la existencia de centros de insaturación (dobles enlaces, estructuras 46 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero quinoideas, etc.,...), o a la posibilidad de resonancia entre dos o más configuraciones moleculares; Es decir, agrupaciones de labilidad electrónica acusada. grupo no saturado al que denominó cromóforo ("llevar el color"). La denominación ha prosperado y actualmente se considera cromóforo todo sistema con enlaces múltiples. Este hecho fue ya intuido por O. N. Witt en 1876, el cual al revisar los distintos colorantes conocidos, encontró que todos contenían un Por ejemplo, son cromóforos los siguientes grupos: Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 47 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Las moléculas que poseen dichos grupos cromóforos se llaman cromógenas, o sea, capaces de engendrar color. En general, se necesita más de un grupo cromóforo para la aparición del color; por ejemplo, la acetona (CH COCH), es incolora, el diacetilo (CH COCOCH), es amarillo y el tricetopentano (CH3 COCOCOCH3), es amarillo anaranjado. A medida que aumenta el número de grupos cromóforos se intensifica el color, es decir, se produce un efecto "batocrómico" (desplazamiento de las bandas de absorción hacia longitudes de onda más largas). Así mismo, la presencia de grupos cromóforos conjugados intensifica el color siendo el afecto mayor en la conjugación en cruz (quinonas, fulvenos,...) que en la conjugación lineal. No todos los grupos cromóforos poseen la misma facilidad de excitación electrónica. Podemos establecer una secuencia de mayor a menor facilidad de excitación. Witt observó también que ciertos radicales de tipo salinógeno son capaces de aumentar la acción de un cromóforo, aunque de por sí no puedan comunicar color alguno a las moléculas incoloras. A estos radicales los llamó auxocromos ("aumentar el color") y señaló como más importantes en orden decreciente de su efecto: Se consideran grupos auxocromos positivos los que producen exaltación del color en medio ácido como: -OH, -NR2 , -Nh2 ,... y auxocromos negativos los que lo hacen en medio básico: -NO2 , -NO, -CO, -CN También se han definido auxocromos anfóteros. De igual manera, la posición que ocupa el cromóforo en un anillo bencénico influye en el efecto. Así, las posiciones "orto" y "para" tienen un efecto más notable que la posición "meta", que apenas ejerce influencia cromática. El efecto de los auxocromos se atribuye a un aumento de las posibilidades de resonancia en las moléculas donde se verifica la sustitución. En cuanto al tema especifico que nos ocupa, al unirse los grupos cromógenos con anillos de benceno, naftaleno o antraceno, que son compuestos no saturados, se forman substancias que aún no son auténticos colorantes. Para ello es necesario que contengan en sus moléculas grupos AUXOCROMOS, capaces de fijar la molécula de colorante al substrato a teñir y que en algunos casos pueden incluso intensificar el papel de los cromóforos. Los grupos auxocromos más importantes son: (+) (-) 1) Grupo sulfonato: --SO Na 3 (+) (-) 2) Grupo carboxilato: --COO Na 3) Grupo sulfonamida: --SO NH 2 -NR2 ,-NHR,-NH2 ,-OH,-OCH También los átomos halógenos intensifican el color decreciendo su efecto desde el Iodo hasta el cloro. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] (+) 4) Grupo amínico: --R N X 2 (-) 4 El grupo sulfónico actúa en la mayor parte de los colorantes solubilizándolos y dándoles 48 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero carácter ácido. Los grupos cloro, bromo e yodo también actúan como auxocromos transmitiendo solidez a los colorantes. Los grupos auxocromos como el sulfónico, el carboxílico y el hidroxílico dan carácter aniónico a un colorante, mientras que el grupo amínico le proporciona un carácter catiónico. 16.3.2)Clasificación técnica de los colorantes. Los colorantes se pueden clasificar de varias maneras según composición, comportamiento frente a la piel, carga electrónica,... 16.3.2.1) Según su composición química. Estos grupos son indispensables para solubilizar al colorante, si no se pusieran, el colorante sería insoluble en agua. 4 y 1 tienen el mismo poder de solubilización y el de ambos es mayor que el de 2. 3 no cambia la carga del grupo cromóforo del colorante. 1 y 2 se utilizan para colorantes aniónicos. 4 se utiliza para colorantes básicos o catiónicos. (Ver también anexo 1) - Colorantes nitrados y nitrosados. - Colorantes azoicos metalizados y no metalizados. - Colorantes de complejo metálico. - Colorantes estilbénicos. - Colorantes de di- y trifenilmetano. - Colorantes de quinoimina. - Colorantes de oxacina. - Colorantes de tiacina. - Colorantes de acina. En una misma molécula de colorante pueden incluirse juntos 1, 2 y 3 ó bien 3 y 4 pero nunca se deben colocar juntos 1, 2 y 4. - Colorantes de azufre. - Colorantes de piridina, quinolina y acridina. - Colorantes de ftalocianina - Colorantes indigoides e indigosoles. Estos grupos auxocromos son determinantes de: - Colorantes de antraquinona y de varios anillos. - Solubilidad. - Matiz. 16.3.2.1.1) Colorantes nitrados y nitrosados. - Intensidad. Contienen los grupos nitro (-NO2) y nitroso (NO), respectivamente en posición orto respecto a un grupo fenólico. - Afinidad. - Solideces. - Y carácter de la carga. Como hemos dicho, sin grupos auxocromos, estos colorantes son insolubles y con 6 grupos sulfónicos, el colorante es muy soluble en agua y, por tanto, será poco afín a la piel. hay que alcanzar un cierto equilibrio de solubilidad y afinidad hacia la piel para el uso adecuado del colorante. Los colorantes con grupos no iónicos no son adecuados para tinturas sólidas a la migración ya que sus grupos no se fijan a la piel. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los nitrocolorantes comprenden los orto- y para- nitrofenoles y orto- y para-nitroaminas en los que el grupo cromóforo es -NO2 y los auxocromos son los grupos hidroxil y amino respectivamente. Los colorantes presentan tautomerismo benceno- quinoideo y su color es debido a la presencia de la forma quinoidea. La forma orto- quinoidea puede ser estabilizada por puentes de hidrógeno y tenderá a predominar en los orto-compuestos, los cuales, en consecuencia, generalmente poseen un color más oscuro que sus isómeros para-. La adición de una álcali a un nitrofenol favorece la forma quinoidea con oscurecimiento del color como resultado. Existen dos series de formas isoméricas de 49 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero éteres de nitrofenol, una coloreada y otra no coloreada. Los colorantes nitro son preparados bajo la acción del ácido nítrico sobre fenoles y naftoles, sobre difenilaminas, y sobre otros compuestos, por ejemplo, aminas diazotadas, las cuales son transformadas en fenoles por calentamiento; también por acción de aminas sobre cloronitrocompuestos y por condensación de nitroaminas con formaldehído. Dentro de estas especificaciones solo podemos considerar aquellos colorantes nitro que no contienen un segundo cromóforo. Colorantes nitrosulfonados son usados para teñir lana y seda al mismo tiempo que nitrodiarilaminas no sulfonadas son colorantes amarillos y anaranjados dispersos para fibras de acetato, poliamida, poliéster y similares. Colorantes nitro no sulfonados son también empleados como pigmentos, fungicidas, insecticidas y explosivos. Los colorantes son comúnmente preparados por la acción del ácido nitroso sobre fenoles o naftoles es interesante observar que los grupos nitroso e hidroxilo pueden ser simultáneamente introducidos en la posición orto- exclusivamente, por la acción combinada del radical nitrosilo y un agente oxidante en presencia de una sal de cobre. Por la acción de agentes reductores enérgicos, son reducidos a amino compuestos, de los cuales, por sucesiva oxidación no se puede regenerar el colorante primitivo. Como decimos, son compuestos formados por la acción del ácido nitroso sobre los fenoles, por ejemplo: El mismo nitrosofenol puede formarse por la acción de la hidroxilamina, sobre la quinona: Los agentes reductores reducen el grupo -NO2 a -NH2, del que por sucesiva oxidación no se puede ya regenerar el colorante primitivo. 16.3. 2.1.1.2) Colorantes nitrosados. Las formas tautoméricas de los ortonitrosofenoles ( o naftoles) se comportan como colorantes de mordentado formando complejos quelato con cuando se aplican en la forma de hidróxidos o sales de muchos ácidos débiles. El grupo cromóforo es -N=O. Los colorantes son poligenéticos pero sólo los complejos de verde hierro, a causa de su muy buena solidez a la luz, se ha encontrado su aplicación en tintura e impresión. Esta segunda reacción permite atribuir al nitrosofenol, como se indica al formularla, una forma quinoide; Los nitrosofenoles de esta forma son los que reciben el nombre de oximas, y se supone que todos los colorantes nitrosos son tales oximas; el grupo cromóforo de estos colorantes sería, según esto: Las formas tautoméricas para-nitrosofenoles (o naftoles) no poseen la propiedad de formación de complejos con metales y, por tanto, no son empleados como colorantes. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 50 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero El número de colorantes nitrosos que tienen aplicación comercial es escaso; los principales son el verde de resorcina y el verde naftol, la dioxina (nitrosodioxinaftalina) y las gambinas (compuestos nitrosos de los dos naftoles y dioxinaftalina). Todos los colorantes tiñen únicamente con auxilio de mordientes metálicos, con los que forman lacas; se usan exclusivamente para obtener matices verdes, muy sólidos sobre mordientes de hierro, como hemos dicho. 16.3.2.1.2) Colorantes azoicos metalizados y no metalizados. Los colorantes azoicos son colorantes sintéticos cuya característica es la presencia en su molécula del grupo atómico -N=N(Nitrógeno-doble enlace-nitrógeno), en la que ambos átomos de nitrógeno están unidos a un sistema anular aromático. Se obtienen tras dos reacciones químicas consecutivas: Tautomería.- Propiedad de algunas substancias de presentarse en dos formas diferentes que no se pueden separar, pero que se manifiestan especificas al hacerlas reaccionar con determinados reactivos. + - 1) R - NH2+ NaNO2 + 2HCl >>>>>> R - N2 Cl + NaCl + 2H2O Diazotación de una amina aromática R-NH2 con nitrito sódico en medio ácido a sal de + diazonio R-N2 X (X normalmente es Cl), llamado simplemente diazo. - 2) R - N2 Cl + R' - H + NaOH >>>>> R - N = N - R' + NaCl + H2 O Copulación de dicha sal de diazonio con un grupo nucleofílico (R'-H) llamado copulable para formar el colorante azoico R-N=N-R'. Este doble enlace entre nitrógenos puede romperse por acción de la luz variando totalmente el matiz de la tintura presentando lo que se conoce como poca solidez a la luz; con arreglo a esto, los colorantes azoicos pueden ser "no metalizados" (monoazo-, disazo-, tri(poli)azo-). o "metalizados" (1:1 azometal-komplex, 1:2 azometal-komplex, 2:1 azometal-komplex). Dentro de los monoazoicos no metalizados, los más importantes son: Dentro de los diazóicos no metalizados destacan la croceína que es ácida y el pardo Bismark que es básico: Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 51 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Croceína.- Azocolorante. Croceína brillante.- Azocolorante de color pardo rojizo, de fórmula semejante a la croceína, diferenciándose únicamente en la posición del grupo SO3, que ocupa en este la posición 4 en lugar de la posición 3 que tiene en la croceína. Pardo Bismark.- Pardo de anilina. 16.3.2.1.2.1) Colorantes de complejo metálico. Con respecto a los colorantes azóicos de complejo metálico. Al convertirse en una molécula metalcomplejo, se pasa de una molécula fácil de romper por vibración en presencia de la luz (menor solidez) a otras moléculas con libertad de vibración menor y, por tanto, menos fáciles de romper (mayor solidez). Cuando se metaliza un colorante, el resultado es un colorante más sólido pero menos vivo que el no metalizado con las excepciones de algunos colorantes de base ftalocianina. Algunos de estos colorantes se solubilizan mediante grupos sulfónicos, los cuales se neutralizan con bases para formar sales que sean solubles al agua. Estos constan de los colorantes de complejo metálico 1:1, 1:2. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los colorantes metal-complejo 1:1 tiene una capacidad de reacción del átomo metálico muy acusada; tienen propiedades que los destacan ventajosamente de otros muchos colorantes de cuero. Los colorantes metal complejo 1:1 se depositan en el cuero de forma lenta y paulatina; el enlace que se origina se consolida durante el secado; dichos colorantes se fijan de un modo uniforme y una vez fijados tienen propiedades de solidez elevadas frente al agua, el sudor, el lavado y la luz. Los colorantes de complejo metálico 1:2 son colorantes aniónicos metalizados y sulfonados; dado que estos colorantes no portan cargas aniónicas, pueden obtenerse con ellos tinturas especialmente sólidas al lavado. En la ausencia de grupos iónicos radica la mayor solubilidad de dichos colorantes en disolventes orgánicos. Los más comunes suelen ser complejos de Cr, Fe, Cu, Co y, más raramente, Ni, de colorantes O-O'-dihidroxiazoicos o O-Hidroxi-O'carboxiazoicos. La unión fibra- colorante se produce por diversos tipos de enlace; los hay salinos entre los diversos grupos sulfónicos del colorante y los grupos amínicos del colágeno; hay uniones por valencia residual entre núcleos aromáticos del colágeno; finalmente es posible la formación de una unión compleja entre el colorante y una cadena polipeptídica a través del átomo de cromo. La acción conjunta de todas estas fuerzas de enlace, permite una buena fijación del colorante en el cuero, que es lenta y gradual, intensificándose al secarlo, obteniéndose una tintura de buena 52 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero igualación y solidez. fig.1.- Colorante de complejo metálico 1:1 En la fig.1, observamos que el átomo de cromo está unido a la molécula de colorante por dos valencias principales y una secundaria. Las tres valencias de coordinación restantes están saturadas por tres moléculas de agua. El átomo de cromo conserva, pues, una sola carga positiva; si la molécula de colorante de partida lleva un grupo sulfónico, el colorante de complejo metálico será anfótero; si, por el contrario, hay dos grupos sulfónicos en la molécula de partida, el colorante metalcomplejo llevará una carga negativa. El carácter ácido de los colorantes de partida implica un tamaño molecular restringido y la dificultad de obtener tonalidades intensas. La introducción de un átomo metálico no bastaría para llegar a pardos intensos o negros. Para esto la molécula habría de ser de peso molecular más elevado y utilizando otros metales distintos al cromo. La reacción de los colorantes metalizados 1:1 con el cuero varía según su constitución. En el caso de los anfóteros, la fijación sobre el cuero de curtición puro cromo, pasa por un máximo para un pH=5. Esto es contrario al comportamiento de un colorante ácido no metalizado que se fija tanto más sobre el cuero de curtición puro cromo cuento más ácido sea este. Si la carga neta del colorante metal-complejo fuera (-) este se comporta como un colorante Más información/More info/Plus d'informations [email protected] ácido. De igual manera, la penetración de los colorantes metalizados 1:1 monosulfonados es mejor en medio ácido que a pH=5, e incluso, mejor en medio ácido que a pH=7. A este último pH, la velocidad de subida del colorante sobre el cuero de curtición puro cromo es superior a la velocidad de subida a pH=3,5. Los colorantes 1:2 se fijan a pH más alto. Los colorantes metal-complejos 1:1 derivados de colorantes ácidos tienen, como estos, un excelente poder de igualación y suben de una manera satisfactoria sobre cueros de diferentes curticiones. La presencia del átomo metálico permite una mayor fijación; la unión cuero/colorante ya no es principalmente debida a las electrovalencias fácilmente hidrolizantes, sino también a las valencias secundarias que se intercambian entre el átomo y el cuero. En cuanto a sus características frente al colorante ácido sin metalizar podemos decir que: Sobre una piel en tripa a pH=5 tratada durante 24 horas en una solución de 20 grs./lt. de un colorante ácido cromatable y la misma piel tratada en las mismas condiciones con el mismo colorante ya metalizado el aumento de la TC es de 3ºC con el colorante sin metalizar y de 11ºC con el colorante metalizado. Esto se traduce en solideces del cuero teñido al agua, al lavado y al sudor netamente superiores a las obtenidas con los colorantes ácidos. De igual manera, los colorantes metalizados dan una solidez a la luz netamente superior a la que da el colorante ácido de partida. Resumiendo, podemos decir que los colorantes metalizados 1:1 dan buena penetración, excelente igualación y buenas solideces, por contra, darán poca vivacidad y también un rendimiento bastante débil. Con respecto a los colorantes de complejo metálico 1:2, un átomo metálico está complejado por dos moléculas de colorante. Corresponden gradualmente a colorantes ácidos O-O'-dihidroxiazoicos ó O-hidroxi-O'carboxiazoicos y el átomo metálico suele ser como en el tipo anterior de colorantes citados, Fe, Cr, Co, Cu y, más raramente, Ni. En este tipo de colorantes, las seis valencias del 53 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero átomo metálico están saturadas por los grupos hidroxílicos o azoicos de los colorantes de base. La molécula adquiere un carácter electronegativo; es un ácido débil insoluble en agua. Las sales alcalinas son parcialmente solubles en agua. La solubilidad en el agua puede ser aumentada si se introducen en la molécula grupos no iónicos (en lugar de los sulfónicos tradicionales), por ejemplo: SO2 NH2 o sus derivados SO2 NH-R Estos colorantes suelen ser más bien utilizados en la tintura de acabado, presentando de una buena transparencia y de una vivacidad superior a la de los pigmentos minerales. En cuanto a los colorantes de complejo metálico 1:2 solubles o dispersables en agua, se observa que la estabilidad de sus soluciones en medio ácido es, a menudo, más débil, pero siempre suficiente para su utilización en condiciones normales en la tintura. Sobre cueros de curtición puro cromo, la fijación es máxima en medio ligeramente ácido (pH aprox. 5) no siendo necesario acidificar los baños de tintura. Sobre cueros de curtición mixta, la subida es netamente mejor que la de los colorantes aniónicos para cuero no metalizados. Sin embargo, en este caso, hay que añadir al final de la tintura una proporción de ácido fórmico igual a la mitad del peso del colorante (¿?) para completar el agotamiento de este. Como hemos comentado antes, el matiz obtenido antes y el obtenido después de la fijación no se diferencian más que por la intensidad. Al igual que los colorantes 1:1, los 1:2 dan una excelente igualación sobre los cueros de todas las curticiones; pero además, estos compuestos tienen un poder cubriente por encima de lo normal aunque por debajo del poder cubriente de los pigmentos. Esto se debe a su composición especial. En cuanto a las solideces de los cueros teñidos con estos colorantes, podemos decir que resisten bien al agua y su solidez a la luz es muy superior a la obtenida en los cueros tintados por estos colorantes sin metalizar. La solidez al lavado en cueros de curtición mixta es inferior a la obtenida con colorantes 1:1. Así como la solidez a la limpieza en seco también es inferior debido a la solubilidad de estos colorantes en disolventes orgánicos. 16.3.2.1.2.1.1.1) Colorantes de complejo metálico para peletería. fig. 2.- Colorante de complejo metálico 1:2 Su estabilidad en medio alcalino es excelente. Tienen la ventaja de que su matiz no varia con el pH de la tintura o del cuero. Los colorantes metalíferos 1:2, son poco sensibles a los taninos vegetales y sintéticos. Estas cualidades dan como resultado una excelente conformidad de matiz sobre cueros de diferentes curticiones. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Son otro tipo de colorantes usados en peletería. De la variedad de colorantes conteniendo metal de forma estequiométrica en su molécula se usan preferentemente los de complejo metálico disperso, llamados así porque al carecer de grupos solubilizantes y ser insolubles en agua, se logran mantener en el baño con la ayuda de dispersantes. Una forma esquemática típica de este tipo de colorantes puede ser la representada en la figura anterior. Estos colorantes, por su tamaño superior a los colorantes ácidos, tienen mayor dificultad para penetrar en la fibra y precisan de mayor temperatura de tinción a pesar de la cual producen tinturas poco intensas si no es con la ayuda de auxiliares. Se unen a la fibra sobre 54 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero todo por uniones apolares y por fuerzas de Van der Waals, dado su mayor peso molecular y por un mecanismo de disolución en la propia fibra. Son, por ello, más insensibles al planchado previo. Por otro lado, son más sólidos a la luz que los colorantes ácidos sencillos. Dado su tamaño, son retenidos por ellado cuero. Su mayor solubilidad en grasas y disolventes hace que estos colorantes depositados puedan transferirse a otros materiales, por ejemplo a la tapicería caso de pieles destinadas a coche. Si a estos colorantes se les añaden grupos sulfónicos aumentan su afinidad para con el cuero con lo que se dificulta la tintura de lana. 16.3.2.1.3) Colorantes estilbénicos. Los colorantes de estilbeno además del grupo azoico, poseen un segundo cromóforo del grupo del etileno (-CH=CH-). Se consideran derivados de un hidrocarburo, el estilbeno (ver figura); no son muy numerosos, pero si muy empleados, especialmente para teñir algodón. Por la acción de agentes reductores muy enérgicos son reducidos a aminas y a ácido diamino-estilben-disulfónico; con reductores débiles o también moderadamente enérgicos, dan origen a leucocompuestos que son reoxidados por el aire. Los colorantes de estilbeno son, en la mayoría de los casos, mezclas de colorantes de constitución intermedia la cual resulta de la condensación del ácido 5-nitro- ortotoluensulfonico en medio acuoso cáustico alcalino bien solo o con compuestos aromáticos, usualmente arilaminas. Grupos azo o azoxi son probablemente sus cromóforos. Los primeros productos de la autocondensación del ácido 5-nitro-otoluensulfónico incluyen el ácido 4,4'-dinitro2,2'-estilbendisulfónico y el ácido 4,4'dinitrobencil-2,2'- disulfónico los cuales por Más información/More info/Plus d'informations [email protected] tanto forman puntos de iniciación adecuados para la condensación secundaria con arilaminas. La más amplia y probablemente la más importante clase de colorantes de estilbeno proviene de esas condensaciones secundarias en las que la arilamina es un compuesto aminoazo. Las constituciones y, por tanto, las propiedades de los colorantes de estilbeno varían con las proporciones y concentraciones de los reactivos, y con la temperatura y duración del calentamiento. Probablemente no haya dos procesos de producción que usen exactamente las mismas condiciones para un colorante dado. Los colorantes de estilbeno son totalmente colorantes ácidos pero en algunos casos, tienen usos secundarios para piel, formadores de lacas o colorantes solventes. El rango de matiz se mueve mayoritariamente por los amarillos, naranjas, rijos amarillentos y pardos. Los colorantes han sido ordenados de la siguiente manera: - Productos de autocondensación del ácido 5nitro-o-toluensulfónico o sus derivados 4,4'dinitro-2,2'-estilbendisulfónico o 4,4'dinitrobencil-2,2'-disulfónico además de productos resultantes de su tratamiento con agentes reductores u oxidantes. - Productos de condensación del ácido 5nitro-o-toluensulfónico (o sus derivados) junto con fenoles, naftoles o aminofenoles. - Productos de condensación del ácido 5-nitroo-toluensulfónico (o sus derivados) junto con aminas aromáticas. - Colorantes azoestilbénicos formados por condensación del ácido 4,4'- dinitro-2,2'estilbendisulfónico (o ácido 4,4'dinitrobibencil-2,2'-disulfónico) con aminoazocompuestos (*). - Colorantes azoestilbénicos formados por 55 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero diazotación de productos de condensación que contienen grupos amino primarios y copulados con agentes de copulación de azocolorantes. 16.3.2.1.4.1) Colorantes de difenilmetano. La matriz de esta clase de colorantes es el difenilmetano, los grupos cromóforo y cromógeno son los siguientes: - Derivados no coloreados de estilbeno usados como abrillantadores fluorescentes. Especial atención se pone en los colorantes azoestilbénicos de constitución más precisa preparados de la manera usual por tetrazotación y copulación del ácido 4,4'diamino-2,2'-estilbendisulfónico . Estos son tratados como colorantes azoicos normales. y los colorantes son formados por substitución de grupos alquilamino en las posiciones paradel átomo de carbono y conversión del color base a sal (hidrocloruro). (*) En estas series es usual no saber si el material de partida para un colorante comercial dado es el ácido 4,4'-dinitro2,2'-estilbendisulfónico, ácido 4,4'-dinitrobibencil-2,2'disulfónico o un producto de autocondensación alcalina total del ácido 5-nitro-o-toluensulfónico. Para posibilitar repeticiones se realizan a partir del ácido 4,4'-dinitro-2,2'estilbendisulfónico aunque informaciones contrarias a esto también se dan. Los tres colorantes de esta clase, clásicamente conocidos como auraminas, son amarillos. Si el grupo imino es acetilado, el matiz resultante es violeta oscuro. Esta aparente anomalía ha sido explicada en términos de teoría de resonancia. Estilbeno.- Difeniletileno simétrico; cis, isoestilbeno; trans, estilbeno. Como hemos comentado anteriormente a medida que aumenta el número de cromóforos, se intensifica el color. Dentro de la serie de los difenilpolienos (Ph-(CH=CH) -Ph), el estilbeno, valor n=1 es incoloro, pero según vamos bajando el valor de n, la intensidad va en aumento. Así, para n=2, incoloro; para n=3, amarillo incoloro; para n=4, amarillo verdoso; para n=5, anaranjado; para n=6, anaranjado parduzco; para n=7, broceado rojizo; para n=11, negro violeta; para n=15, negro verdoso. A pesar de su baja solidez y de fácil hidrólisis, estos colorantes básicos han sido usados para teñir lana, seda, piel, fibras acrílicas, algodón, papel y yute, así como en la manufactura de pigmentos. 16.3.2.1.4) Colorantes de di- y trifenilmetano. (28) Por su constitución pueden considerarse respectivamente derivados del hidrocarburo del que toman el nombre. Por reducción, dan leucocompuestos que por moderada oxidación, mediante oxidantes adecuados, regeneran el color originario. Dan tinturas muy brillantes pero de escasa solidez. Alrededor de un carbono central poseen dos o tres grupos benceno. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Difenilmetano.- (C6 H5)2 CH2; Peso molecular, 168,2. Agujas ortorrómbicas, olor a naranja; Punto de fusión 26ºC; Punto de ebullición 265ºC. Muy soluble en éter y alcohol. Trifenilmetano.- (C6 H5)3 CH; Peso molecular 244,3. Cristales insolubles en agua, solubles en alcohol y éter; Punto de fusión 93ºC. Yute.- Diversas especies del género Corchorus que se cultivan en la India y de cuya corteza se extrae una fibra textil muy usada para saquerío y tapizado. 16.3.2.1.4.1) Colorantes de trifenilmetano. El grupo cromóforo de esta clase de colorantes es el grupo quinoideo que puede aparecer como >C=Ar=NH (como en la fucsonimina de Baeyer) o >C=Ar=O (como en la fucsona de Baeyer), siendo "Ar" un anillo aromático (en el caso que nos ocupa, el anillo aromático es el benceno). Dos grupos arilos (en nuestro caso, benceno) enganchados en el átomo C del metano completan el cromógeno y, en el caso de los colorantes que están formados por la introducción de dos o tres auxocromos, los hacen usualmente en la 56 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero posición "para" del átomo de carbono del metano. La introducción de un grupo carboxilo en la posición "orto" a un hidroxilo, confiere propiedades mordentantes al colorante; mientras que la introducción de grupos sulfónicos ácidos convierte a los colorantes básicos en ácidos. Cuando un grupo ácido sulfónico está colocado en la posición "orto" del carbono del metano, el colorante poseerá elevada solidez a los álcalis. Esta clase de colorantes es una de un amplio grupo de colorantes sintéticos. Este amplio grupo, puede ser clasificado según su constitución en seis subgrupos, a saber: usualmente rojos, violetas, azules o verdes, se caracterizan por un alto poder tintóreo y matiz brillante pero generalmente poseen solo una moderada solidez a la luz. Esta clase incluye colorantes de carácter básico, ácido, directo, mordentante, solventes y para cosmética junto con pigmentos del tipo laca de ácido fosfomolibdovolframico. Estos colorantes deben su color al cambio de estructura bencénica a la quinoidea. Los hay ácidos y básicos, las tinturas son muy vivas pero poco sólidas a la luz y a los álcalis. Por reducción, la fucsina pierde su estructura quinoidea y forma la leucobase que presenta grupos bencénicos. - Diaminoderivados del trifenilmetano. - Triaminoderivados del trifenilmetano. - Aminohidroxiderivados del trifenilmetano - Hidroxiderivados del trifenilmetano. - Derivados del difenilnaftilmetano. - Mezclas de derivados del triarilmetano. Métodos convencionales para la obtención de estos colorantes son: 1) Condensación con benzaldehido (o benzaldehido substituido) con arilaminas o compuestos fenólicos. 2) Condensación de hidrol de Michler, o análogo, con una arilamina o fenol (o naftol). Fucsina ácida.- Mezcla de di- y tri- sulfonatos de rosanilina de sodio y amonio; Polvo de color rojo pardo, soluble en agua, usado como tinte y en microscopía. 3) Condensación de cetona de Michler, con una amina en presencia de oxicloruro de fósforo o cloruro de tionilo. Fucsina básica.- Mezcla de clorhidratos de rosanilina y pararrosanilina. Cristales brillantes verdes, solubles en agua con color rojo, que se usan en análisis químico y en microscopía. El mecanismo de formación de colorantes de leucotriarilmetano por preparación (1) anterior es un proceso de dos pasos, primero, una condensación aldólica entre un aril aldehído y una molécula de una arilamina, y, segundo, eliminación de agua entre el aldol y una segunda molécula de una amina. El leucocompuesto resultante es, entonces, oxidado al colorante el cual, es aislado como sal. En ambas preparaciones, las aminas usadas pueden ser semejantes o diferentes. Las combinaciones resultantes son muy variadas. Leucobases (definición).- Grupo de substancias derivadas del trifenilmetano, cuya oxidación da lugar a los colorantes correspondientes. La poca solidez de los colorantes básicos es atribuible a que probablemente la forma quinoidea se transforma rápidamente en bencénica. La introducción de grupos sulfónicos disminuye mucho esta tendencia y el colorante se transforma en ácido. Los colorantes de la familia de los arilmetano, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 57 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero tiodifenilamina se presente en forma de hojuelas, es insoluble en agua y tiene de punto de fusión 180ºC; es el núcleo base de los colorantes de tiacina y frecuentemente se le llama también a él mismo tiacina. Fenoxacina.- (C12 H9 ON). Peso molecular: 183,2. Hojuelas solubles en alcohol y éter y ácidos diluidos. Punto de fusión 156ºC. Tiodifenilamina.- Tiacina. Indofenol.- Nombre de un grupo de colorantes derivados aminados delfenilquinonamoimida, cuyo representante más importante es el azul de naftol. 16.3.2.1.5.1) Oxacinas. 16.3.2.1.5) Colorantes de quinoimina. Dentro de este grupo se incluyen tres tipos de colorantes: Las oxacinas, como hemos dicho, incluyen algunos importantes colorantes, especialmente azules, violetas y también verdes, que pueden teñir el algodón tanado, pero sobre todo, se emplean en los teñidos sobre mordiente de cromo. a) Oxacinas. b) Tiacinas. c) Acinas. Los compuestos fundamentales de los cuales derivan los colorantes conocidos con estos nombres son los siguientes: Los terceros se pueden considerar derivados del indofenol, tienen poca importancia como colorantes, en cambio, encuentran gran empleo en la fabricación de los colorantes al azufre. Las oxacinas dan tinturas desde azul a violeta azulado, las tiacinas tiñen desde el azul al verde y las acinas dan tonos rojos y negros. Oxacina.- Grupo de azinas que contienen en su ciclo heteroatómico un átomo de nitrógeno y uno de oxigeno. Tiacina.- Anillo heterocíclico hexagonal con un nitrógeno y un azufre, que no se conoce aislado. Su derivado Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 16.3.2.1.5.2) Tiazinas. El grupo cromóforo de esta clase de colorantes es el anillo tiazina: el cual forma el anillo central de un sistema trianular del que los otros dos anillos pueden ser núcleos de benceno o naftaleno. Cuando los grupos auxocromos se introducen en la posición meta- del átomo de azufre, dan lugar a colorantes básicos de matices violetas, azules o verdes, los cuales, en algunos casos, son comercializados como sales de cloruro de cinc (II). Las aminotiacinas o aminotiacinas substituidas son colorantes básicos para lana y seda o para algodón con mordentado previo. Cuando son usados derivados del ácido gálico o dihidroxinaftaleno como componentes, se forman valiosos colorantes de cromo-mordentado. 58 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Las tiacinas son usadas también para fines medicinales y una reciente extensión de ellas es el tipo de colorantes tina. arilfenazinas, y más concretamente divididas en: (a) Fenilposafraninas. (b) Rosindulinas (benzofenilaposafraninas). (c) Rosindonas (grupo hidroxi- en lugar del amino-). (d) Isorosindulinas (el isómero monoamino). 16.3.2.1.5.3) Azinas. El cromóforo de esta clase de colorantes es el anillo de pirazina, 4) Safraninas, que son diamino-mesoarilfenazinas y que se dividen en: (a) Fenil-. (b) Benzofenil-. © Dibenzofenil-safraninas. el cual unido a dos anillos de benceno da lugar al grupo cromógeno Los auxocromos en posición meta- respecto al nitrógeno dan lugar a los colorantes. El compuesto más simple es el hidrocloruro de diaminofenacina el cual es usado como base para la clasificación de una gran variedad de colorantes que pueden ser preparados a partir de la sustitución del anillo de benceno por otros anillos tales como naftaleno o fenantreno, y el meso-hidrógeno, por grupos alquilos o arilos. La clasificación puede ser como sigue: 1) Quinoxalinas, formadas por condensación de o-quinonas con o-diaminas. 2) Eurodinas (y eurodoles), los cuales son diaminofenazinas (y dihidroxifenacinas). 3) Aposafraninas, que son monoamino-meso- Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 5) Indulinas y nigrosinas, que son arilaminosafraninas. Las azinas son colorantes básicos para lana y seda y colorean el algodón sobre un curtiente mordentante. Los derivados sulfonados son colorantes ácidos, mientras que algunos de los compuestos no-sulfonados son usados en impresión de algodón y como colorantes para grasas, aceites, lacas o barnices, etc.,... 16.3.2.1.6) Colorantes al azufre. 16.3.2.1.6.1) Generalidades. Se obtienen por acción del azufre sobre compuestos metálicos. Generalmente son substancias amorfas que se solubilizan y reducen al calentarlas con sulfuros alcalinos y que se fijan en la fibra por acción del oxígeno del aire. Se obtienen por sulfuración de productos variados y no se conoce con exactitud la 59 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero constitución química de todos ellos. Generalmente son insolubles en el agua y antes de emplearse para teñir deben solubilizarse. Con este objeto se emplea generalmente el sulfuro sódico. Pero hay algunos de ellos, por ejemplo los colorantes de tina al azufre derivados del carbazol (hidronas), y los de la serie del antraceno, antraquinona y derivados, que para teñir se reducen con hidrosulfito y sosa cáustica, de un modo análogo a los colorantes ordinarios de tina de la antraquinona. Todos los colorantes al azufre, tratados en caliente con cloruro estannoso acidulado con ácido clorhídrico, desprenden hidrógeno sulfurado, reconocible por la mancha negra que produce sobre el papel mojado con acetato de plomo. Los colorantes que aparecen en esta sección son obtenidos por calentamiento de una variedad de compuestos orgánicos con azufre o polisulfuros alcalinos. Este proceso conocido como sulfurización o tionación produce substancias químicas de constitución intermedia. No se les puede asignar una constitución química determinada como a la mayoría de otros colorantes y no siempre es posible asignarles un grupo cromóforo determinado. Sin embargo, las investigaciones llevadas a cabo sobre la caracterización química de colorantes al azufre representativos, han mostrado que algunos de los más importantes tipos comerciales contienen, como cromóforos, tipos de estructuras arílicas de tiazol (I), de tiazona (3H-isofenotiazin-3-ona)(II) o tiantreno (III). son controladas por tres distintas variables: a) El compuestos o compuestos orgánicos seleccionados para la sulfurización. b) Las condiciones de sulfurización. c) Las condiciones de aislamiento o desarrollo. De las tres variables, el compuesto o compuestos seleccionados para la sulfurización son los determinantes del tipo general y propiedades del producto final, y, por tanto, es conveniente clasificar los colorantes de azufre acorde con la estructura química del material orgánico de partida. Cada compuesto orgánico (a) puede, en cierto grado, ser subclasificado según las otras dos variables. Los colorantes de azufre derivados de intermedios aromáticos han sido clasificados y divididos en los siguientes grupos según el compuesto orgánico que predomina en el proceso de manufacturación: 1) Compuestos mononucleares amino- y nitrobencenoides. 2) Compuestos binucleares amino- y nitrobencenoides. 3) Fenoles substituidos (distintos a indofenoles). 4) Naftalenos substituidos (distintos a indofenoles). 5) Compuestos policíclicos. 6) Indofenoles que contienen: -) Dos núcleos de benceno. -) Tres núcleos de benceno. -) Un núcleo naftaleno. -) Un núcleo carbazol. 7) Compuestos de acridina, azina, oxazona y tiazona. Aunque en esta clasificación no se ha tenido en cuenta el matiz, estos grupos tienden a tener cada uno un matiz similar. Una parte significante del azufre total se une al anillo aromático en forma de puentes disulfuro o puentes disulfoxido. Las calidad y características de los colorantes resultantes de los productos de sulfurización Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Las condiciones de sulfurización pueden ser variadas de alguna manera y formar parte integral de los procesos de producción de la cual resulta un producto comercial determinado. Los cuatro métodos de sulfurización usados generalmente para la 60 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero producción comercial de estos colorantes están caracterizados como azufre desecado, polisulfuro de sodio desecado y polisulfuro de sodio disuelto en medio solvente y en medio acuoso. Ejemplos de estas variaciones son dadas, cuando la información es aconsejable, frente a algunos colorantes de esta sección. Otros métodos de sulfurización, que son más frecuentemente utilizados en la investigación de la constitución química, emplean cloruro de azufre o ácido clorosulfónico como agente de tionización. A continuación de la sulfurización, el colorante precipita bajo la acción del aire, oxidación química, acidificación o una combinación de estos métodos. Esta etapa del proceso tiene, en algunos casos, un importante efecto sobre el matiz del producto terminado y puede también influir en las propiedades físicas, particularmente en la solubilidad. Aparte de estos casos excepcionales, los colorantes de azufre son insolubles en agua paro solubles en soluciones acuosas de sulfuro sódico y son generalmente aplicados desde esta solución de sulfuro sódico, principalmente a fibras celulósicas. Los colorantes al azufre están representados en todos los grupos de clasificación de matices y particularmente en los grupos de los pardos, azules y negros; sin embargo no hay rojos puros pero si hay un número determinados de colorantes colocados en los matices desde el burdeos pasando por el rojo oscuro sucio hasta pardo rojizo.. Esta es una de las características de los colorantes sulfurosos, que, aparte de casos aislados, los matices son sucios en comparación con otros grupos químicos. No obstante, se conoce muy poco sobre la estructura química de estos colorantes. Por esta razón, se suelen clasificar en función de la estructura del producto de partida. Otra posibilidad de clasificación es el método de producción o su estado de oxidación. Se puede resumir su síntesis diciendo que los colorantes sulfurosos se obtienen por el calentamiento de materia orgánica con azufre o polisulfuro en presencia de agua o solventes. Por ejemplo, el sulfur Black 1 se obtiene a partir de 2,4-dinitrofenol y polisulfuro sódico. Síntesis del Sulfur Black 1 y posibles estructuras Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 61 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Las estructuras dibujadas en este esquema del producto obtenido son solo ejemplos de las muchas que se supone se obtienen. El producto obtenido puede ser reaccionado con bisulfito para obtener la sal de Bunte. Además, dependiendo de su estado de oxidación, su solubilidad cambia: la forma reducida (llamada forma leuco) es soluble en medio básico, mientras que la oxidada es insoluble. solución de colorantes en sulfuro sódico o solución mezcla de sulfuro e hidrosulfuro de sodio. En otros casos, los colorantes en polvo son producidos por secado y pulverizado, que son solubles en agua aunque relativamente inestables. En vez del sulfuro de sodio, se puede utilizar también una mezcla seca de formaldehído sulfoxilato de sodio y álcali. Como posible variación, el material colorante es mezclado con pequeñas cantidades de agentes reductores seleccionados. Con esto se obtienen colorantes que, a pesar de no ser solubles en agua, son fácilmente reducidos bajo condiciones reductoras débilmente alcalinas. 16.3.2.1.6.3) Colorantes sulfurosos solubilizados. Relaciones químicas entre los diferentes estados de los colorantes sulfurosos. Aquí se pueden observar los tres grupos principales que el Color Index utiliza para clasificar los colorantes sulfurosos: - C.I. Sulphur: es insoluble en agua y corresponde a la forma oxidada de los colorantes - C.I. Leuco Sulphur: soluble en agua a pH básico, es la forma reducida. Los ácidos tiosulfónicos derivativos de colorantes sulfurosos, son descritos como colorantes sulfurosos solubilizados y han sido producidos por acción de sulfito o bisulfito de sodio sobre la materia colorante. Muestran baja substantividad ante el algodón y son aplicados mediante conversión a la leucoforma con sulfuro de sodio o agentes reductores débilmente alcalinos. La aplicación de métodos para condensar colorantes sulfurosos, los cuales contienen grupos funcionales de ácido tiosulfónico, pueden usarse para seleccionar colorantes sulfurosos solubilizados. 16.3.2.1.6.4) Aplicación de los colorantes sulfurosos. La relación química entre las diferentes formas de los colorantes sulfurosos mostrada en el esquema anterior es la base para su aplicación. Los dos principios básicos son: - C.I. Solubilized Sulphur: Sales de Bunte, son muy solubles en agua. - Las formas reducidas son las únicas que tienen afinidad por las fibras. 16.3.2.1.6.2) Colorantes leuco-sulfurosos. - Las formas oxidadas son las que desarrollan el color (por esto a las reducidas se les llama leuco) El tratamiento de colorantes sulfurosos como pasta a polvo con varios agentes reductores da lugar a productos descritos como colorantes leuco-sulfurosos, los cuales son solubles en agua. Entre estos están los productos líquidos que consisten de una Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Teniendo presente estos dos principios, la aplicación de los colorantes sulfurosos se realiza de la siguiente manera: - El substrato se trata con la forma leuco, que se 62 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero fija en la fibra. - Alquilación con agentes cristalizantes. - Una vez fijada, se oxida el colorante para desarrollar su color. - Unión química entre un colorantes azoico y un colorante. En el caso de los curtidos, el uso de la forma leuco presenta el problema que tiene un pH muy alto, superior a 12, y que a los pH normales de tintura en cuero precipitan, obteniéndose tinturas desiguales y un efecto de endurecimiento de la piel. El resultado de esta opción sintética ha sido el desarrollo de dos colorantes negro, uno catiónico y otro azosulfuroso, colorantes que no contienen aminas de las listas MAK III A1 ni A2 (aminas prohibidas) pero tampoco de las B ni metales. Sólo las sales de Bunte de los colorantes sulfurosos han sido aplicadas con éxito a los curtidos, pero sin tener el éxito que gozan en otros substratos. 16.3.2.1.7) Colorantes de acridina, piridina y quinolina. 16.3.2.1.7.1) Colorantes de acridina. 16.3.2.1.6.5) Modificación de colorantes sulfurosos. Además de las sales de Bunte, dos modificaciones principales para obtener colorantes solubles pueden ser encontradas en la literatura, siempre con el objetivo de ser usadas en tintura de celulosa: - Alquilación de colorantes sulfurosos reducidos. - Reacción de sales de diazonio de aminas aromáticas sulfonadas con colorantes sulfurosos reducidos. Con estas modificaciones se obtienen colorantes aniónicos que no mejoran las características de las sales de Bunte. Estos nuevos colorantes no muestran suficiente afinidad por las fibras ni se obtienen intensidades elevadas. No consta que ninguna de estas modificaciones haya derivado en un producto comercial. A partir de esta base, el trabajo sintético se desarrolló en dos direcciones principales: Más información/More info/Plus d'informations [email protected] La acridina, el componente de esta clase de colorantes es un compuesto básico no coloreado. En su forma quinonoidea contiene la o-fuchsonimina (ver imagen inferior) como cromóforo.. Los colorantes se obtienen por introducción de los auxocromos, generalmente grupos amino o alquilamino, en los grupos arilo en la posición para- del átomo de carbono del resto metano. Los colorantes de acridina se obtienen preferentemente por condensación de aldehídos tales como formaldehído o benzoaldehído con dos moles de una mdiamina en presencia de ácidos minerales, ciclándose, con la subsiguiente oxidación. Las bases acridina forman sales con ácidos minerales dando colorantes amarillos, anaranjados, rojos y pardos los cuales han llegado a ser muy aconsejables para tinturas sobre piel dada su solidez a la luz sobre el substrato. En menor grado, los colorantes son usados en impresión textil y como colorantes básicos sobre seda y varios tipos de celulosa. Ninguno de los colorantes de acridina conocidos aporta el estándar de solidez demandado para lana. Algunos derivados de acridina que ahora no están en uso como colorantes, poseen importantes propiedades medicinales. Un interesante uso del colorantes amarillo acridina (C.I. 46025) es como antiséptico industrial para detener el crecimiento de organismos que atacan las 63 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero chimeneas de hierro. Colorantes naranja de acridina son más puros en matiz que la crisoidina (C.I. 11270 y C.I. 11320) y son más sólidos al calor, lavado, álcalis y ácidos orgánicos y minerales que los anteriores. Acridina.- (C13 H9 N); Peso molecular 179,2. Se encuentra en el alquitrán de hulla. Placas ortorrómbicas, agujas a partir de alcohol diluido. Punto de fusión 110ºC; Punto de ebullición 346ºC. Ligeramente soluble en agua hirviente, muy soluble en alcohol, éter, hidrocarburos y disulfuro de carbono. Se utiliza en la manufactura de colorantes y productos intermedios. Algunos colorantes derivados se utilizan como antisépticos. Su clorhidrato se emplea como reactivo del cobalto, Hierro y cinc. Irrita la piel y las membranas mucosas. 16.3.2.1.8) Colorantes de ftalocianina. Este grupo está formado por los colorantes que contienen núcleos de tetrabenzoporfirazina, el último de los grupos cromóforos descubierto. 16.3.2.1.7.2) Colorantes de piridina. 16.3.2.1.7.3) Colorantes de quinolina. El grupo cromóforo de esta clase de colorantes es el sistema conjugado representado por quinoftalona cuya estructura es la representada abajo. Esta surge cuando las 2- y 4-metilquinolinas, derivadas, y análogas son condensadas con anhídrido ftálico y substancias similares. Los compuestos resultantes amarillos y rojos pueden ser usados como colorantes para papel, alimentación, solventes y básicos; cuando son sulfonados dan lugar a valiosos colorantes para lana. Ftalocianina.- Grupo de materias colorantes muy sólidas, de tonalidades azules y verdes, que pueden considerarse derivadas de un isoindol. En su constitución interviene un metal unido en forma compleja a un sistema cíclico fundamental que recuerda el esqueleto de las porfirinas. Ftalocianina de cobre azul.- Derivado cúprico de la ftalocianina, sustancia muy estable utilizada como pigmento, la cual presenta dos formas cristalinas, una de ellas azul rojiza, y la otra, azul verdosa. Ftalocianina de cobre verde.- Pigmento verde que se obtiene por cloruración de la ftalocianina de cobre azul. 16.3.2.1.9) Colorantes indigoides e indigosoles. Piridina.- (C5 H5 N). Peso molecular 79,1. Se encuentra en el alquitrán de hulla. Líquido incoloro, inflamable; Punto de ebullición, 116ºC. Forma una mezcla azeotrópica con tres moléculas de agua, que hierve a 93ºC. Volátil. Miscible con agua, alcohol, éter, aceites y muchos otros líquidos orgánicos. Base débil. Se usa como disolvente de sales minerales anhidras, en síntesis orgánicas y como reactivo en química analítica; en medicina se empleó antiguamente como antiséptico y para el asma. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Derivan del índigo y del tioíndigo, contienen grupos cromóforos: 64 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero en una molécula que posee restos del tipo del indol o del tionafteno (contienen grupos NH o átomos S como auxocromos) donde la posición que ahí ocupa el grupo NH, puede estar ocupada por un átomo divalente, o grupos tales como S, NH, NR. Los colorantes asimétricos resultan cuando compuestos tales como el pseudoindoxilo y tioindoxilo son condensados con una cetona cíclica tal como la isatina (a) o la isatin-alfaanil(2-(fenilimino)pseudoindoxil (b) y por reacción del dibromoisatin-alfa- cloruro(5,7dibromo-2-cloro-3-pseudoindolona) con un compuesto fenólico (c). Las materias colorantes indigoides pueden ser simétricas o asimétricas dependiendo de si las dos partes de la molécula unidas por el doble enlace son idénticas o diferentes en estructura u orientación. Los colorantes simétricos son obtenidos por copulación oxidativa de dos moléculas de compuestos tales como el pseudoindoxilo: Las reacciones pueden ser ilustradas con los siguientes ejemplos: Por ejemplo, el índigo es preparado por la unión de dos moléculas de pseudoindoxilo en presencia de oxígeno: Podemos decir que éstas son las formas moleculares que conforman la mayoría de los colorantes indigoides. Los colorantes simétricos presentan una constitución tal como la representada arriba Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los colorantes de base índigo y tioíndigo pueden existir en las formas cis- y trans-, siendo ésta última la más estable y la que predomina en el estado sólido. 65 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Estos colorantes han sido clasificados como sigue: a) Índigo, sus derivados y homólogos (compuestos nitrogenados. b) Tioíndigo, sus derivados y homólogos (compuestos sulfurosos) c) Colorantes indol-tionafteno (compuestos nitro-sulfurosos) d) Colorantes mezcla. La introducción de Cl, Br, NH2 , CH3 , OCH3 , etc., como sustituyentes, aumenta número de derivados del índigo y sus análogos. Estos, con nitrógeno solo como auxocromo están limitados en matiz desde rojizo hasta azul grisáceo mientras que los que llevan azufre, sólo o con nitrógeno, cubren casi todo el rango del espectro. Las materias colorantes indigoides y los ésteres sulfúricos de sus leucocompuestos son usadas para colorear e imprimir fibras celulósicas y animales. El índigo llega a ser soluble en agua cuando es sulfonado y puede entonces ser aplicado como colorante ácido pero estos colorantes poseen una pobre solidez a la luz, lavado, etc. En este grupo se incluyen también los colorantes indigoides mixtos, en los que el antedicho grupo característico se encuentra unido con grupos distintos (naftalénicos, de la acenaftenquinona, etc.,...) Los indigoides son insolubles en agua (excluido el carmín de índigo), paro con sosa e hidrosulfito en caliente se transforman en los respectivos leucoderivados solubles, con coloración amarilla o anaranjada (y para algunos tioindácidos mixtos, también violeta) y que por oxidación en el aire regeneran el color insoluble. Calentados, desprenden vapores coloreados sublimables. Generalmente son bastante solubles en piridina, aceite de anilina o ácido acético glacial. Índigo.- (C16 H10 O2 N2) Peso molecular 262,3. Sustancia que antiguamente se obtenía de la oxidación del indoxilo que se producía a partir del indicán y que actualmente se obtiene por síntesis. Polvo de color azul oscuro que, al machacarlo, toma brillo rojo cobrizo, insoluble en agua, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] alcohol y éter; punto de fusión 390ºC; por reducción se obtiene un leucoderivado, soluble en los álcalis. Se usa como colorante. Como reactivo y para aclarar la ropa después del lavado. Tioíndigo, índigo de azufre.- (C16 H8 O2 S2) Peso molecular 296,3. Cristales rojos, insolubles en agua y alcohol frío, algo solubles en alcohol caliente; Punto de fusión 285ºC. Es un colorante indigoide utilizado para teñir. Índigo blanco.- Leucoderivado del índigo; sustancia que cristaliza en hojuelas incoloras, que bajo la acción del oxigeno del aire regenera cuantitativamente el colorante. Tiene la misma fórmula del índigo, en donde los dos grupos CO se han reducido a COH, produciéndose adecuadamente una alteración en la situación de los dobles enlaces. Índigo brillante.- Derivado del índigo, el 5,5',7,7'tetracloroíndigo, usado como colorante. Índigo pirogénico.- Colorante azul de azufre del tipo azul inmedial obtenido a partir del C6 H5 NH·C6 H4 ·NH·C6 H4 ·OH. 16.3.2.1.10) Colorantes antraquinónicos y de varios anillos. Derivan de la antraquinona, producto de oxidación del antraceno, se dividen en tres grupos: oxiantraquinónicos, ácidos antriquinonsulfónicos y compuestos antraquinónicos de diversa constitución. Los colorantes antraquinónicos dan tinturas muy sólidas sobre fibras mordentadas con óxidos metálicos. La característica cromófora de la antraquinona y los compuestos colorantes mencionados la aporta el grupo carbonilo, el cual puede estar presente una o varias veces. Grupos amino e hidroxilo y sus formas substitutivas, NHR, NR , NHCOR, OR están frecuentemente presentes y actúan como auxocromos. En determinados casos, por ejemplo, dibenzo pirenoquinona, pirantrona, y violantrona, la 66 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero versión carbonilo es coloreada incluso en ausencia de auxocromos. Los colorantes en este grupo se distinguen por una amplia gama de formas moleculares. Comprenden colorantes ácidos, de mordentado y de tina. Constituyen un grupo de importancia grande y siempre creciente, presentan una variada gama de tintes de muy notable solidez. Por reducción se transforman en los respectivos leucoderivados, de los que algunos son amarillos, otros son más o menos intensamente coloreados. Los leucocompuestos de los colores tina de este grupo 8generalmente, salvo algunas excepciones, intensamente coloreados) regeneran por oxidación en el aire los colores primitivos insolubles. Los demás leucos pueden regenerar el color primitivo por oxidación en el aire o con oxidantes; peor a veces el color que se obtiene por oxidación no es el color primitivo. Cierto número de colores de tina de esta serie, por su modo de preparación o por su comportamiento al análisis, son considerados como colorantes al azufre. Los colorantes se dividen en dos grupos principalmente y su clasificación depende de si contienen o no un núcleo heterocíclico unido al sistema principal. Los colorantes que contienen núcleos y sustituyentes de todas clases unidos al sistema central por enlaces simples, son considerados como derivados del compuesto no substituido correspondiente. 16.3.2.1.10.1)Grupo I: Colorantes sin núcleo heterocíclico unido al sistema central. Este grupo contiene las quinonas simples y sus derivados como las antraquinona, dibencilpirenoquinona, antratrona, pirantrona, violantrona, etc.,... colocados en orden de complejidad creciente incluidos los derivados que contienen alrededor compuestos heterocíclicos en los cuales el hetero-núcleo está enlazado por enlace simple al sistema central. colorantes están ampliamente subdivididos dentro de clases de número creciente de grupos amino o hidroxilo. 16.3.2.1.10.2) Grupo II: Colorantes con un núcleo heterocíclico unido al sistema central. Los colorantes en este grupo contienen al menos un núcleo heterocíclico unido a un núcleo carbocíclico (normalmente antraquinona o benzatrona) Se clasifican según el orden de complejidad. Los anillos heterocíclicos son ordenados según contengan (a) un grupo N; (b) dos grupos N; (c) un grupo N y otro S; (d) tres grupos N. Los anillos unidos en las posiciones 1,2 se clasifican antes que los anillos 1,9 y 2,3. Los colorantes de antraquinona se encuentran en un amplio grupo de tipos de colorantes incluyendo colorantes tina, ácidos, de mordentado, dispersados, pigmentos, solventados,... Los hidroxi-compuestos existen naturalmente y son tipificados por la alizarina, colorante fuente de la producción de "rojos Turquía". Alizarina.- (C14 H8 O4) Peso molecular 240,2. Agujas de color naranja que en forma de ácido ruberítrico se encuentran en la raíz de la Rubia tinctorum y que desde los tiempos antiguos se usan como materia tintórea. Poco solubles en agua fría, más en agua caliente, algo solubles en alcohol y más en éter, solubles en soluciones alcalinas, dando color azul; punto de fusión 290ºC. La alizarina, tanto sintética como natural, se usa aún como colorante, pero más como punto de partida para la preparación de otras materias colorantes; también como reactivo en análisis y como indicador ácido-base. Rojo de alizarina.- Laca formada por un compuesto de coordinación de alizarina con alúmina y calcio más aceite de ricino y fosfato, de intenso color rojo azulado. 16.3.2.1.11) Colorantes de pirona o derivados del xanteno. Son de base ftaleína, pironina, rodamina, etc.,... Se consideran derivados del xanteno, poseen el grupo típico: La progresión de los tipos va de simple a compleja y dentro de cada uno de ellos, los Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 67 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Sus soluciones presentan una fluorescencia más o menos acentuada; por oportuna reducción se decoloran sus soluciones; regenerándose rápidamente el color primitivo por oxidación con oxidantes adecuados. I) Amino-derivados (substancias colorantes de fluoreno). a) Pironinas. b) Succineinas. c) Sacareinas. d) Rosaminas. El grupo cromóforo de los colorantes de aminoxanteno es el híbrido resonante: e) Rodaminas. II) Aminohidroxiderivados. III) Hidroxiderivados (substancias colorantes de la fluorona). a) Hidroxiftaleinas. Donde R= H o grupos alquilo o arilo; los hidroxixantenos pueden ser estabilizados por la perdida de un protón, formando un sistema sin carga en el cual el cromóforo es la estructura quinoidea: b) Antrahidroxiftaleinas. IV) Derivados mezcla. 16.3.2.2) Según su comportamiento en la aplicación. 1) Colorantes aniónicos. a) Ácidos simples. b) Substantivos o directos. c) Especiales. Los colorantes son preparados a partir de derivados del xanteno con los auxocromos usuales en posiciones para- del átomo de carbono del metano. Estos derivados no son derivados del mismo xanteno sino por reacción intima de intermedios simples adecuadamente escogidos. Cuando R es un radical arilo, los colorantes, aún poseyendo el anillo pirona, tienen analogías con los colorantes de la clase triarilmetano. d) Solubles en disolventes orgánicos y agua. 2) Colorantes catiónicos o básicos. 3) Colorantes de oxidación. 4) Colorantes reactivos. 5) Colorantes de dispersión. 6) Colorantes de desarrollo, colorantes diazotables. 7) Colorantes al azufre. 8) Colorantes tina seleccionados. 9) Colorantes de mordentado. 10) Colorantes naturales. La clase xanteno, está subdividida en amino-, aminohidroxi- e hidroxi- derivados. 11) Colorantes solubles en grasas y aceites. En general, los de xanteno, son colorantes básicos que poseen tonos remarcablemente brillantes y sus soluciones son fuertemente fluorescentes. Colorean la lana y la seda directamente en baños fuertemente ácidos y el algodón mediante mordentado. Las series comerciales de colorantes reúnen en sí colorantes de muy diversa composición química, pero de análogo comportamiento tintóreo frente al cuero en cuanto a solieses, poder de penetración, capacidad de igualación, poder cubriente, modo de empleo, etc.,... Algunos de los compuestos hidroxi- son valiosos colorantes de mordentado. Los podemos dividir en: Adelantar que muchos colorantes ácidos no contienen exclusivamente grupos ácidos, sino Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 68 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero que poseen a la vez grupos básicos, o sea que son algo anfóteros. De la disociación de estos grupos y del pH dependerá el que se comporten como catiónicos o aniónicos. En general, actúan como aniónicos puesto que en la tintura se trabaja a pH superior a 3 y el punto isoeléctrico de los anfóteros está entre 1 y 3. 16.3.2.2.1) Colorantes aniónicos. 16.3.2.2.1.1) Colorantes ácidos simples. Son sales de ácidos sulfónicos, el anión es el portador del color, son aniónicos y no deben mezclarse con substancias básicas pues pueden precipitar; generalmente son del tipo azoico, nitrado y trifenilmetano, aunque se pueden utilizar casi todos los grupos mencionados anteriormente. Tienen peso molecular bajo, grupos ácidos fuertes, no dan uniones de valencia secundaria sino que se unen por unión electrovalente. Los colorantes ácidos dan soluciones que regularmente no se decoloran con ácidos minerales y no precipitan con el tanino. Batiendo con éter la solución del color, acidulada con ácido sulfúrico, el éter disuelve el color y cuando se evapora deja un residuo siempre que el color no contenga grupos sulfónicos o sólo en ciertos casos si los contienen; tiñen la lana y la seda en baño ácido; son poco aptos para el algodón. Los colorantes ácidos se eliminan de las fibras teñidas (completamente o sólo más o menos parcialmente, según la naturaleza del color) hirviendo con soluciones alcalinas diluidas. Los colorantes denominados alcalinos prenden bien sobre la lana en baño ligeramente alcalino por bórax, amoniaco o carbonato sódico, pero después de teñida la fibra presenta sólo un color muy pálido, que se desarrolla intenso por tratamiento sucesivo en baño caliente y acidulado con ácido sulfúrico. Se utilizan en cueros al cromo, vegetal y mixto. Al añadir el ácido se libera el ácido colorante el cual se une a los grupos básicos de la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] proteína mediante valencia principal. Tienen buen poder de penetración por tener gran parte de las valencias reactivas bloqueadas y se suelen usar para fijarlos los ácidos fórmico y acético. Tienen en general buen poder de penetración dependiendo esta del tamaño de la partícula, del peso molecular del colorante, de su solubilidad y del grado de sulfonación. La solubilidad aumenta con la presencia de grupos hidrofílicos, principalmente los sulfónicos, carboxílicos, hidroxílicos e imínicos. Los grupos solubilizantes suelen ser el sulfonato y el carboxilato. Dentro de este tipo de colorantes se puede considerar que aproximadamente, el 85% son colorantes azoicos, el 5% son derivados de la ftalocianina, el 3% del antraceno y el 3% del trifenil- metano. Los colorantes ácidos son de buena penetración en el cuero. La mayoría de estos colorantes proporcionan tinturas de calidad desde aceptable hasta buena. Una serie de tipos pueden teñir en profundidad cueros vegetales y cueros al cromo, propiedad muy estimable para la mayoría de artículos. Un defecto que pueden presentar a veces los colorantes ácidos, en ciertos tipos, es dar tonos más subidos en determinadas zonas del cuero, fenómeno conocido como "estado flamígero" (del alemán farbleder flammen) Este fenómeno se presenta sobre todo frecuentemente cuando se emplean colorantes amarillos o mezclas o compuestos que contengan dichos colorantes. 16.3.2.2.1.1.1) Colorantes ácidos para peletería. La mayoría de los colorantes ácidos empleados son sales sódicas de ácidos sulfónicos cuyo peso molecular oscila entre 300 y 600. En general, puede utilizarse cualquier colorante específico para lana que tiña a baja temperatura, pero el problema radica en la correcta selección de la terna que posibilitará la obtención de la mayoría de los matices, es decir, que presente velocidades de agotamiento similares trabajando a temperaturas de 60-65ºC. Por eso, la selección 69 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero es bastante limitada. Los colorantes se escogen por su comportamiento tintóreo mientras que sus solideces a la luz o al planchado posterior quizá no son óptimas. En el desarrollo de la tintura se pueden distinguir tres fases: primero la difusión del colorante desde el baño de tintura hasta la superficie de la fibra, seguida de una adsorción de colorante en la superficie de la fibra y una posterior difusión del colorante desde la superficie hasta el interior. La cinética de la tintura viene determinada por las leyes que regulan la velocidad de paso del colorante del baño a la fibra y las leyes de difusión de éste al interior, y que se rigen por la fórmula: D = K * 1/M½ Donde: D= Difusión relativa K= Constante dependiente de la fibra y el colorante Cuanto más ácido sea el medio, más positiva queda la lana y, por lo tanto, mayor será la fijación del colorante. Esta unión salina es la más importante para este tipo de colorantes de peso molecular reducido. Estos colorantes se fijan en el cuero de las pieles de peletería débilmente en razón inversa a la temperatura y a la acidez. La temperatura favorece la tintura por la desagregación del colorante y por el hinchamiento del pelo o lana, acelerando la reacción. Los productos auxiliares pueden actuar de varias maneras. Uno como los disolventes poco miscibles en agua, aprovechan la mayor solubilidad en ellos del colorante para, al situarse alrededor de la fibra hidrófoba con una alta concentración de colorante, favorecer, por la ley de acción de masas, su penetración en el interior. Se emplean para este fin alcoholes como el n-butanol, bencílico y otros, que por la razón antes apuntada pierden efectividad cuando se añade simultáneamente un emulsionante. M= Masa molecular Las condiciones de la tintura, temperatura, pH, concentración de colorante, auxiliares de tintura y pretratamientos influyen de una manera muy importante en el desarrollo de la operación hasta que llega a su fase final de equilibrio, es decir, al punto en que la absorción y desorción de moléculas de colorante se iguala. Este intercambio de iones que es la tintura puede realizarse por el carácter anfótero de la queratina. En el punto isoeléctrico existen grupos amínicos cargados positivamente y grupos carboxílicos cargados negativamente. Cuando se baja el pH por adición de iones hidrógeno, la lana adquiere carga total positiva, mientras que el grupo carboxílico tiende a disminuir su ionización. En estas circunstancias el colorante fuertemente desagregado se une por fuerzas electrostáticas al grupo amínico, formando una sal: + - + - 3 HOOC-lana-NH 3+ color-SO3 >>>> HOOC-lana-NH3 ... SO-color Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Otros, como los derivados amínicos oxietilenados de algunos ácidos grasos, retienen el colorante en el baño, de manera que la fijación sobre la fibra se haga más lenta y, por lo tanta, igualada entre raíz y punta y entre piel y piel. La tintura puede realizarse partiendo de pieles secas curtidas en un baño ácido con el colorante que, gracias a su capacidad de migración, debe conseguir una igualación correcta en un tiempo de entre 1 a 2 horas a la temperatura de 60 a 70ºC. El sistema más usual, sin embargo, es efectuar un remojo previo en el que se ajusta el pH de la lana. En este sistema se parte de un baño ligeramente alcalino que junto con un igualador del tipo catiónico disminuye la afinidad inicial. Cuando se ha conseguido una distribución uniforme se baja el pH lentamente puesto que en los primeros momentos de la tintura la fijación de los colorantes es más rápida. 70 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Una vez agotado el colorante, se prosigue la acidificación hasta terminar la fijación y aumentar la solidez posterior a los agentes aniónicos que se usaran en la tintura del cuero. Los pretratamientos pueden alterar la fijación del colorante, como por ejemplo, una decoloración de la lana o un tratamiento con ClO Na, que aumentan la afinidad al alterar la superficie y favorecer la difusión. El planchado previo con formol reduce los grupos amínicos donde se fija el colorante, según el esquema que vemos abajo: Reacciones de bloqueo de los grupos amínicos por el formol. Hasta el extremo que se imposibilita la tintura con este tipo de colorantes a medida que aumenta la intensidad del planchado por disminución de grupos amino reactivos y también por estabilización de la fibra. 16.3.2.2.1.2) Colorantes directos o substantivos. El primer colorante sintético capaz de teñir el algodón directamente, el rojo Congo, lo descubrió Böttiger en 1884; se dice que la sustancia es "substantiva" para el algodón y representa el prototipo del grupo de colorantes llamados "substantivos" o que tiñen directamente al algodón. El rojo Congo se prepara fácilmente a partir de bencidina diazotada y ácido naftiónico; debido a la facilidad con que se aplica, el nuevo colorante alcanzó gran popularidad durante algún tiempo, a pesar de su carácter fugaz y de ser tan sensible a los ácidos que llega a emplearse como indicador. Poco después se introdujeron mejores colorantes substantivos, principalmente otros azoicos derivados de la bencidina. Todos los colorantes substantivos tienen un peso molecular muy elevado, lo cual les comunica propiedades coloidales, quedando fijados a la fibra por un proceso de adsorción. Puede aumentarse la cantidad de colorante incorporado a la fibra por adición de ciertas substancias accesorias, como el cloruro de sodio o sales análogas que disminuyen la solubilidad del colorante en fase acuosa. Pueden teñir las fibras sin mordentante previo, son de peso molecular elevado, matiz vivo, solidez regular. Son aniónicos y la substantividad es debida a la presencia de moléculas largas que permiten la formación de uniones colorante/fibra por medio de enlaces dipolares y fuerzas de Van der Waals. Otras dificultades de tintura pueden venir de la propia fibra. Lanas bastas y pelos con canal medular central presentan problemas de color debido a la reflexión de la luz por el aire contenido en la médula, al mismo tiempo que se reduce el substrato capaz de fijar colorante. Esto hace que las pieles que contienen más o menos cantidad de lana medulada, aparezca ésta en tonos más claros que la lana fina que la acompaña. En determinados tipos de piel salvaje como la nutria y la marmota, la simultaneidad de pelos con y sin médula provoca serias dificultades para conseguir colores uniformes. También en algún tipo de cordero entrefino aparece esta dificultad. Otras veces se aprovecha esta distinta reactividad para diferenciar más los dos tipos de pelo. Como hemos dicho, tiñen directamente las fibras vegetales y animales, en baño con un poco de jabón o de sosa, o con sales alcalinas, sin necesidad de mordiente. Las fibras animales se tiñen generalmente mejor en baño ácido. Ley de acción de masas.- Cuando la reacción mA+nB <> pC+qD ha alcanzado su equilibrio, se verifica que [C]p . [D]q / [A]m . [B]n = K, siendo [A], [B], [C] y [D] las respectivas concentraciones en moléculas por litro, y K una constante para cada temperatura y cada reacción. Generalmente, el material teñido con los colorantes directos, por ebullición prolongada en una solución débilmente alcalina, tiende a dejar color en la solución y a teñir el algodón Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Tienen escaso poder de penetración por lo que dan tinturas de mucho poder cubriente. Poco estables a los ácidos por lo que no deben emplearse en cueros de curtición vegetal. 71 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero blanco, que se haga hervir con aquel. La solidez de dichos colores aumente si pueden, según su constitución, experimentar un tratamiento posterior adecuado, por ejemplo con formaldehído, con sales de cromo o de cobre, etc.,... En la tintura del cuero al cromo al usar mezclas de colorantes ácidos y directos asociados se busca el poder de penetración de los primeros y el de cubrimiento de los segundos. Sobre cueros curtidos al vegetal o de curtido combinado, la mayoría de los colorantes directos no suben bien. El colorante directo proporciona una tintura más cubierta y más llena que la que se puede obtener generalmente con colorantes ácidos. El tinte sustantivo, por tanto, es manifiestamente superficial, es decir, que el colorante penetra muy poco en el cuero. Esta circunstancia motiva que a veces los empeines de los zapatos teñidos con estos colorantes y sin atravesar son sumamente delicados y el más mínimo rasguño hace salir el color natural del cuero al cromo; este inconveniente se da muy a menudo en calzado de niño. Los colorantes substantivos o directos tienen gran afinidad sobre el cuero al cromo; esta circunstancia como la de que penetran poco puede producir cierta desigualación en las tinturas por lo que habrá de tenerse en cuenta y tratar de minimizar este problema agregando el colorante en dos o más veces. La tintura resulta saturada y de buen poder cubriente, pero los tonos y matices no son nunca tan vivos como los que se obtienen con colorantes ácidos. Suelen tener dos o más grupos "azo" y, al menos, tres núcleos aromáticos, unidos entre sí por los grupos "azo", estos colorantes tienen tendencia a formar coloides. Coloide.- Sustancia líquida que contiene en suspensión partículas sólidas (o líquidas) de pequeño tamaño sin formar disolución. Característico de los coloides es el hecho de que no se deposite la parte suspendida a causa de la carga eléctrica de estas partículas. El tamaño de las partículas va de 500 a 1 mµ, siendo invisibles en el microscopio ordinario, pero apreciables en el electrónico. Las moléculas gigantes, como las proteínas, los macropolímeros, etc., se presentan generalmente en forma coloide. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 16.3.2.2.1.3) Colorantes especiales. Al grupo de los colorantes ácidos pertenecen los llamados especiales, son de peso molecular elevado reuniendo propiedades de los ácidos y de los directos, representando un punto de transición entre ambos. No penetran mucho y dan tinturas de buen poder cubriente. Los colorantes ácidos de bajo peso molecular reaccionan por enlace salino. En los especiales predominan los enlaces por valencia secundaria, lo que confiere mayor solidez a las tinturas. 16.3.2.2.1.4) Solubles en disolventes orgánicos y agua. Los colorantes solubles en disolventes son colorantes del tipo complejo metálico, con buena solubilidad en disolventes orgánicos; se utilizan para teñir el cuero a pistola y para lacas de acabado. 16.3.2.2.2) Colorantes catiónicos. La parte cromófora de este tipo de colorantes suele ser derivada del trifenilmetano. Tienen carácter catiónico, pueden precipitar por la acción de las bases y sales del agua, dan tinturas de mucha intensidad pero de escasa solidez a la luz y a la migración. En exceso, presentan un color metalizado conocido como "bronceado", debido al exceso de colorante en superficie. Para evitar el bronceado es bueno usar productos auxiliares catiónicos, que producen una fijación homogénea del colorante y favorecen su penetración. El cuero al cromo tiene poca afinidad a este tipo de colorantes pero se pueden utilizar si este cuero al cromo ha sido recurtido con productos aniónicos. Se presentan bajo la forma de sales de bases colorantes. Dan tinturas llenas y brillantes sobre cueros de curtición vegetal y de curtición vegetal sintética, así como sobre cueros de curtición al cromo que hayan sido teñidos 72 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero previamente con productos aniónicos o que hayan recibido un tratamiento posterior con curtientes a productos auxiliares vegetales o sintéticos. Estas tinturas con colorantes básicos son poco sólidas a la luz, de modo que los cueros de curtición vegetal y sintética, hacia los cuales los colorantes básicos tienen una gran afinidad, muy a menudo deben ser teñidos previamente con colorantes aniónicos. Los colorantes básicos dan con el tanino un precipitado coloreado (preferentemente en presencia de acetato sódico); generalmente precipitan o disminuyen su solubilidad por acción de los álcalis. Su solución acidulada con ácido sulfúrico y batida con éter no cede color al éter; alcalinizada con álcali cáustico cede el color al éter. Tiñen directamente las fibras animales en baño neutro. Tiñen las fibras de algodón mordentadas con tanino tártaro emético (tartrato de potasio y antimonilo), y tiñen directamente las fibras de yute. Algunos sirven para teñir sobre mordiente de cromo. Pueden eliminarse de las fibras sobre las que se han fijad, por los ácidos; pero en el caso de fibras vegetales conviene, antes, descomponer la laca que el color ha formado con el tanino y eliminar éste por ebullición con sosa cáustica diluida (saturada con sal común). Por lo demás, los colorantes básicos se encuentran en el comercio salificados al estado de cloruros o también de sulfatos, nitratos, acetatos, oxalatos o de sales dobles con cloruro de zinc y de hierro. Los agentes de la dureza del agua así como los álcalis (como el amoniaco) precipitan los colorantes básicos y los fijan sobre el cuero una vez que han sido absorbidos. Esta dureza del agua se corrige por medio de adiciones de ácido acético, que se añadirá cuando se realice la disolución de los colorantes, con el cual se les empasta. Estos colorantes no deben ser utilizados junto con colorantes aniónicos, pues se precipitan mutuamente. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Cuando se tiña previamente con colorantes que se fijan en medio ácido, el baño ha de estar agotado antes de que se añadan los colorantes básicos. De igual manera, no deben ser utilizados estos colorantes básicos en presencia de emulsiones grasas aniónicas en el mismo baño o con curtiente vegetales o sintéticos. Decir que los colorantes básicos tampoco son compatibles con la mayoría de los aprestos solubles en agua. Si son compatibles con los productos auxiliares y emulsiones grasas de la misma carga eléctrica. Estos productos empleados en un mismo baño, aseguran un remontado del colorante, así como una corta penetración, con lo cual evitaremos sobreteñidos que, como con los colorantes básicos, se manifiestan muy rápidamente en un aspecto bronceado. La máxima afinidad con el cuero, suponiendo que se trate de curtidos al vegetal o al cromo posteriormente recurtidos con taninos naturales o sintéticos, la tienen estos colorantes básicos. Esta circunstancia indica que se ha de proceder con especial precaución. Una rápida subida de color trae implícito siempre cierto peligro de desigualación. Por estas razones, los colorantes básicos no se emplean solos sino acompañando a una tintura con colorantes ácidos o directos. Aparte del mordentado que aportan los curtientes vegetales, naturales o sintéticos, también actúan de mordentantes los colorantes ácidos o directos. Estos grupos de colorantes se precipitan recíprocamente formando una especie de laca. Por lo tanto, no es del todo imprescindible el tratar con taninos un cuero curtido al cromo y que haya sido teñido previamente con colorantes ácidos. La tintura básica tira sin dificultad sobre el fondo de un colorante ácido. Los colorantes básicos son precipitados en sus soluciones por los curtientes naturales o sintéticos y forman con éstos lacas. Este hecho puede conducir a que, al teñir cueros deficientemente lavados, se produzcan precipitaciones que no son absorbidas por el cuero, sino que solamente quedan adheridas al mismo. Fenómenos similares se observan si se trabaja con aguas manifiestamente duras o después de una tintura ácida y un lavado deficiente después de la tintura. Tales clases de cueros evidencian frecuentemente poca 73 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero resistencia al frote. Una propiedad poco agradable de este tipo de colorantes consiste en el hecho de que dan, sobre la piel, diferentes tonos de color en flor y bajos de flor del mismo cuero. A esta circunstancia se puede imputar el inconveniente de que, con el empleo simultáneo de colorantes básicos, quedan visibles incluso las más mínimas lesiones de la flor de las pieles. De todos es conocido el fenómeno del "bronceado". Este fenómeno es causa común es este tipo de colorantes. Pero se producen tinturas bronceadas también en aquellos casos en los que se trabaja con baño demasiado corto o bien con exceso de colorante. Entre los colorantes básicos, la auramina y la crisoidina son sumamente sensibles al calor. y no deben ser disueltas a temperaturas superiores a 70ºC. Estos tipos de colorantes a veces se encuentran en ciertas mezclas o combinaciones, lo que puede ocasionar contrariedades si no se tiene un conocimiento previo del asunto. Los colorantes básicos reaccionan sobre la dureza del agua, por lo que sería ideal utilizar agua depurada o corregida. Para contrarrestar la dureza del agua, los colorantes básicos son disueltos en presencia de ácido acético. Con este procedimiento se evita también la subida demasiado rápida del colorante consiguiéndose mejor igualación. Entre los colorantes básicos los que igualan mejor son los del tipo Fosfina. Estos tienen mayor solidez a la luz y no son tan sensibles al agua dura. 16.3.2.2.3) Colorantes de oxidación. Son derivados de la anilina, se usan en peletería ya que pigmentan la lana y el pelo. Son productos caducos (se oxidan con el aire), es muy difícil obtener siempre tonos iguales, son poco sólidos a la luz. Su aplicación se tiene lugar tratando el pelo con FeSO4 ó K2Cr2O7 en medio acético, el Más información/More info/Plus d'informations [email protected] pelo queda amarillento, se cambia el baño, se añade el colorante subiendo el pH hasta 7 ó 7,5 y el dicromato sale del pelo. Después se añade el peróxido de hidrógeno en poca cantidad para que oxide el colorante y después de dejar el tiempo necesario para la reacción, se lavan. 16.3.2.2.3.1) Colorantes de oxidación para peletería. Desde que a finales del siglo pasado Herdmann descubrió los colorantes de oxidación, han jugado un papel importante en la tintura de peletería por tener unas características peculiares exclusivas: tiñen intensamente en frío, cosa muy interesante para las curticiones de la época, y tienen muy buen poder cubriente. Aún hoy no se ha encontrado substituto en la tintura del cabello humano. Pertenecen a esta familia productos como para-fenilendiamina, orto-aminofenol, para-aminofenol, meteaminofenol, orto-dihidroxibenzol, para-nitroorto-fenilendiamina, resorcina, sulfato de para-aminodimetilanilina junto a otros, que solos o preferiblemente en mezcla, proporcionan una reducida gama de matices. El bajo peso molecular de estos compuestos, por ejemplo 108 para la para- fenilendiamina, favorece su difusión dentro de la fibra. No son colorantes propiamente dichos sino que forman el colorante al reaccionar consigo mismos, con otros o con iones metálicos presentes debido al mordentado, en la fibra. Esta polimerización se favorece mediante la oxidación con agua oxigenada. Sus reacciones no son ni precisas ni fácilmente controlables debido a la cantidad de factores que intervienen en ellas. El procedimiento más habitual para la utilización de estos colorantes ha sido mediante un mordentado previo basado en dicromato potásico, con el que se consiguen los mejores rendimientos. Bajo los conocimientos actuales sobre los efectos mutagénicos del Cr(VI) y la prohibición del uso de alguna de estas aminas aromáticas por ser directamente cancerígenas se comprende que su uso se haya restringido. 74 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero El mecanismo de tintura se explica por una reducción del cromo hexavalente fijado en la lana a cromo trivalente mientras que los grupos carboxílicos libres de la queratina se introducen en el complejo de cromo. Al mismo tiempo se forman también uniones secundarias con los grupos amino e hidroxilo libres, el resultado puede ser como se ve en la figura: Posible formación de laca entre el cromo del mordiente fijado en la lana y un colorante de oxidación. La temperatura habitual de tintura está entre los 30 y 40ºC. Normalmente en tres horas se ha llegado al final de la tintura aunque para colores muy intensos puede alargarse hasta 5 horas o más. El pH del baño de tintura influye en el resultado de las reacciones descritas y debe controlarse cuidadosamente. La buena marcha de la tintura con colorantes de oxidación precisa de dos operaciones previas. Un tratamiento con productos tensioactivos y álcalis, denominado castigado, cuya misión principal es desengrasar la fibra e hincharla de manera que se facilite la entrada del mordiente y de los colorantes. También es importante el efecto de neutralizado de los ácidos fijados en la lana durante el planchado. El tratamiento de la fibra con una sal metálica como el dicromato potásico, sulfato ferroso o cúprico se llama mordentado. El mordentado con dicromato potásico ha sido el más común. El anión dicromato actúa como un colorante Más información/More info/Plus d'informations [email protected] ácido, ya que se fija en medio ácido y disminuye su fijación en presencia de sales. Al tratarse de un producto oxidante, si la temperatura es elevada, la lana lo reduce a cromo trivalente. Al ser el tamaño del anión dicromato pequeño tiene una elevada velocidad de difusión. Un mordentado a pH ácido menor que 3 provoca una fijación rápida y por lo tanto superficial del dicromato que se conoce como sobremordentado. Esto conduce a una tintura en la zona exterior de la fibra que da poca igualación y deficiente solidez al frote. Realizado el mordentado a pH comprendido entre 4,5-5,5 se logra una mejor penetración, mayor igualación y mejor solidez. En el caso de pieles que tengan pelos duros en mezcla, se puede trabajar a pH 5,5-6,5 al cual habrá mayor facilidad de atravesarlos y mayor posibilidad de conseguir tinturas igualadas. Los baños residuales del mordentado de dicromato se pueden recuperar añadiendo al baño el dicromato consumido, el cual se determinará analíticamente. Es recomendable su empleo para colores oscuros hasta negros. En todo caso, antes de tirar el baño debe procederse a una reducción. Los mordentados con sales ferrosas y cúpricas se utilizan para tinturas grises y negras respectivamente. 16.3.2.2.4) Colorantes de tratamiento posterior. Son aniónicos que forman combinaciones complejas o lacas con sales metálicas. 75 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Comprenden los colorantes azoicos y para formar este tipo de combinaciones, el colorante debe tener grupos auxocromos en posición "orto" con respecto el grupo "azo" (ortohidroxílico, fenílico, carboxílico,...). Los palos colorantes son colorantes de tratamiento posterior. Las tinturas con estos colorantes tienen buena solidez pero requieren un tratamiento posterior generalmente efectuado con sales de cromo o cobre. Para reproducir el mismo matiz se han de utilizar colorantes de otro tipo. Pertenecen a este grupo los triacínicos que llevan átomos de cloro, gracias a los cuales tiene lugar la reacción con la fibra. Son adecuados para la tintura de cueros afelpados. La reacción entre el colorante y la fibra da lugar a la formación de ácido clorhídrico y para neutralizar su acidez se termina la tintura con sosa calcinada, el pH final debe ser de 5 a 6. No dan tinturas muy intensas pero sí sólidas al lavado y a la luz. 16.3.2.2.7) Colorantes de dispersión. 16.3.2.2.7.1) Colorantes de dispersión para peletería. 16.3.2.2.5) Colorantes de desarrollo. Incluyen los diazotables y los colorantes tina solubilizados. Los primeros poseen en su molécula un grupo amínico aromático libre. Después de incorporado el colorante sobre la fibra del cuero, se diazota tratando con nitrito sódico y ácido clorhídrico. La sal de diazonio formada se desarrolla luego mediante de copulación, una amina o un fenol, formándose sobre la fibra un nuevo colorante azoico. Este procedimiento se utiliza en afelpados para tinturas de color negro, sólidas al frote, a la luz y al lavado. Se producen generalmente sobre las fibras, por oxidación (ejemplo, el negro anilina) o por diazotación y copulación (ejemplo el rojo de paranitroanilina). Por tanto no se encuentran en el comercio como tales, sino sólo los productos que sirven para producirlos sobre las fibras 16.3.2.2.6) Colorantes reactivos. Son los que tiñen por reacción directa del colorante con el colágeno de la piel, aunque pueden hacerlo también con el cromo. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Son colorantes sencillos normalmente azóicos o antraquinónicos sin grupos solubilizantes por lo que se suministran dispersados por medio de un aditivo. Algunos de ellos son capaces de teñir a baja temperatura por un mecanismo de solubilización a través del grupo carbonilo del enlace peptídico. La propiedad de teñir a baja temperatura y penetrar incluso estructuras compactas se aprovecha para el matizaje de pieles finas, es decir, donde deba variarse ligeramente el color natural. Sus solideces no son muy elevadas. 16.3.2.2.8) Colorantes diazotables. Se tiñe con colorantes diazotables cuando se quieren cueros de color negro intenso de gran solidez; estos colorantes contienen en su molécula, al menos, un grupo amínico diazotable, que por la acción del ácido nitroso se transforma en un compuesto diazóico. Esta sal de diazonio es muy reactiva, por lo que se la hace copular con un agente revelador transformándose "in situ" en un colorante tetraquisazoico. Al efectuar las reacciones de diazotación y copulación en el colorante fijado sobre el colágeno se obtienen mejores tinturas y elevadas solideces. A continuación se puede observar un ejemplo de tintura con colorante de este tipo: 76 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.3.2.2.9) Colorantes al azufre. (Ver ap. 16.3.2.1.6.) Son generalmente insolubles en el agua, pero solubles en los álcalis y en los sulfuros alcalinos. Algunos de ellos, para ser solubilizados, necesitan un tratamiento reductor más enérgico con hidrosulfito en medio alcalino (colores al azufre, en tina). Tratados con ácido clorhídrico y cloruro estannoso desprenden hidrógeno sulfurado; quemándolos, desprenden generalmente olor a anhídrido sulfuroso y dejan un residuo más o menos Más información/More info/Plus d'informations [email protected] abundante, que contiene sulfatos y sulfitos alcalinos. A menudo las fibras teñidas con algunos colores al azufre, se someten a un tratamiento posterior con sales de cobre o bicromatos, para aumentar la solidez. Son colorantes no bien definidos químicamente. Resultan insolubles o poco solubles en agua y su aplicación en tintura viene, como se ha comentado, tras una reducción preventiva con el fin de 77 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero solubilizarlos. Esta transformación puede ser representada de la siguiente manera: El compuesto tioalcohólico obtenido resulta soluble. Esta representación es genérica e imprecisa. No obstante puede ser una buena manera de indicar la reducción del colorante al azufre. El colorante al azufre, tras la reducción con Na S, tiñe con ayuda de Na2 SO4 o Na2 CO3 , con calor, las fibras celulósicas. 16.3.2.2.10) Colorantes tina seleccionados. Son insolubles en el agua, y no tienen ninguna afinidad por las fibras textiles; dan, por reducción, compuestos incoloros o poco coloreados, solubles en las soluciones acuosas alcalinas; de estas soluciones pueden ser absorbidos, estos productos por reducción, por las fibras textiles, sobre las que, por oxidación (casi siempre por la acción del aire) se regenera el colorante insoluble. El tipo de este grupo es la indigotina, ó principio colorante del añil. Se fijan en la fibra reduciéndolos primero a sus leucoderivados solubles, los cuales, después, se reoxidan al aire sobre la fibra; como hemos dicho, pertenecen a este grupo el índigo, los indigoideos y numerosos colorantes derivados de la antraquinona, como la mayor parte de los colorantes de indantreno. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los colorantes del tipo de los indigosoles y del soledón están constituidos por sales sódicas de éteres sulfónicos de leucoderivados de colorantes a la tina, especialmente indigoideos. Generalmente dan soluciones acuosas muy poco coloreadas, y pueden teñirse como los colorantes ácidos, salvo que el color se desarrolla, sobre la fibra teñida, sólo después de un tratamiento ácido oxidante (por ejemplo con ácido sulfúrico y nitrito sódico). Se emplean sobre todo para el estampado. Llama extraordinariamente la atención el hecho de que se conociese desde la más remota antigüedad un método para teñir el algodón con el añil natural, obtenido de plantas de la India pertenecientes al género Indigofera, que representa una de las materias colorantes más difícilmente solubles entre todas las conocidas. El proceso se basa en que reduciendo el índigo, se transforma en un dihidro-derivado (o leuco- derivado) incoloro que es soluble en los álcalis. Si se sumerge un tejido en la solución alcalina del colorante reducido (tina), el compuesto leuco queda adsorbido en la fibra textil y, al sacar el tejido y exponerlo al aire, se oxida formando el colorante, que queda retenido por la tela. Un colorante es satisfactorio si su leuco-derivado, o anión, tiene la afinidad adecuada por la fibra (enlace de hidrógeno). En los primitivos procesos, la reducción se verificaba por fermentación; el método moderno, que se patentó en 1871, utiliza como reductor el hidrosulfito de sodio (S2 O4 Na2). Todos los colorantes que se aplican en esta forma se conocen bajo el nombre común de colorantes a la tina. Los colorantes a la tina son relativamente recientes, pues, aparte del índigo y sus derivados, se descubrieron en 1901, pero en la actualidad representan un grupo que comprende varios centenares de substancias. Todos los colorantes a la tina son substancias quinoides que se reducen con facilidad a compuestos hidroquinoides (leucoderivados) fácilmente reoxidables al aire. El teñido a la tina se lleva a cabo en parte mediante un proceso continuo en el cual la tela de algodón se transporta sobre un sistema de rodillos a la solución del colorante reducido, donde la tela se empapa con el líquido de la tina, pasando luego a una cámara donde se 78 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero completa la fijación adecuada del leucoderivado a la tela empapada mediante vapor y, después, se introduce en un baño oxidante conteniendo cromato y ácido acético o perborato; finalmente pasa a una serie de baños de enjabonado, lavado y secado. Un método para colorantes de peso molecular elevado y de solubilidad limitada, en forma de tina, consiste en pasar la tela por una suspensión acuosa del colorante finamente disperso en forma de pigmento, tratándose después repetidas veces con hidrosulfito alcalino para efectuar la reducción y fijación del leucoderivado in situ, antes de la oxidación. La fibra celulósica en forma de hilo o de madeja se coloca en un compartimento de un aparato secador, y la solución de hidrosulfito cáustico del colorante se bombea a través del material. Los colorantes del tipo conocido como colores al azufre se aplican en una tina con sulfuro de sodio, que es un reactivo con potencial insuficiente para reducir más que a unos pocos colorantes del tipo indigoide o antraquinónico. 16.3.2.2.11) Colorantes de mordentado. Tienen todos carácter ácido, algunos son solubles en agua, otros casi insolubles en ella; en su mayor parte no pueden fijarse sobre las fibras textiles sin el auxilio de mordientes (compuestos metálicos), y los que se fijan sin estos mordientes pueden también combinarse con ellos adquiriendo mayor solidez. A este grupo pertenece principalmente la alizarina y sus derivados, así como muchos colorantes orgánicos naturales. Los colorantes ácidos de mordentado, usados, como generalmente sucede, sobre mordientes metálicos, especialmente de cromo, aumentan notablemente su solidez (por ejemplo no son eliminados por las soluciones alcalinas diluidas) y al mismo tiempo adquieren de tal manera coloraciones del todo diferentes. 16.3.2.2.12) Colorantes naturales y de mordentado. Aunque los colorantes naturales son de interés químico e histórico, en la mayoría de las operaciones de tinturan han sido substituidos casi completamente por colorantes sintéticos, los cuales son generalmente más puros, menos Más información/More info/Plus d'informations [email protected] caros y de un color más sólido. Sin embargo, el palo de Campeche y la cúrcuma son aún utilizados aunque limitadamente. De las tres clases de colorantes naturales, los provenientes de las plantas son de largo los más utilizados y los minerales los menos utilizados. LOs colorantes provenientes de plantas son obtenidos de los miembros de determinadas familias botánicas y de diferentes partes de estas plantas. Dos de las más importantes plantas colorantes, el índigo y la rubia (ahora llamada alizarina), son ahora producidos a partir del alquitrán. El temprano uso del índigo en bastantes lugares de mundo fue probado en desenterramientos de telas provenientes de tumbas egipcias y en tumbas de los incas de Perú. Este colorante azul era obtenida de las hojas de las plantas de la Genus Indigofera, una especie que era cultivada en India hace miles de años. El índigo fue introducido en Europa en 1516. En un principio competía con otra planta colorante azul que era obtenida de la madera, la cual fue probablemente la planta más antigua en ser exclusivamente cultivada por su contenido pigmentario. La alizarina es el ingrediente activo del famoso colorante rojo turco, el cual durante siglos fue el colorante rojo más sólido y más brillante de los conocidos. Era obtenido de la Rubia Tinctorum, que era ampliamente cultivado en Francia, Bélgica y Turquía. Después de la síntesis de la alizarina en 1868, la producción del colorante natural decreció rápidamente. Probablemente el más famoso, y seguramente el más caro, colorante de la antigüedad fue el púrpura de Tiro, un colorante de origen animal. Era obtenido de una pequeña cavidad en el cuerpo de un molusco marino parecido a un caracol, Murex Brandaris, encontrado a lo largo de las playas del Mediterráneo este. Cada concha de molusco había de ser rota individualmente, y se requerían 3880000 de estas bolsas del molusco para conseguir una libra de este colorante. Solo la realeza y los muy pudientes podían permitirse el lujo de vestir prendas coloreadas con está materia, de aquí la expresión "nacido de la púrpura". 79 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Colorantes Naturales Seleccionados Nombre Color Fuentes Usado sobre Clase Annotto Berberill Palo de Brasil Cromo amarillo Rustic Ante hierro Grana Laca Campeche Cúrcuma Rojo-naranja Amarillo Rojo teja Amarillo Amarillo oro Ante Escarlata Rojo Violeta a negro Amarillo Semillas Semillas de agracejo Del árbol Mineral Morera Mineral con (SO4)3Fe2 Insectos Insectos Árbol Hierba Algodón Algodón, piel y seda Algodón y lana Algodón Algodón y lana Algodón Algodón y lino Algodón y lino Algodón, lana y seda Algodón, lana y seda Directo Mordentado Directo Directo Mordentado Directo Directo Directo Mordiente Mordiente Derivan en su mayor parte de las plantas (colores vegetales) y pueden estar contenidas en las maderas (p. ej. Campeche, palo de Brasil, sándalo rojo, palo amarillo, fustete), en las cortezas (quercitrón), en las raíces (rubia, cúrcuma), en las hojas (índigo, pastel), en las flores (cártamo), en los frutos (granos amarillos, oriana), en algunos líquenes (orchilla). Mucho más limitados son los colores animales (cochinilla, quermes). Son bastante análogos a los curtientes vegetales. Los colorantes naturales también son llamados "palos tintóreos". Los palos o cortezas tintóreas se hallan en el comercio bien en trozos simplemente triturados o pulverizados bien en forma de extractos colorantes. Estos son decocciones acuosas de las citadas materias primas, y pueden presentarse en forma de líquidos más o menos densos, o en estado seco, en forma de panes, en fragmentos irregulares o rara vez cristalinos, en polvo; tienen un color que va del pardo al amarillento y un sabor dulzaino poco o nada astringente; arden despidiendo el olor de las substancias vegetales en combustión y dejando pocas cenizas; son solubles más o menos completamente en agua, y alguna vez también en alcohol. Los más importantes, dentro de los colorantes naturales de origen vegetal son: El extracto de Campeche, el palo rojo de Brasil y el palo amarillo o el fustete. haciendo sufrir una fermentación a la leña de esta planta. En el tinte se emplean cocimientos o, mejor, extractos de Campeche. Tiñe de color negro y se emplea como mordiente en la tintura del cuero dando con las sales de hierro y de cobre tonos oscuros (negros). En algunos productos (hemateina en cristales, extracto de Campeche oxidado, extracto de campeche para lana) en los cuales la sustancia colorante presente en forma de hemateina (es decir, productos de oxidación de la hematoxilina) se halla en proporciones variables del 20 al 80%, según las calidades del producto. Hemateina.- (C16 H12 O6). Peso molecular 300,3. Se obtiene tratando con aire la hematoxilina. Cristales pardo rojizos; punto de fusión aproximado 200ºC. Poco soluble en agua, alcohol y éter, muy soluble en amoniaco. Se usa como indicador. Brasilina.- (C16 H14 O5). Peso molecular 286,3. De Caesalpina echinata o C. sappan. Cristales amarillo ámbar que se vuelven naranja con la luz y el aire. Se descompone por encima de 130ºC. Soluble en agua, muy soluble en alcohol, éter y soluciones de hidróxidos alcalinos. Se utiliza como colorante y como indicador. El palo de campeche. (Haematoxilon campechianum), madera que procede de América Central, Contiene hematoxilina, sustancia que por oxidación se transforma en una materia colorante: la hemateina. Esta transformación se favorece Más información/More info/Plus d'informations [email protected] El palo de Brasil. (Caesalpina crista) también llamado palo rojo o palo de Pernambuco, Bahía y Lima. Contiene la brasilina que tiñe de color violeta. La brasilina es oxidable y se transforma en 80 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero brasileina. Con el cloruro de estaño da una laca color escarlata. Con sales de hierro y cobre da color negro de poca solidez. otros extractos de maderas, especialmente con el palo de Campeche, se utiliza para colorear el cuero de negro. Se presenta en estado seco, en trozos o en masas de color rojo granate, opacas, frágiles, o bien líquido más o menos denso, de color rojo oscuro. El quercitrón. Morina.- (C15 H10 O7). Peso molecular 302,2. Flavona de la madera del fustete (Morus tinctoria); cristales con dos moléculas de agua, algo solubles en agua, muy solubles en alcohol, poco en éter. La solución acuosa es amarilla; al calentar se descompone a 290ºC. Se emplea en análisis como reactivo del aluminio y otros cationes, como indicador luminiscente y como tinte en la industria textil. Fisetina.- (C15 H10 O6).Peso molecular 286,2. Materia colorante que se encuentra en las especies de Rhus. Cristaliza en agujas amarillas; punto de fusión 330ºC; insoluble en agua, soluble en alcohol, poco en éter. El palo amarillo. Contiene la morina (pentahidroxiflavona de la madera del fustete) y maclurina que dan tinturas poco sólidas a la luz, empleándose conjuntamente con la hemateína para obtener tinturas negras. El fustete contiene la fisetina es de constitución análoga a la morina, tiñe en tonos que van del pardo al anaranjado. Con alumbre da una laca amarilla muy apreciada en la fabricación de guantes. Se encuentra en la corteza interior del Quercus tintoria de América del Norte. Da la materia amarilla más apreciada entre las naturales. Contiene, además, un 8% de tanino. Con el alumbre produce un buen tinte pardo, con el cloruro de estaño, un amarillo anaranjado vivo. En estado seco se presenta en trozos de color pardo subido, brillantes, o en forma de líquido pardo más o menos denso. Se hallan además en el comercio con los nombres de flavina y quercitrina, productos obtenidos por procesos químicos, de la corteza del quercitrón y constituidos por la correspondiente materia colorante más o menos pura, en polvo o en pasta amarilla o parda. Agracejo. (Berberis vulgaris). Las raíces son curtientes; la corteza es colorante amarillo apreciado y utilizado también para dar brillo a las pieles. Granas de Persia. Fruto de algunas especies de Rhamnus. Con el alumbre forma una laca pardo amarillenta muy buscada en guantería. Por fermentación se forma una sustancia colorante: la ramnetina. En estado seco se presenta en masas amarillo oscuras, opacas, de brillo céreo, frágiles; en estado líquido es más o menos denso, de color amarillo oscuro. El fustete se obtiene del arbusto denominado Rhus Corinus, que crece en las zonas meridionales de Europa. El principio del colorante se llama fisetina y que también con diversas sales metálicas produce diferentes colores. Se utiliza para colorear el cuero en tonos amarillo y pardo. En combinación con Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Ramnetina.- (C16 H12 O7). Peso molecular 316,3. Producto de descomposición de la xantoramnina; agujas amarillas, poco solubles en agua y alcohol caliente, solubles en álcalis y ácidos. Al calentarla se descompone a 300ºC; se emplea como tinte. 81 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Índigo o añil. El índigo natural se presenta en terrones más o menos voluminosos; el de buena calidad es ligero, de color azul oscuro con reflejos metálicos cobrizos, especialmente cuando se raya con la uña; su fractura es homogénea, opaca, adherente a los labios. Por el contrario, el índigo de de baja calidad es pesado, de color azul gríseo o verdoso. El índigo artificial se presenta en forma de polvo de color azul oscuro con reflejos cobrizos o más comúnmente en forma de pasta húmeda. El índigo natural, además de la indigotina o azul de índigo, que es el principio colorante azul del añil, contiene: indirrubina o rojo de índigo, indihumina o pardo de índigo, substancias gelatinosas (gluten o cola de índigo), y puede estar más o menos impurificados por substancias minerales (arena, silicatos, sales de calcio, de potasio, de magnesio, de hierro). alizarina, algunas están constituidas por la alizarina casi pura (dioxiantraquinona), otras por mezclas de ella con flavopurpurina y antrapurpurina (trioxiantraquinonas isómeras), y otras casi exclusivamente por una u otra de éstas o por sus mezclas. Hay también en el comercio otro isómero de estas últimas, la purpurina. Además de los productos mencionados, se usan también (especialmente para el teñido de la lana), con el nombre de rojo de alizarina, las sales sódicas de los respectivos derivados sulfónicos, que se presentan en forma de polvo anaranjado. Las alizarinas del comercio pueden estar impurificadas por antraquinonas y derivados sin valor tintóreo, como la monooxiantraquinona y algunas dioxiantraquinonas (ácidos antraflavínico e isoantraflavínico) isómeras de la alizarina; pueden además estar mezcladas o sofisticadas con almidón, dextrina, glicerina, aceites emulsivos, o sales minerales. Carmín de índigo. El carmín de índigo está constituido comúnmente por el ácido bisulfoindogótico o por su sal sódica, que se entrega al comercio en pasta húmeda o en bolas o trociscos de color azul y reflejos rojizos. El ácido monosulfoindogótico (púrpura de índigo) es poco usado. El carmín de índigo puro es soluble completamente en el agua, de la cual precipita por acción del cloruro sódico. Los carmines comerciales de mala calidad dejan un residuo verdoso, más o menos abundantes, insolubles en el agua. Rubia tinctorum.- De hojas lanceoladas anuales, marcescentes en invierno con la red de nervios secundarios saliente en el envés y aguijones corvos en los tallos y márgenes y nervios medios foliares. Crece espontánea en Oriente y en los países circunmediterráneos, y se cultivaba antes incluso en Europa Central (análogamente a la especie anterior en la India), por el rojo de alizarina que se obtenía de su raíz, y que hoy se substituye ventajosamente por los colores de anilina. La planta recibe en castellano el nombre de rubia (por antonomasia), roja y granza. En algunos países la raíz entera se conoce como alizari ó lizari, y de estos nombre deriva el de alizarina. Alizarina. La alizarina natural de la rubia ha caído hoy día casi en completo desuso; la alizarina del comercio es, como se sabe, obtenida artificialmente. Se presenta en forma de pasta húmeda, de color amarillo acráceo, que contiene de ordinario aproximadamente 20% de sustancia sólida (a veces más, hasta 40 ó 60%), o bien en estado seco, en polvo o en terrones. Entre las diversas clases comerciales de Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Sigue en la página siguiente... 82 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Laqueado de Palos Tintóreos Palo Tintóreo Sal Metálica Tono Palo amarillo Palo amarillo Palo amarillo Palo amarillo Palo amarillo Palo amarillo Palo de Brasil Palo de Brasil Palo de Campeche Palo de Campeche Palo de Campeche Palo de Campeche Palo de Campeche Alumbre potásico Sulfato de cobre Sulfato de hierro Cloruro de estaño Oxalato de titanio y potasio Bicromato potásico Lactato de hierro Oxalato de titanio y potasio Alumbre potásico Sulfato de cobre Sulfato de hierro Bicromato potásico Sales de titanio Amarillo Oliva Oliva oscuro Anaranjado amarillento hasta caqui Amarillo anaranjado Pardo amarillo Violeta Pardo oscuro Púrpura hasta violeta Negro azulado Negro verdoso Pardo oscuro Pardo claro Colorantes naturales de origen animal. Colorantes naturales de origen mineral. Sobresale la cochinilla, colorante rojo producto del insecto coccus cactis. Con sales de estaño produce una laca escarlata brillante. Es de empleo antiquísimo, como también la púrpura obtenida de los moluscos. Se empleaban en casos especiales como pigmentos en el tinte de pieles agamuzadas; Para barnices coloreados y en el tinte por aspersión o pulverización (aerografía). Dentro de los colorantes naturales de origen animal destacan: 16.3.2.2.13.1) Colorantes minerales y vegetales para peletería. La cochinilla. Está constituida por el cuerpo desecado de un insecto, que se presenta como un grano pardo oscuro, cubierto o no por un polvo blanquecino. Se hallan, a menudo, sofisticada con cochinillas agotadas de la materia colorante y luego desecadas o humedecidas con soluciones de extractos colorantes 8especialmente de palo rojo) y, a menudo, embadurnadas de talco, yeso o espato pesado. Carmín. La sustancia colorante de la cochinilla, precipitada de una solución mediante un ácido débil o una sal ácida (alumbre), constituye el carmín o carmín de cochinilla. Este color se halla en el comercio en polvo, en pequeños panes o en trociscos de color rojo. Las sofisticaciones más frecuentes del carmín se hacen con almidón, arcilla, ocre, talco, creta, minio, lacas de colores orgánicos artificiales. Orchilla. Líquenes marítimos o terrestres. Colorante amarillo-pardo Se emplea para teñir de color castaño los cueros de los muebles. Da un tinte muy uniforme, en forma de extracto. Son cronológicamente los primeros empleados en la tintura de las pieles. La tintura en negro con extracto de Campeche fue durante mucho tiempo considerada como la mejor posible. Fueron substituidos por los colorantes ácidos cuya aplicación es mucho más sencilla. Los palos tintóreos también tienen el inconveniente de precisar mordentados previos con sales metálicas como el cromo, aluminio, titanio, cinc, etc.,... Las sales de plomo se usan todavía para obtener determinados efectos especiales como colorear el pelo en distintos tonos en altura, raíz, zona media y punta. Se aprovecha la nula solidez a la oxidación que presenta la tintura con acetato de plomo en medio reductor. Se obtienen tonos amarillos, pardos, grises hasta negro que una vez la piel terminada se puede decolorar selectivamente mediante un breve tratamiento con agua oxigenada diluida. Su uso está condicionado a la toxicidad que el plomo pueda transferir a la piel y a una correcta eliminación del efluente puesto que el plomo soluble está claramente proscrito. Una tintura más en la punta con colorantes de Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 83 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero oxidación completa el efecto tricromo: raíz según el color de la tintura base, zona blanca decolorada y punta coloreada por colorantes de oxidación. 16.3.2.2.13) Colorantes solubles en aceites y Más información/More info/Plus d'informations [email protected] grasas. Son colorantes orgánicos no ionógenos exentos de componentes de carga. Son apropiados para la coloración de las grasas, aceites, ceras y cremas para el calzado. Insolubles en agua. 84 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 85 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.3.3) Fabricación y presentación de colorantes. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 16.3.3.1) Fabricación y presentación. 86 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero En general, a partir de unas materias primas determinadas se realizan transformaciones químicas, ya sea en medio acuoso o solvente, para sintetizar el colorante que se aísla por filtración. Este sólido húmedo, llamado "press cake" o "torta de filtro prensa" contiene principalmente: - Materia activa, que es el conjunto de moléculas que dan la característica de color y el matiz al producto. - Sales procedentes de la síntesis A pesar de la utilización de agentes antipolvo, estos productos sólidos siempre contienen un pequeño porcentaje de partículas de tamaño muy pequeño que puede favorecer el desprendimiento de polvo durante su manipulación. Esto hace necesario que para su manipulación sin problemas para el trabajador se utilicen sistemas de extracción y recolección de polvo. En el segundo caso, los colorantes líquidos pueden obtenerse por dos caminos diferentes; Más información/More info/Plus d'informations [email protected] (neutralizaciones ácido/base) o de las materias primas. - Solvente del medio de reacción (normalmente agua). Es a partir de este sólido húmedo de donde normalmente se desarrollan las diferentes formas comerciales, ya sean sólidas o líquidas, aunque este último también puede obtenerse a partir de la masa de reacción antes de la filtración. bien por una simple solubilización del press cake, bien por desalinización por ultrafiltración de la masa de reacción. Esta técnica consiste en el paso de la solución de colorante a través de unas membranas semipermeables que permiten el paso del agua y moléculas de tamaño pequeño (p. ej. sales inorgánicas), pero no el de moléculas grandes (p. ej. el colorante); esto permite concentrar la solución del colorante. Para garantizar la estabilidad de la solución (evitar precipitaciones, cambios de matiz, formación de hongos, etc,... ), se puede añadir un pequeño porcentaje de 87 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero agentes estabilizantes o conservantes. Así, la composición del colorantes líquido será: - Obviamente no tienen ningún problema de polvo. - Materia activa. - No son higroscópicos. - Sales de síntesis (minimizadas o inexistentes si se obtiene por ultrafiltración). - No es necesario disolverlos previamente por lo que pueden aplicarse inmediatamente; no hay problemas de trabajar a bajas temperaturas. - Solventes (normalmente agua). - Estabilizantes (p. ej. Fungicidas). La tercera presentación física de los colorantes es en forma granulada; en este caso, la composición del colorante es exactamente la misma, pero en la última fase se reduce o evita la adición de antipolvo. Así, la composición del colorante granulado es: - Materia activa. - Sales. - Agentes auxiliares de tintura o solubilización. Una vez obtenidos los productos colorantes de forma industrial, generalmente deben matizarse con otros colorantes o bien simplemente mezclarlos con otros productos colorantes para obtener un determinado matiz; incluso pueden diluirse o coparse para dejarlos a una determinada concentración. Los colorantes comerciales pueden tener concentraciones superiores al 100%; ello es posible debido a la concentración estándar, llamada del 100%; a partir de este una disminución en la dilución o en el copaje, permite que esa concentración sea superior al 100%. 16.3.3.2) Colorantes líquidos. Hay dos diferencias principales en la composición de los colorantes líquidos y sólidos: - Fuerza del colorante (contenido en materia activa; el colorante sólido es más concentrado que el líquido. - Contenido en sales; el copaje de la forma sólida no es usado en el líquido y substituido por solvente (normalmente agua). - Subida al cuero más rápida, por lo que se acortan los tiempos de trabajo. - Mejor compatibilidad entre colorantes al desaparecer el efecto de diferente solubilización de los sólidos. - Superior intensidad superficial (y, por tanto, menor penetración). - Mejor fijación en el cuero, lo que evita problemas de migración en el secado. - Facilidad de manejo, ideal para su uso con sistemas automáticos de dispersión de líquidos. - Colores más brillantes y puros por la eliminación de electrolitos y subproductos en el proceso de ultrafiltración. - Mejor igualación de las tinturas, esta propiedad se debe a su contenido extraordinariamente bajo en sal, y cobertura de los defectos. - Ideal para usar técnicas de predicción de color por colorimetría. - En la preparación de los colorantes líquidos no se producen gastos de secado y molienda, por lo que los colorantes líquidos deben ser más económicos que los colorantes en polvo correspondientes. - Los colorantes líquidos se pueden verter hasta -10ºC. Si los colorantes se congelan a temperaturas inferiores a -15ºC, se pueden utilizar de nuevo sin inconveniente después de haberlos deshelado. En estado congelado, el colorante forma una masa pastosa por lo cual no hay que temer que reviente el recipiente. Higroscópico.- Capaz de absorber la humedad de la atmósfera. Electrolitos.- Sustancia en estado líquido capaz de conducir la corriente eléctrica al mismo tiempo que sufre su descomposición. Los electrolitos son soluciones o substancias fundidas en las que se ha producido la disociación iónica. 16.3.3.2.1) Diferencias de aplicación. Electrolito débil.- Dícese del que sólo una pequeña parte de sus moléculas se hallan disociadas en iones. Podemos distinguir las siguientes propiedades de los colorantes líquidos respecto a los sólidos: Electrolito fuerte.- Aquel en que la mayoría de sus moléculas están disociadas en iones. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 88 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.3.3.2.2) Aspecto ecológico. El comportamiento tintorial de los colorantes líquidos y su composición se ve traducido en las siguientes mejoras desde el punto de vista ecológico respecto a los sólidos en forma de polvo: - Mejor agotamiento del baño. - No contienen electrolitos (no aumentan la conductividad de las aguas residuales). - No forman residuos sólidos (por recolección de polvo generado). - Facilidad de aprovechar todo el contenido de los envases. son claras; disminución del espacio necesario para almacenar colorantes en un 50% y disminución considerable de los gastos de transporte y embalaje. - Granulometría Si tenemos en cuenta que pueden considerarse como polvo las partículas de tamaño inferior a 100 micras, vemos como el porcentaje de estas partículas en las formas compactadas es menor del 1% y en los sólidos tradicionales es superior al 75%. Esta diferencia se traduce obviamente en una más cómoda manipulación de las formas compactadas por la casi ausencia de polvo. 16.3.3.2.3) Desventajas de su utilización. Por contra, estos colorantes líquidos también presentan algunas desventajas que es importante mencionar: - Estamos transportando agua, frente al transporte de colorantes en polvo donde el agua está prácticamente ausente. - Tienen menor concentración que los colorantes en polvo. - Necesitamos más espacio para almacenarlos. - Los gastos de transporte por kilo de materia colorante son obviamente superiores. 16.3.3.3) Formas compactadas. La composición de estas formas compactadas no difiere, en líneas generales de las formas polvo tradicionales. La única diferencia estriba en que el colorante sufre unos procesos mecánicos de compactación que reducen la aparición de polvo. 16.3.3.4) Comparación entre las formas compactada y en polvo tradicional. En general, las formas compactadas tienen las mismas propiedades y concentración que los sólidos tradicionales con las siguientes e importantes diferencias: - Solubilidad Los sólidos compactados tienen la misma solubilidad, entendiendo como tal la aplicación de los métodos estándar de evaluación de la solubilidad de un colorante (por ebullición durante 1 minuto. y después dejar enfriar a 60ºC y a 20ºC) que los colorantes en polvo tradicionales. - Solubilización Mientras que los colorantes en polvo no se humectan en el agua, llegando a formar una capa superficial de colorante que para entrar en el agua necesita ayuda externa, los colorantes compactados debido a su elevada densidad y tamaño de partícula entran inmediatamente dentro del agua, sin ayuda externa, y con un poco de agitación se disuelven inmediatamente, incluso sin necesidad de calentar el agua. 16.3.3.5) Comparación entre las formas compactada y líquida. En primer lugar, estas dos formas físicas tienen la ventaja de eliminar o reducir al mínimo el problema de manipulación de colorantes, ya que la formación de polvo es nula o casi inexistente. - Densidad Mientras que el colorante en polvo tradicional tiene una densidad de 0,5-0,6 Kg/l., las formas compactadas tienen valores de 1,0-1,2 Kg/l.; es decir, ocupan la mitad de espacio para el mismo peso. Las consecuencias de este hecho Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Por su manera de obtención, los colorantes compactados no tienen las propiedades tinto riales de los líquidos explicadas anteriormente, así como tampoco su baja carga salina. Sin embargo, a diferencia de los líquidos, permiten trabajar con baños cortos (sin agua) 89 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero para obtener una mejor penetración del colorante. La principal diferencia está en la concentración y el espacio que ocupan estas formas. Como la relación de concentración es normalmente 2 a 1 (el líquido es la mitad de concentrado que el sólido), y la densidad de las dos formas es aproximadamente la misma (1 Kg/l), la relación de espacio que ocupan es 2 a 1. Esto implica reducción de costes de almacenamiento, transporte y embalaje. 16.3.3.6) Fabricación de colorantes azoicos. Los colorantes azoicos se obtienen mediante dos reacciones químicas consecutivas: 1) Diazotación de una amina aromática con nitrito sódico en medio ácido a sal de diazonio. Para producir colorantes poliazoicos debemos empezar minimizando los varios tipos de reacciones posibles que podrían ocurrir con los diferentes componentes, copulándose unos y otros. La eliminación de todas estas reacciones es prácticamente imposible pero mediante las modernas técnicas de fabricación es posible controlar las condiciones de reacción de manera precisa a nivel de pH, temperatura y tiempo. Adicionalmente, el punto final de los pasos de la reacción puede ser continuado hasta un próximo paso y llegar a un estadio óptimo. Este control y automatización minimiza los productos secundarios y da lugar a un final de proceso más seguro. 16.3.3.8) Ejemplos de azotación de aminas para conseguir distintos colorantes. 2) Copulación de la sal de diazonio con un grupo nucleófilo, R'-H, por ejemplo, un fenol aromático. Partiendo de 4 aminas aromáticas A, B, C y D sin poder colorante propio, y uniéndolas por diazotación y copulación obtenemos: 16.3.3.7) ¿Por qué se utilizan aminas para la fabricación de azocolorantes? (*) Colorante rojo monoazoico. Sobran un 1% de A y un 1% de B como subproductos no colorante. La producción del grupo cromóforo "azo" se realiza, como hemos visto en el apartado anterior, mediante diazotación de una amina aromática con nitrito en medio ácido hasta sal de diazonio la cual se copula con un grupo nucleofílico hasta conseguir el grupo cromóforo "azo" como componente de un colorante azoico. Por tanto, como vemos, el origen de este grupo azo es una amina aromática. En el caso de colorante poliazoicos coexisten varios grupos cromóforos "azo" unidos en la molécula. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] (**) Colorante azul oscuro disazoico. Sobra como subproducto un 2% de rojo, además de parte de A, B y C y las combinaciones que se hayan dado entre los dos primeros y C. (***) Colorante negro trisazoico. Sobran como subproductos un 2% de rojo, un 8% de azul y otros subproductos combinaciones de A, B, C y D. (****) Anaranjado sin grupos sulfónicos. Como hemos comentado, los subproductos tienen gran influencia en las características de los colorantes, especialmente en las solideces. 90 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero (Ver solidez al frote). 16.3.3.9) Operaciones unitarias en la fabricación de colorantes. 16.3.3.9.1) Cristalización y filtración. La cristalización del producto final requiere un cuidadoso control para obtener la forma física más deseable; el equipo de filtración es elegido de acuerdo con la velocidad y la cantidad de líquido a remover. denominado Torta de color (color paste) o press cake. 16.3.3.9.2) Secado. Este proceso es necesario a menos que la torta de color vaya a ser destinada a la venta como producto líquido. El agua que contienen estas pastas varía entre el 20% y el 80%. Los costes de secado varían en consecuencia. La elección del secador varía según los siguientes condicionantes: La suspensión que va a ser filtrada usualmente contiene entre el 1- 10% de sólidos con una concentración promedio de un 50% después de ser filtrada. - Forma física y características. La cristalización es realizada mediante una de las siguientes técnicas: - Peligros u otros problemas de descomposición causados por el secado a temperatura de 50-180ºC. 1) Variación de las condiciones de reacción. - Propiedades del producto. 2) Enfriando la solución por debajo de la temperatura de cristalización. - Forma física requerida para su posterior procesado o venta. 3) Evaporación de solventes. - Costes de operación. - Escala, es decir, la cantidad de producto y agua que van a ser removidas. 4) Dilución, normalmente por adición de agua. 5) Ajuste del pH. 16.3.3.9.3) Molienda y triturado. 6) Formación de sales por adición de un catión inorgánico, generalmente sodio en forma de sal. Mediante este proceso se reduce el tamaño de partícula.. Han sido desarrollados continuamente métodos para eliminar el estado final pulverulento del producto. El molino, que consiste en un cilindro rotativo que contienen bolas duras, ha sido siempre de uso limitado para la molienda en seco por problemas sobre el producto removido, de forma que ha sido substituido por molinos de arena y bolitas más pequeñas. La molienda en húmedo es considerablemente más importante para pigmentos y colorantes dispersos. Algunos diseños consisten en cilindros horizontales o verticales equipados con agitadores rápidos y alimentación en continuo y descarga. El objetivo es alcanzar una distribución uniforme del tamaño de partícula con un mínimo consumo energético. La elección del filtro está basada en la forma física del producto y en los requerimientos del equipo. Es posible que la forma física se tenga que adaptar al filtro existente o desarrollar una forma de filtración adecuada a la forma física a la que se quiera llegar. La necesidad de lavar el producto puede dar lugar a ciertas complicaciones al respecto. Existen filtros de seis tipos: - Filtros de vacío (nutsch filters). - Filtros de presión. - Filtros-prensa. - Prensas diafragma. 16.3.4) Propiedades de los colorantes. - Filtros de vaco continuo. - Centrífugas. 16.3.4.1) Solubilidad. El producto de filtración es usualmente El conocimiento de la solubilidad de un colorante es muy importante a la hora de tintar. En el caso de colorantes en polvo esto es Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 91 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero fundamental. Esta solubilidad ha de ser como mínimo de 20 grs./l. De esta forma evitaremos tinturas desiguales. Siempre que mezclemos colorantes lo ideal es utilizarlos de una solubilidad equiparable ya que de lo contrario aparecerán diferencias de matiz. 16.3.4.2) Poder igualador. los resultados los colorantes aparecen clasificados en 3 grupos y se recomienda combinar, tanto como sea posible, colorantes del mismo grupo. - Caracterización por las curvas de subida de los colorantes sobre cuero al cromo con secado intermedio.Se recoge en un gráfico la función subida del colorante/tiempo y el agotamiento final. Para conseguir tinturas igualadas, no basta con que la flor y la carne estén más o menos igualadas sino que también lo estén las zonas defectuosas del lado de flor, como estrías en el cuello, heridas y cicatrices. Aparte de esta tintura igualada en cada una de las pieles, hay que procurar alcanzar igualdad entre pieles e, incluso, entre partidas. Por esto, el poder igualador es una propiedad sumamente importante de los colorantes. - El porcentaje de agotamiento al final del proceso. El trabajo se efectúa sobre cuero al cromo desfibrado. 16.3.4.2.1) Combinación de colorantes. 16.3.4.2.2) Método de los índices de afinidad. Hay que considerar que son muy pocos los casos que, en la práctica, se resuelven con un sólo colorante. Es poco probable que un matiz buscado coincida exactamente con un colorante determinado y, además, porque sólo se puede hablar de colorantes unitarios en sentido cromatográfico. Muchos colorantes considerados comercialmente como unitarios son mezclas de varios elementos detectables en una cromatografía. Se establecen unos denominados "índices de afinidad" sobre puro cromo y sobre cromo recurtido. Estos índices se obtienen midiendo el porcentaje de agotamiento de una cantidad determinada de disolución de colorante al ser teñida en ella una cantidad fijada de fibra de cuero al cromo o de cuero al cromo recurtido respectivamente. Desde el punto de vista de la igualación es mucho más segura una mezcla de colorantes de buena igualación que un colorante absolutamente unitario de poca igualación. Pero, ¿cómo podríamos caracterizar los colorantes de forma que tuvieran la máxima garantía de igualación? Aunque cada fabricante tenga las suyas, se pueden considerar algunas de fácil ejecución y obtención de resultados. - Caracterización por la diferencia de rendimientos observada sobre cromo puro y cromo recurtido y por el agotamiento de la tintura. El sistema propone realizar tinturas al 1% sobre vacuno al cromo y al 2% sobre el mismo vacuno recurtido, y medir el agotamiento del colorante en esta segunda tintura. A partir de Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Se propone como expresión simplificada expresar el carácter del colorante con dos cifras: - La subida en los primeros 15 minutos, "t15". ¿Que ventajas presentan cada uno de estos sistemas? El primero de ellos tiene en cuenta el comportamiento de los colorantes sobre recurtido lo que parece de gran importancia ¿por qué? ¿Qué garantía de que la recurtición a la que hemos sometido nuestros cueros se ha distribuido de manera perfectamente igualada sobre el cuero al cromo? Así, los colorantes que tiñen de manera más parecida sobre puro cromo y sobre cromo recurtido ofrecen mayores garantías de "cubrir" este posible problema. La misma ventaja ofrece el método de los índices de afinidad. La expresión de la velocidad de subida mediante curva o índice, permite diferenciar colorantes rápidos de colorantes lentos 92 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero teniendo en cuenta siempre que los colorantes de buena igualación son más abundantes entre los colorantes de subida rápida que entre los de subida lenta. Siempre que persigamos una buena igualación, hemos de tener en cuenta que: - Un colorante mal igualador nunca se convertirá en buen igualador aunque se combine con un colorante excelente. - Cuanto más distinto es el matiz de los colorantes que se combinan tanto más severa debe ser la selección. - Los colorantes de matizado que se usan en pequeñas cantidades deben ser elegidos entre los de máxima igualación. - Los colorantes que agotan mal pueden ser peligrosos. La acidulación final puede determinar una subida brusca de un componente "fuera de tono" en aquel momento, o bien puede dar lugar a problemas de migración indeseados durante el reposo o el secado. 16.3.4.3) Agotamiento del baño y velocidad de absorción (Subida). Las dos cifras que indican el agotamiento del baño y la velocidad de subida, caracterizan el comportamiento colorístico de los colorantes. El agotamiento del baño se valora, una vez establecido de la forma siguiente: Agotamiento del Baño Agotamiento del Baño x 0% – 30% 30% – 45% 45% - 60% 60% - 75% Más del 75% Velocidad de subida 1 2 3 4 5 Estos dos valores, registrados a la par, permiten sacar una conclusión acerca de la combinabilidad de los colorantes. De las mezclas de colorantes con poder de absorción muy diferentes (segunda cifra), por ejemplo Acid Yellow 42 Acid Black 99 5/5 5/2 sube primero el amarillo de rápida absorción. Si se acidula pronto, entonces el segundo colorante que no se ha fijado todavía y se halla en el baño en concentración más alta, se depositará sobre el cuero lo que dará lugar a una desigualdad y cambio de tonalidad. En cambio, si se hace circular el material por más tiempo antes de la adición de ácido, tiene lugar una cierta igualación. La combinación: Acid Yellow 42 Acid Black 173 5/5 5/5 Valoración Menos del 60% Hasta el 70% Hasta el 80% Hasta el 90% Más del 90% 1 2 3 4 5 se comporta mucho más favorablemente: ya después de un tiempo de circulación de 15 minutos, la mezcla conduce a tinturas igualadas. 16.3.4.4) Poder de incremento cromático. La velocidad de subida se valora de acuerdo con la cantidad de colorante absorbido por el cuero a los 15 minutos. Este índice es una medida del rendimiento del colorante sobre el cuero recurtido. Es un valor muy importante si consideramos que hoy día todos los cueros son sometidos a una recurtición más o menos intensa y las intensidades se siguen determinando, por tradición, sobre cuero curtido al cromo. El poder de incremento cromático es un valor Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 93 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero que ha de tenerse en cuenta a la hora de comparar el precio de los colorantes. Se dan casos en los cuales en tinturas de igual concentración sobre cuero recurtido, el colorante con poder de incremento cromático más alto muestra una intensidad notablemente más alta que el colorante con menor poder de incremento cromático. El intento de aumentar la intensidad de este último aplicando una mayor cantidad mayor de colorante no aporta una mejora digna de mención. 16.3.4.5) Solidez a la luz. 16.3.5)Colorantes en la fase de acabados. concentración de matiz constante y disminuir la tendencia a la higroscopicidad. Estos pueden provocar, con su empleo en el acabado, la aparición de agrisamientos. La aplicación de este tipo de colorantes en la tintura de flor, en la fase de acabados, pudiera presentar: - Baja solidez a la gota de agua. - Difusión a las capas siguientes de acabado. - Poca compatibilidad con disolventes orgánicos. No obstante, hay que tener presente que en la solidez a la luz de una tintura a pistola, juega un papel importante la solidez a la luz del cuero, y la de los productos auxiliares y tipos de aprestos utilizados. 16.3.5.1) Finalidad de su empleo. El empleo de colorantes en la fase de acabados tiene por finalidad: - Complementar la tintura de bombo, para pasar a la tonalidad definitiva. - Aumentar la intensidad y brillantez de la tintura de bombo, acentuando el carácter anilina de artículo final. - Tintura de flor en pieles y cueros sin teñir destinados a calzado sin forro. - Colorear fondos acuosos y orgánicos. - Colorear aprestos finales acuosos u orgánicos para mejorar la brillantez del producto final. Se han utilizado asimismo, los colorantes catiónicos en la fase de acabado, sobre todo en cueros vegetal o cromo recurtido con vegetal y/o sintanes, por la gran viveza que dan al acabado y por mejorar la intensidad del matiz extraordinariamente; como contrapartida, hay que señalar para este tipo de colorantes: - Tendencia a migrar con facilidad, - Solidez a la luz insuficiente y - Baja solidez al planchado en caliente. Merecen especial atención los grupos de colorantes aniónicos de complejo metálico. 16.3.5.2) Tipos de colorantes. Los colorantes ácidos o substantivos que se destinaban al acabado y que se llamaban "colorantes de avivado", eran pobres en sales y muy fácilmente solubles, que proporcionaban, aplicados sobre el cuero, tonos vivos y limpios, su solidez a la luz era alrededor de 2 y la solubilidad superior a los 60 gramos por litro a 20ºC. Hoy en día se siguen empleando colorantes ácidos y directos en el acabado, utilizando los mismos que se utilizaban para teñir los cueros en baño. A pesar de que pueden seleccionarse por sus solideces, contienen sales minerales, que se añaden en el curso de su fabricación con el fin de mantener una Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Fueron introducidos en el mercado con la idea de mejorar las ventajas de los colorantes ácidos para lana. Se han desarrollado diferentes tipos de colorantes de complejo metálico: a) Colorantes de complejo metálico del tipo 1:1 cuya solubilidad viene dada por la presencia de 1 ó 2 grupos sulfónicos o grupos sulfonamida. b) Colorantes de complejo metálico 1:2. Este tipo de colorantes son los de mayor aplicación en la fase de acabado del cuero. 94 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Tipo I. Tipo III - B. Colorantes de complejo metálico 1:2 sin grupos funcionales, cuya principal característica es la de ser insolubles en agua. Colorantes de complejo metálico 1:2 de tipo asimétrico con un grupo sulfónico. Tipo II. Tipo IV. Colorantes de complejo metálico 1:2, con grupos sulfonamida o sulfonmetilo, con solubilidad limitada en agua. Colorantes de complejo metálico 1:2 con un grupo reactivo acrilamida y grupos sulfónicos del tipo sulfonamida, sulfonmetilo y dimetilsulfonamida. Tipo III - A. Colorantes de complejo metálico 1:2 de tipo simétrico con dos grupos sulfónicos. La solubilidad de este tipo de colorantes de complejo metálico 1:2 aumenta desde el tipo I al tipo IV, y la solubilidad en disolventes, aumenta en sentido inverso, desde el tipo IV al tipo I. Los mecanismos que intervienen en la fijación de estos colorantes, en las tinturas efectuadas en bombo, sobre cuero, están claramente explicadas. Sin embargo, no existen estudios que expliquen los mecanismos de fijación cuando estos colorantes son aplicados en la fase de acabados. Es posible que debido al elevado tamaño molecular de estos colorantes se formen enlaces de tipo secundario unidos por fuerzas de Van der Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 95 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Waals.. Siendo estas tal vez la causa en general de sus elevadas solideces en húmedo. 16.3.5.3) Características de los colorantes. Dentro de los colorantes de complejo metálico citaremos las características físico- químicas de las más utilizados en la fase de acabados. sistemas acuosos de acabado. Estos tipos de colorantes se comercializan generalmente como productos de elevada concentración, prácticamente exentos de sales, y con buena solubilidad en agua a 20ºC. La solubilidad oscila entre 25 y 75 grs./lt. para los colorantes del tipo II y de 35 a 100 grs/lt. para los del grupo III-B. Los colorantes de complejo metálico tipo I, son principalmente solubles en alcoholes, cetonas, glicoles y dimetilformamida. La solubilidad depende del tipo de disolvente que se utilice, pudiendo ser superior a los 100 grs./lt., como es con metilglicol, etilglicol o dimetilformamida. La disolución de estos colorantes se favorece, si se realiza con aportación de calor. Adiciones de resinas "epikote", mejoran la estabilidad de las disoluciones proporcionando un "pot life" más largo. Combinados con ligantes para el acabado, no alteran la calidad de los films. La estabilidad al agua dura es inferior en los colorantes del tipo III-B. La solidez a la luz oscila entre 3 y 6 al Xenotest, escala de azules. Estos valores dependen de la concentración de colorante en el cuero o capa de acabado, y de los ligantes y auxiliares que se empleen conjuntamente. La solidez a la luz es buena en siendo algo superior en el colorantes del tipo III-B. Sin ambos casos dan valores en azules de 4 a 5. La solidez a la difusión en PVC para este tipo de colorantes está comprendida entre 1 y 3 como máximo. La solidez a la difusión en PVC es algo superior a los colorantes del tipo I, con valores comprendidos entre 3 y 5. La solidez a la gota de agua es muy buena, los valores promedio observados observados están comprendidos entre 4 y 5 puntos. Estos datos corresponden a las valoraciones realizadas después de un largo periodo de tiempo de secado con el fin de que los solventes empleados hayan podido evaporarse. La solidez a la gota de agua, en general, y salvo alguna excepción, es excelente, dando valores del orden de 4 a 5. La solidez al frote seco y húmedo oscilan entre valores 4 y 5 en el primer caso y 3 y 4 en el segundo, valorado en escala de grises. Todos los colorantes de este tipo, salvo alguna excepción, presentan muy buena solidez al planchado en caliente, no modificándose sus características si no sobrepasan los 200ºC. De los demás tipos, nos centramos en los del tipo II y III-B, por ser los más utilizados en los Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Estos colorantes, una vez disueltos, pueden diluirse para su aplicación en solventes polares, y mantenerse en disolución perfectamente estables, durante varios días. tonos intensos caso de los embargo, en la escala de Con respecto a las solideces al frote seco y húmedo dan mejores resultados los colorantes del tipo II con valores respectivamente 4-5 y 34. Para los del grupo III-B respectivamente son 3-4 y 3. La solidez al planchado se considera muy buena, ya que a 180-200ºC no se observan alteraciones. Así pues se puede afirmar que las características que debieran presentar los colorantes para aplicar en la fase de acabados serían: - Solubilidad no inferior a 30 grs./lt. a 20ºC. 96 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero - Solidez a la luz no inferior a 4 en la escala de azules. - Buena estabilidad en sistema acuoso. - Compatibles con disolventes orgánicos polares. - Estabilidad al agua dura no inferior a 5. - Solidez a la gota de agua no inferior a 4. - Buena unión con la fibra del cuero. - Solidez al frote seco y húmedo no inferior a 4. - Solidez a la difusión en PVC blando, no inferior a 3. - No alterarse su matiz por planchado en caliente (±200ºC). 16.3.5.4) Aplicaciones. - En tintura de flor de pieles y cueros sin teñir (tipo crust), los tipos de colorantes de complejo metálico 1:2 con grupos solubilizantes polares no sulfonados (tipo II) y los monosulfonados asimétrico (Tipo III-B). En ocasiones puede dar buen resultado la aplicación de colorantes del tipo I, si bien debe tenerse en cuenta que una aplicación en fase solvente pudiera ocasionar resecamiento de la flor. - Tintura de flor de pieles que ya han sido teñidas a bombo, para corregir matiz o aumentar intensidad. Se recomienda en este caso el empleo de colorantes del tipo II y III- B, y en algunos casos ciertos colorantes ácidos con muy bajo contenido en sales y cuyas solideces sean equiparables a los de complejo metálico 1:2, ya citados. - En capas de fondo pueden utilizarse estos mismos colorantes complejo metálico 1:2 tipos II y III-B y en algunos casos los del tipo I, organosolubles, condicionado a su estabilidad en las soluciones con las que debe mezclarse. - En las capas de contraste en medio acuoso, los más indicados son los del tipo II y III-B y en fase solvente los del tipo I. - En las capas de apresto no es aconsejable el empleo de ningún tipo de colorante, pero, en determinados casos, podemos vernos obligados a obtener un mejor aspecto final, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] con lo que puede llegarse a emplear pequeñas adiciones de colorante complejo metálico 1:2. Las recomendaciones de aplicación de los colorantes complejo metálico 1:2 citados, están condicionadas a las características del soporte sobre el que se apliquen, sea curtición, cromo recurtido con sintanes y/o vegetal, semicromo, o curtición sintético- vegetal. En el caso de tintura de flor, tiene una influencia muy directa en la solidez a la luz, a la gota de agua, y en la intensidad, igualación y penetración del color. La intensidad de la tintura de flor, con los tipos de colorantes complejo metálico 1:2, comentados, se podría regular en la solución a aplicar: 1º) Con la cantidad relativa de agua y disolvente. 2º) Con el tipo de disolvente a una misma relación agua-disolvente. 3º) Con la cantidad de penetrante, como producto auxiliar, en la solución de empleo. 4º) Con el sistema o manera de aplicación. 5º) Con el tipo de secado. Finalmente, indicar que, en el caso de cueros o pieles curtidos solamente con extractos vegetales, debiera emplearse el mínimo de disolvente en la solución de colorante complejo metálico 1:2 que se aplique. 16.4) Tintura del cuero. El erudito quedará convencido por una prueba aquí y ahora, en una determinada situación y en nombre de unos criterios o ideales, algunos de los cuales pueden quedar implícitos. La evi- dencia de un cuadro interpretativo o cultural jamás ha de demos- trarse: se encuentra en el sabio en acción, lo mismo que sus conocimientos y habilidades, sus convicciones como práctico, sus firmes certidumbres y todo lo que sabe , porque lo hace y lo domina prácticamente. El hecho de quedar convencido de una prueba no siempre tiene un despliegue en modo binario. Al contrario, muchas veces la convicción puede ser descrita como variable continua. Entonces, la prueba convence más o menos, y es moneda corriente cierta suspensión del juicio o una duda metódica. La verdadera convicción suele traducirse en la acción, en el hecho de apropiarse y de transformar lo que se ha leído u oído para intervenir y hacer algo nuevo. La 97 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero eficacia que puede tener pa- ra alguien se mide tanto por los actos emprendidos en su nombre como por las palabras que se empleen para hablar de ella. Por tanto, metodológicamente, la fuerza de una prueba ha- brá que juzgarla a partir de los dichos y hechos de los receptores. Quien produce una prueba puede declarar que es definitiva, pero si es el único en decirlo y en comportarse como si esto fuera cierto, no será una prueba. La prueba se negocia, su historia se rescribe constantemente, y es que los demás hacen con las pruebas aporta- das lo que cuenta en la dinámica de las ciencias. En realidad, los argumentos avanzados por los eruditos en sus investigaciones raramente constituyen una "prueba" para todos a la vez. Y es que ¿existe algún enunciado que alguna vez no haya sido cuestionado? 16.4.1)Introducción. Cuando se nos plantea la tarea de teñir pieles, debemos de plantearnos una serie de condicionantes que debemos tener en cuenta: Las propiedades del material que se va a tintar. Siempre habremos de tener en cuenta el comportamiento que va a presentar este frente a los procesos que nosotros vamos a efectuar. Hay que tener en cuenta que la piel es un substrato de tintura que se distingue de cualquier otro por su falta de homogeneidad. Todos los condicionantes que dan lugar a esta irregularidad de la piel hacen que esta sea mucho más difícil de tintar homogéneamente que cualquier otro substrato. La histología de la piel nos ofrece la peculiaridad de la gran diferencia entre: La flor, de estructura compacta, las fibras de la flor y capa papilar son mucho más firmes y poseen más superficie interna, y la carne, de estructura más abierta. Las fibras de la capa reticular son más groseras y poseen menos superficie interna. Aparte de esto, hay que tener en cuenta: - La grasa natural, irregularmente distribuida. - Las diferencias de estructura entre cuello, culata, faldas, ijadas,... ... y, en cuanto a los defectos, ¿porqué hay defectos que se tiñen en color más claro, otros en color más oscuro y otros que no se tiñen? Las características de la tintura que se va a realizar; penetración, solideces, ... Sicología del color, es decir, como afecta el resultado a la persona que lo va a mirar y, para ello, estudio de la mezcla de matices (tener en cuenta que colorantes son complementarios a los que queremos utilizar) que hay que hacer... Nuestra sensibilidad distingue los colores "cálidos" (que contienen gran proporción de amarillo, anaranjado y rojo) y "fríos" (que contienen gran proporción de azul y violeta); que en nosotros producen mejores efectos los tonos con gran proporción de gris en grandes superficies y que, por el contrario, los colores vivos y puros (de poco contenido en gris) nos resultan, a menudo, muy agradables en superficies pequeñas. Propiedades de los colorantes que se van a emplear; tono, intensidad, afinidad hacia la piel, grados de fijación y penetración... Como ya sabemos, la piel sin curtir ya tiene la propiedad de poder ser teñido con colorantes ácidos o substantivos siendo su tendencia hacia una penetración completa con estos colorantes, mayor que sobre la piel curtida al cromo. El curtiente de cromo aumenta la afinidad del material de la piel hacia estos colorantes y los retiene, durante la fijación y después de ella, más fuertemente que las fibras albuminoideas no curtidas. De igual manera, una curtición vegetal disminuye de tal manera la afinidad de los colorantes aniónicos hacia la piel, especialmente la tendencia de la piel a combinarse con colorantes substantivos, que un cuero de curtición vegetal puede ser teñido con penetración completa con estos colorantes a pH 5, lo cual sólo se produce en la piel cuando el pH es superior a 6. - Los defectos de toda clase. La piel no curtida tiene también tendencia a Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 98 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero combinarse con los colorantes básicos (catiónicos). La curtición con curtientes vegetales aumenta esta afinidad. Los colorantes básicos dan, en los cueros así curtidos, tinturas superficiales cubrientes, incluso con un pH inferior a 6, en tanto que la piel sin curtir exige, para este fin, un pH superior a 6. Sin embargo, la tendencia de la piel a combinarse con colorantes básico se pierde si no se curte con sales de cromo no enmascaradas. a) Recurtición 1: - Resina acrílica. - Sintético de sustitución. - Resina base de melamina. - Extracto de mimosa. A esta tarea, dentro de los procesos que sufre la piel, hay que darle la importancia que tiene ya que gran parte de los fracasos que resultan en la práctica provienen de que esta tarea ha sido encomendada a personas que no reúnen las condiciones indispensables antes enumeradas y que, por una instrucción deficiente o falta de capacidad, no deben realizar. La luz blanca está constituida por radiaciones que van desde 4000 Å hasta 7000 Å; al juntarse todas dan sensación de blanco. Para que una superficie tenga el aspecto de negra toda la radiación debe ser absorbida y blanca cuando toda la radiación es reflejada y tendrá color cuando unas radiaciones sean reflejadas y otras absorbidas. El color de una sustancia no será el mismo si se observa con luz natural, lámpara de incandescencia, fluorescente,... Puede dar la impresión de que el color varía de tono, esto depende de las longitudes de onda de los focos que son distintas a la sensibilidad del observador. Para la observación de color debe hacerse con luz solar de manera indirecta o con lámparas de luz semejante a la solar. b) Recurtición 2: - Resina acrílica. - Recurtiente sintético anfótero. - Resina base melamina. 16.4.2)Factores que influyen en la tintura. - Extracto de mimosa. 16.4.2.1) Método de tintura. Tipo de tintura: 16.4.2.1.1) Comparación entre distintos métodos convencionales. a1: Es la tintura a1 que se toma en esta gráfica como referencia y para marcar las diferencias entre las tinturas realizadas con Basyntan DLE y Basyntan AN. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 99 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero productos auxiliares aniónicos o catiónicos para la tintura: 1) Remojo y, seguidamente, tintura en baño. 2) Remojo y, a continuación, tintura en polvo. 3) Remojo y a continuación, tintura en polvo hasta la penetración completa del colorante. Prolongación del proceso en baño caliente hasta 600% para mejorar mediante sobretintura, el brillo y la intensidad del color. Los procedimientos 1) y 2) son los clásicos métodos de tintura del cuero ante, que se aplican con algunas variaciones. Al teñir el baño se alcanzan intensidad y brillo crecientes mediante un brillo escalonado. Puede ser conveniente agregar al baño, como refuerzo intermedio, un auxiliar de tintura catiónico o un colorante. Para tonos pastel se agregan considerables porcentajes de productos auxiliares aniónicos con alto contenido blanco. Es posible hacer circular previamente el producto auxiliar solo, pero un método más seguro en la práctica es agregarlo junto con el colorante debido a la mejor reproducibilidad. 16.4.2.1.2) Diferentes métodos de tintura para ante. (16) Las exigencias impuestas para una buena tintura del cuero ante pueden resumirse así: - Tintura completa por toda la sección del cuero, para garantizar una buena solidez al esmerilado (peligro de agrisamiento de la superficie del cuero después del esmerilado). - La superficie del cuero debe teñirse muy intensamente, con igualación y alto brillo, sobre todo cuando se trate de cueros que no son esmerilados posteriormente. - El teñido debe satisfacer las exigencias de solidez normalmente impuestas a esta clase de cueros. Para cumplir estas exigencias se han desarrollado últimamente tres diferentes procedimientos por lo que se refiere a la selección de los colorantes, al tipo de adición y acidulación, así como a la aplicación de Más información/More info/Plus d'informations [email protected] En vista de la baja oferta de colorante, es muy importante observar exactamente el tiempo de rodaje prescrito para el producto auxiliar de tintura. Igualmente importante es mantener una temperatura constante durante este rodaje previo. Cuando se apliquen recurtientes minerales, no podrá prescindirse del empleo de auxiliares aniónicos para la tintura. En el caso de recurtientes fuertemente aniónicos no hay que temer dificultades de igualación o penetración del colorante. La desventaja de estos productos consiste en su efecto de aclarado. Para tonos de intensidad media, así como pardos oscuros y negros es normal realizar tinturas sándwich. A tal fin se emplean productos auxiliares anfóteros o catiónicos. Estos productos mejoran adicionalmente la fijación de los recurtientes, de los colorantes y de las emulsiones engrasantes; además aumentan las solideces en mojado. 100 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.4.2.2) Agua. Puede decirse que el ideal para la disolución de colorantes y para la tintura del cuero sería el empleo de agua destilada o de condensación, y aunque a veces pueda emplearse para su disolución, casi nunca se puede disponer de ella en cantidad suficiente para emplearla también en la tintura de los cueros. El agua corriente, de pozo o de distribución, por su contenido en sales de cal o de magnesio, en general, no es conveniente aunque haya casos donde resulte mejor, para determinados colorantes, donde se obtienen tinturas más llenas empleando agua dura (de un grado hidrométrico moderado) que si empleamos agua blanda o corregida. La dureza del agua no debería ser superior a los 12º F. ya que los colorantes son sales sódicas solubles pero no forman disoluciones verdaderas sino semi-coloidales y en presencia de calcio, hierro y magnesio disminuyen la solubilidad e incluso pueden haber precipitaciones. La dureza total del agua viene dada por la suma de la dureza temporal y la dureza permanente. Aquella la constituyen las sales de cal y de magnesio en forma de bicarbonatos, y esta por la presencia en el agua de sulfatos y cloruros de cal o de magnesio, como cationes principales, aparte de las mínimas cantidades de otras sales solubles de hierro, litio o de magnesio, por lo que en adelante nos referiremos solamente a aquellas dos clases de sales; aunque en el caso de la curtición vegetal es de suma importancia la influencia de la presencia en el agua de sales de hierro. Estas se combinan con el tanino dando lugar a manchas oscuras. Un procedimiento de eliminación de estas sales de hierro consiste simplemente en insuflar aire en el agua. La sal de hierro bivalente se transforma así en sal férrica básica o en hidróxido férrico insoluble que precipita, eliminándose luego por filtración o decantación, quedando así el agua clarificada y exenta de estas sales de hierro. Procedimientos clásicos de corrección del agua pueden ser el procedimiento a la cal y al carbonato de sosa según la reacción siguiente relativa a la dureza temporal. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] este último precipita separándose del agua corregida por decantación. Para la dureza permanente tendremos: Es decir, que también se separan estas sales de cal y de magnesio en precipitado de CO3 Ca y CO3 Mg. Generalmente, y para corregir la dureza total, se combinan los dos procedimientos y existen instalaciones apropiadas para ello. Desde hace años, viene empleándose la corrección del agua con permutita, que es un silicato doble de sodio y aluminio y que tiene la propiedad de cambiar su sodio por el calcio y el magnesio de la dureza del agua con arreglo a las siguientes fórmulas: (por la dureza temporal) y (Por la dureza permanente). Se regenera la permutita sódica con lavados frecuentes con Cloruro sódico. No obstante, este sistema tiene el inconveniente de dar origen a la formación de bicarbonatos sódicos los cuales son perjudiciales en la tintura con algunos colorantes básicos. Teniendo en consideración los dos grupos de colorantes más empleados en la tintura del cuero, el comportamiento del agua en sus distintas clases es el siguiente: Colorantes básicos. Con excepción de los Pardos Bismark y crisoidinas que son clorhidratos de complejos azoicos, los colorantes básicos, y de ahí su 101 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero nombre, son sales de bases colorantes que forman lacas con las materias curtientes vegetales. Todos los colorantes básicos se disuelven perfectamente en agua destilada o de condensación, pero no estando éstas generalmente disponibles para el uso industrial, hay que echar mano del agua corriente de mayor o menor dureza, o de ésta misma, corregida. Una característica especial de los colorantes básicos es que son insensibles a la dureza permanente, mientras que la dureza temporal constituye un enemigo de su solubilidad. En efecto, éstos forman con los bicarbonatos de cal y magnesio y en mayor o menos grado según el colorante, compuestos insolubles que constituyen una pérdida sensible de colorante. La explicación de este fenómeno es la siguiente: Tanto en los de tipo azoico como en los derivados del di- o trifenilmetano, el clorhidrato se combina con los cationes de la dureza temporal, dando lugar a la formación de cloruros y dejando en libertad la base insoluble que precipita. Por ejemplo: En los de tipo azoico. y en los derivados del trifenil metano: Es por tanto muy importante corregir esta dureza temporal del agua. Puede hacerse por los procesos que se han indicado aunque en el caso de la corrección con permutita el agua corregida no da soluciones claras y transparentes con la mayoría de los colorantes, puesto que las aguas así tratadas contienen siempre en disolución bicarbonato por transformación de las sales cálcicas en sódicas, y aún carbonatos sódicos por ebullición de aquellos; y estas sales forman un precipitado insoluble de los referidos colorantes básicos con arreglo a las mismas reacciones anteriormente expresadas pero substituyendo el catión Calcio por sodio. Es por ello que no se considera adecuado el empleo de agua permutitada en la tintura de colorantes básicos y como medio más práctico se corrige la dureza temporal mediante la adición de una pequeña cantidad de ácido acético o fórmico, para así neutralizar la referida alcalinidad, ya sea la de la dureza temporal o la de los bicarbonatos sódicos del agua permutitada. Por 100 litros de agua y por cada grado francés de dureza temporal hay que añadir: 2,45 cc. de ácido acético 8º Bé (80%) 1,80 cc. de ácido fórmico 15,5º Bé. No conviene abusar de la adición de ácido acético, como es frecuente, ya que un exceso Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 102 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero del mismo solubiliza más aún el colorante y como consecuencia se disminuye la afinidad del mismo para con el cuero de curtición vegetal, al revés precisamente de lo que ocurre con los colorantes ácidos y directos. Se pueden comprobar estos extremos, tintando, por ejemplo, los colorantes básicos con agua destilada pero con una pequeña adición de ácido acético. Se puede observar que en todos los casos la mayor intensidad de tintura se consigue con la tintura neutra, es decir, con agua destilada, pero la mejor igualación se ha conseguido en la tintura realizada en presencia de ácido acético. O sea, la retención del tiraje es favorable a la igualación, pero en detrimento de la intensidad. Una vez conocido el grado hidrométrico, cada tintorero puede tener ya determinada de antemano la cantidad de ácido acético que necesita añadir por 200 litros de agua para lograr los óptimos efectos, y teniendo en cuenta que el grado hidrométrico es poco variable en las aguas obtenidas de un mismo manantial o pozo. Advertir también que el efecto perjudicial de la dureza temporal es diferente según los colorantes. Los de tipo azoico, tales como los pardos Bismarck y crisoidinas son los más afectados. En magenta, azul sólido y verde brillante se manifiesta solo ligeramente, y no se aprecia prácticamente en las safraninas, y auraminas, Azul Metileno, Violeta Metil y Fosfinas. carbonato sódico en el momento de realizar a la tintura, y con colorantes sensibles a aquella, no resuelve el problema, primeramente porque, como se ha visto, solo corregiríamos la dureza permanente ya que el precipitado insoluble de carbonatos nos perjudicaría la tintura, y además que un exceso de carbonato sódico (que, por otra parte, es necesario para corregir prácticamente la referida dureza permanente) comunicaría un pH demasiado elevado para la tintura, impidiendo un tiraje normal del colorante como se puede comprobar. El empleo de hexa- o tetrametafosfato sódico que algunas veces se ha preconizado, es más lógico y más recomendable por la formación de complejos de cal solubles y aún mejor ciertos modernos productos de origen orgánico más eficaces, pero de similares efectos, pero con el defecto de tenerse que emplear en relativamente elevada proporción (4,5 grs./litro de agua de 50º franceses de dureza)) y su también relativamente elevado precio. Los colorantes ácidos son generalmente sales sulfoácidas colorantes de fórmula esquemática R-SO Na. Por adición del ácido, el ácido colorante se pone en libertad y se combina con los grupos básicos de la proteína de la sustancia dérmica, es decir, del cuero, para formar así una nueva sal colorante. Con la cal y magnesio de la dureza total, forman sales insolubles precipitando. Colorantes directos y colorantes ácidos. Los colorantes pertenecientes a estos dos grupos se comportan de manera similar con relación a la dureza total del agua y su solubilidad se ve disminuida empleando agua de dureza permanente considerable. Ya se ha visto la forma de corregir ésta mediante la adición de álcalis y también el procedimiento de corrección a la permutita que resulta mucho más práctico y especialmente en este caso ya que la solubilidad de los colorantes directos y ácidos no es afectada, sino al contrario, por las sales solubles de sodio resultantes de la corrección. La corrección de la dureza del agua con Más información/More info/Plus d'informations [email protected] y lo mismo con el Mg y las sales de la dureza permanente. Por otra parte, la solubilidad intrínseca de los colorantes ácidos y directos, así como también el poder de difusión aumenta con el número de grupos sulfónicos, y ello explica las diferencias de sensibilidad de los diversos colorantes a la dureza de las aguas. A menos grupos sulfónicos, más prontamente quedan bloqueados por la cal. Químicamente, los colorantes directos se parecen mucho a los colorantes ácidos; son 103 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero también sales sulfoácidas y como aquellos pueden llamarse aniónicos por el radical ácido del colorante. Comparativamente con los colorantes ácidos, los colorantes directos son formados de partículas mayores y tienen menor poder de difusión. Son poco sólidos al ácido. La pequeña acidez de la curtición al cromo es susceptible de disminuir su grado de dispersión y por lo tanto de fijarse sobre el cuero sin la adición suplementaria de ácido. Con las sales de la dureza total del agua, reaccionan de la misma manera que hemos visto con los colorantes ácidos. así tinturas más llenas que empleando agua corregida. La experiencia dice que para los procesos ordinarios de tintura, un colorante que no de soluciones transparentes al 1% y a la temperatura de 80ºC y que no permanezcan límpidas al dejarlos enfriar a la temperatura ambiente, puede considerarse poco satisfactorio o interesante. El grado o índice de solubilidad y aparte de la influencia que como se ha especificado ejerce la dureza del agua puede venir falseado por la presencia en el colorante de los llamados agentes hidrotrópicos (ávidos de agua) que aumentan la solubilidad, o de electrolitos de efecto contrario. Expertos en el tema han demostrado que, cuando la concentración de estos últimos aumenta, el grado de solubilidad disminuye, ya que los electrolitos, más solubles que el colorante, se disuelven antes, y en consecuencia, menos colorante puede disolverse. Si la dureza es inferior a la alcalinidad, toda la dureza es carbonatada, pero si la dureza es superior a la alcalinidad hay una parte de dureza no carbonatada, asociada a otros aniones. La dureza de carbonato es igual al valor m si TH>m, e igual a TH si TH<m. La dureza no carbonatada sólo existe en el primer caso y es igual a TH-m. Todos estos factores habrá que tenerlos en cuenta al determinar la solubilidad de un colorante, y como el tiraje de los colorantes directos y ácidos está en relación inversa de su solubilidad y ésta se ve afectada por la dureza del agua, la intensidad de la tintura estará también en función de aquella. De todo ello se deduce y se demuestra que los colorantes de baja solubilidad habrá que utilizarlos con preferencia con agua corregida y aún en algunos casos con adición de agentes retardantes o dispersantes, ya que de lo contrario, o sea empleando agua dura, obtendríamos una precipitación prematura, poca intensidad y tintura desigualada. Por el contrario, colorantes de alta solubilidad, pueden y aún deben utilizarse empleando agua de una dureza mediana, obteniéndose Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Dureza del agua.- Existen distintas formas de dureza: - Dureza total o título hidrotimétrico, TH.- Mide el contenido total de iones Ca++ y Mg++. Se puede distinguir entre la dureza de calcio, THCa, y la dureza de magnesio, THMg. - Dureza permanente o no carbonatada.- Mide el contenido entre iones Ca++ y Mg++ después de someter el agua a ebullición durante media hora, filtración y recuperación del volumen inicial con agua destilada. El método es de poca exactitud y depende de las condiciones de ebullición. - Dureza temporal o carbonatada.- Mide la dureza asociada a iones CO3 H3, eliminable por ebullición, y es la diferencia entre la dureza total y la permanente. La dureza se puede expresar como meq/l, en ppm de CO3 Ca, o en grados hidrométricos de los cuales el más común es el francés. Las aguas con menos de 50 ppm en CO3 Ca se les llama blandas, hasta 100, ligeramente duras, hasta 200, moderadamente duras, y a partir de 200 ppm, muy duras. Clasificación del agua según su dureza.- Las aguas que contienen un elevado porcentaje de compuestos alcalinotérreos reciben el nombre de aguas duras y en caso contrario de aguas blandas. Los compuestos cálcicos y magnésicos de las aguas duras forman con el jabón productos insolubles, perdiendo aquel sus características detergentes y el jabón en estas condiciones forma espumas solo difícilmente. Por el contrario, el agua blanda da una espuma muy abundante con el jabón, que por ejemplo, cuando nos lavamos deja sobre la piel un tacto graso muy agradable. Las aguas por su dureza se clasifican en: - Muy blandas 0 - 7ºF - Blandas 7 - 14ºF - Semiduras 14 - 22ºF - Algo duras 22 - 32ºF - Duras 32 - 54ºF - Muy duras más de 54ºF 16.4.2.3) Temperatura. Aumentándola se favorece la afinidad porque aumenta la velocidad de reacción. Cuanto más elevada sea la temperatura, tanto más rápido, superficial e irregularmente se fijarán los colorantes. Cuanto más baja sea la temperatura tanto más lentamente se fijarán los colorantes y tanto más profundamente penetrarán en el interior del cuero. Influencia de la temperatura sobre puro cromo 16.4.2.4) Baño. 104 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Cuanto más largo sea al baño, tanto más se fijarán los colorantes aniónicos en las capas superficiales. Cuanto más corto sea el baño tanto más profundamente penetra los colorantes en el interior del cuero. 16.4.2.5) Tiempo. Influye antes de la fijación para asegurar la penetración deseada en la piel y una buena igualación. 16.4.2.6) Tiempo de fijación de la tintura. 16.4.2.8) pH. Para subir el pH mejor el amoniaco ya que no afecta al tono ni reduce la vivacidad y además no deja restos salinos. El colorante tiene mayor afinidad a valores de pH bajos en los que la piel es más catiónica. A valores de pH más altos se obtiene tinturas más atravesadas e igualadas. Supongamos un cuero con el punto isoeléctrico =5. A pH 5 tendremos un cuero con la carga siguiente: 16.4.2.7) Efecto mecánico. Cuanto mayor sea en un bombo el peso de la partida a teñir, a sea, cuanto mayor sea el trabajo del bombo, más profundamente penetrarán los colorantes. Sin embargo, si bajamos el pH hasta 3, por ejemplo, con ácido lo tendremos preparado de manera que al añadirle un colorante aniónico el resultado será el siguiente: Cuando nos encontramos un pH=7 la disposición electrónica de la piel es la siguiente: 16.4.2.9) Agentes auxiliares. Son auxiliares de tintura que actúan sobre el colorante. Se emplean para frenar la afinidad de los colorantes aniónicos que puedan ocasionar problemas de igualación y penetración en cueros de carácter catiónico, sin dificultar el agotamiento del baño ni la fijación del colorante. Forman agregados con la molécula del colorante retrasando su subida en el cuero. Son eficaces durante el proceso de tintura y no influyen negativamente en las solideces. Pueden actuar sobre el colorante o sobre el cuero y modifican su afinidad para obtener tinturas más igualadas y penetradas o para intensificarlas. Según su comportamiento con el colorante o con el substrato clasificamos los auxiliares de tintura en: retardantes, dispersantes o intensificadores. g1) Retardantes: Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 105 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero g2) Dispersantes: Son auxiliares de tintura que actúan sobre la piel. En general, son sales neutras de sintanes auxiliares que confieren una carga aniónica a la superficie del cuero. Aclaran el color verde del cuero curtido al cromo, tienen poder dispersante sobre el colorante y disminuyen la formación de coloides. Se emplean para la obtención de matices pastel y tonos puros. Los curtientes sintéticos de sustitución, aunque son de molécula más grande y menos aniónicos, pueden emplearse como auxiliares de tintura incluso a valores de pH altos confiriendo un carácter aniónico ala superficie de la piel. Se utilizan curtientes destinados a la fabricación de cueros blancos de buena solidez a la luz. g3) Intensificadores: Los intensificadores de tintura se emplean cuando la afinidad substrato-colorante no es suficiente para obtener tinturas llenas o tonos oscuros. Actúan bloqueando las cargas aniónicas de la superficie del substrato y muestran una actividad catiónica muy fuerte cuando se unen a colorantes aniónicos. Un componente no iónico en el auxiliar puede evitar que el agregado formado, de tamaño relativamente grande, pueda desigualar la tintura. Auxiliares catiónicos. Como se sabe, los cueros al cromo catiónicos no neutralizados se tiñen de forma llena con los colorantes aniónicos, pero la tintura resulta desigual porque la afinidad del colorante es excesiva. Lo contrario sucede en la tintura de cueros al cromo de recurtición vegetal o sintética, cuya superficie se ha vuelto aniónica por la recurtición. La afinidad de los colorantes aniónicos es ahora mucho menor, los colorantes se fijan más lentamente, penetran más profundamente en el cuero y, por consiguiente, la tintura de la superficie es más uniforme, pero vacía. Este inconveniente se puede corregir, empleando cantidades correspondientemente mayores de colorante, pero este procedimiento es incómodo desde el punto de vista de los cálculos necesarios para ajustar la tintura. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Para mejorar la aptitud para la tintura de cuero al cromo de recurtición vegetal o sintética, conviene cambiar la carga en la superficie del cuero, para aumentar la afinidad por los colorantes aniónicos. Para este fin se han desarrollado los productos auxiliares catiónicos que se aplican antes de la tintura aniónica. Pequeñas cantidades de uno de estos productos auxiliares catiónicos ya son suficientes para proporcionar una tintura anilina impecable, llena y uniforme. Según el grado catiónico, se emplea 0,25 hasta un máximo de un 1 % de uno de estos productos auxiliares catiónicos para obtener una óptima aptitud para la tintura del cuero. Mayores cantidades de estos productos auxiliares aniónicos no fijan más colorantes aniónico, sino que, por el contrario, bajo determinadas circunstancias, puede desmontarlo del cuero. Esto se puede comprobar fácilmente en una probeta, con una solución de colorante aniónico y aditivos de productos auxiliares catiónicos. Adicionando una determinada cantidad de este producto auxiliar catiónico, se obtiene un precipitado claramente visible. Si se añade todavía más cantidad del producto auxiliar catiónico, se disuelve el precipitado y el colorante se dispersa de nuevo en el baño. También en las tinturas sobre cuero, se puede demostrar esta característica de los productos auxiliares catiónicos. Un cuero que, p. ej., haya sido recurtido con un 10 % de un recurtiente sintético se teñirá con colorantes aniónicos de forma notablemente más pálida que un cuero recurtido solo con cromo. Mediante el tratamiento con un producto auxiliar catiónico antes de la tintura, se iguala, en gran manera, el efecto aclarante de la recurtición sintética. Si en una tintura escalonada se adiciona la misma cantidad del mismo producto auxiliar catiónico, entre las dos adiciones del colorante, se obtiene una mayor intensidad del color, sin necesidad de aumentar la cantidad total del colorante. Seguramente el cambio de carga producido en el curso de la tintura ha aumentado más la afinidad del cuero por el colorante aniónico que si el producto auxiliar catiónico solo se hubiera antepuesto a la tintura. Si, manteniendo las mismas condiciones de trabajo, se aumenta la parte del producto auxiliar catiónico por encima de una cierta cantidad especifica, entonces se desmonta el colorante. La flor de 106 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero este cuero está coloreada irregularmente, el color es notablemente más claro, el colorante precipitado se ha fijado en el lado carne que, debido a ello, se ha vuelto mucho más oscuro. 16.4.2.10) Materia prima. Como es lógico pensar, no todas las faltas que se presentan en el proceso de tintura, deben ser imputadas al proceso o a los colorantes empleados. En la conservación y almacenaje de la materia prima pueden tener lugar fenómenos que influencian la facultad tintórea del cuero una vez curtido. Por ejemplo, manchas de sal procedentes de un salado defectuoso, no podrán ser cubiertas ni con los mejores colorantes. Otro tanto sucede con las pieles que han empezado a pudrirse, en ciertas partes o zonas o en las partes donde la grasa natural de la piel se ha enranciado u oxidado. Trabajando cueros secos pueden obtenerse en la tintura los más variados resultados, según haya sido el procedimiento de remojo empleado. A esta circunstancia puede atribuirse en parte el fenómeno que, en la tintura de las pieles exóticas, se ven diferencias de tintura en la misma partida. Es de suponer que el procedimiento de conservación empleado y la temperatura durante el proceso de secado (para conservación) tengan también cierta influencia específica en la capacidad tintórea de las pieles. 16.4.3)Tintura penetrada. 16.4.3.1) Preparación en la ribera y curtición. La inmensa mayoría de las tinturas que se realizan en la piel actualmente son atravesadas. Estas se pueden conseguir, generalmente, mediante una neutralización relativamente fuerte y una elevación del pH durante el proceso de tintura. En estos cueros, los trabajos de ribera y la curtición al cromo ya tienen influencia sobre la tintura penetrada. Los procedimientos de apelambrado que impiden un excesivo hinchamiento, una curtición al cromo y un enmascaramiento parcial con ácido dicarboxílico ejercen un Más información/More info/Plus d'informations [email protected] efecto positivo sobre la tintura penetrada. Sin embargo, frecuentemente no se puede ejercer ninguna influencia en los trabajos de ribera ni en la curtición el cromo. Por esta razón, para conseguir una buena tintura penetrada en empeines para calzado gruesos hay que tomar medidas especiales durante la neutralización y la recurtición. 16.4.3.2) Efecto de la neutralización. La desacidulación puede llevarse a cabo con formiato o acetato sódicos, frecuentemente es ventajosa una mezcla de ambos productos. Cuando se emplean estos dos productos químicos y en función de la cantidad, del tiempo y la temperatura de tratamiento, se puede producir un aflojamiento de la fijación del cromo debido a la complejoactividad de estos productos. Este efecto se puede contrarrestar empleando productos auxiliares a base de una sal neutra de ácidos dicarboxílicos. Con productos de reacción alcalina, como bicarbonato sódico, bicarbonato amónico y amoníaco, hay que tener mucho cuidado. También se sabe por experiencia que, también según la proveniencia de las pieles en bruto, el pH del proceso de desacidulación no debe elevarse por encima de 4,5-4,6. Un factor muy decisivo para la tintura penetrada, además del tipo y cantidad de desacidulante, es la duración del proceso de desacidulación. En función del pH y del grado de enmascaramiento de la curtición al cromo se debería de desacidular por lo menos durante 90-120 min., con un grosor de cuero de 2,0 mm.. El verde de bromocresol muestra a menudo sólo de manera imprecisa si la desacidulación ha tenido lugar de forma completa. Un pH constante en el baño de desacidulación es una señal segura para una desacidulación completa. 16.4.3.3) Efecto de la recurtición. Productos auxiliares para la tintura de acción tamponante, especialmente a base de curtientes de naftalina de partículas pequeñas neutralizados, empleados durante la desacidulación y también durante la recurtición, aceleran la penetración de la tintura subsiguiente. Curtientes poliméricos empleados 107 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero proporcionalmente mejoran la distribución de la recurtición vegetal-sintética realizada a continuación y, por tanto, también la tintura penetrada. Especialmente ventajosa en una tintura penetrada durante la recurtición, debiéndose adicionar el colorante de 5-30 min. después de la adición de los recurtientes. También los parámetros de baño corto y baja temperatura tienen naturalmente una influencia positiva sobre la penetración de la tintura. 16.4.3.4) Efecto del engrase. Los engrasantes y más concretamente los engrasantes hidrofugantes empleados antes de la tintura aceleran la penetración de la misma. 16.4.3.5) Elección del colorante. La elección del colorante, junto con los parámetros citados, es de importancia decisiva. Muchos colorantes, de buen efecto penetrante, se pueden fijar relativamente mal. Esto significa la obtención de tinturas con unas solideces en húmedo y al sudor relativamente malas. Hay que utilizar colorantes que proporcionen una tintura de buena penetración en cueros fuertemente recurtidos y que den tinturas con buena solidez al sudor. 16.4.4)Igualación de la tintura. Las exigencias relativas a una igualación más elevada, junto con el mejor perfil de solideces, han influido de forma creciente en las técnicas de tintura y también en la elección de los colorantes. Al mismo tiempo gana cada vez más en importancia el empleo de productos auxiliares para la tintura con fines especiales. Sin embargo el deseo de unas tinturas más sólidas, más puras y más igualadas no se limita sólo a los colorantes y a los productos auxiliares Mejora de la Igualación Neutralizante apropiado Secado intermedio Adición de productos auxiliares Tintura en varias fases Evitar efectos de desmontado Colorantes apropiados Más información/More info/Plus d'informations [email protected] para la tintura. También se extiende a cambios en la curtición, recurtición y engrase. Se desarrollan nuevos sintanes, polímeros y engrasantes y se pone más atención en la distribución del cromo y en la pureza de los wet blues. Cuatro causas principales se pueden considerar como responsables de que se produzcan tinturas irregulares: - Los parámetros del procedimiento. - El sustrato mismo. - Los productos químicos empleados. - Influencias mecánicas. 16.4.4.1) La velocidad de subida. En todas las clases de cueros la igualación de una tintura se determina por la velocidad con que los colorantes suben a la fibra del cuero. Una velocidad de subida demasiado elevada y también demasiado baja, puede originar una falta de igualación. En las tinturas de combinación se originan también frecuentemente dificultades, cuando los diferentes colorantes tienen una velocidad de subida muy diferente. El volumen del baño, es decir, la concentración de colorantes ofrecido, tiene también influencia en la velocidad de subida. Cuanto más elevada sea la concentración de la solución, tanto mayor es la también la concentración del colorante en la superficie límite con el cuero y tanto más elevada será la absorción. Una elevada dilución, es decir, un mayor volumen de baño, origina una menor velocidad de subida y una mayor igualación, porque ofrece menos colorante por superficie. ¿Que otros parámetros son importantes para la igualación? Influencia sobre la velocidad de subida PH Temperatura Volumen de baño Clase de cuero Tipo de neutralización Tipo de recurtición Productos auxiliares 108 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.4.4.2) Basificación del cuero. Para la basificación de la curtición al cromo hay que procurar no ajustar demasiado alto el pH, porque de lo contrario se corre el peligro de la formación de manchas y falta de igualación, por precipitación de los compuestos de cromo insolubles. Empleando agentes de basificación, como el formiato o acetato, que forman compuestos de cromo solubles, el peligro que se corre es considerablemente menor. Los carbonatos empleados como basificantes, forman con el cromo unos complejos menos estables. De aquí se deduce que no pueden reducir tan eficazmente la carga positiva del cromo. Por tanto, el colorante se puede fijar más rápidamente y aumenta el peligro de falta de igualación. Si en la posterior neutralización del cuero curtido al cromo se emplean substancias enmascarantes y tamponantes como el formiato o acetato, entonces se reducen las cargas del cromo por desplazamiento de los Como se ve en las tablas, los colorantes suben al cuero de vacuno al cromo, que no ha sido recurtido, en aproximadamente 60-80% en los primeros 5 min. con pH 6,5 y si se baja el pH a 3,5 en este breve tiempo se absorbe más del 90% de la cantidad del colorante empleada. La piel lista para la curtición presenta un punto isoeléctrico a pH=5,2; los cueros curtidos con cromo tienen un pH entre 6 y 7 Más información/More info/Plus d'informations [email protected] radicales sulfato por la formación de complejos solubles estables. Esto hace que la absorción de los colorantes aniónicos tenga lugar de forma más lenta y uniforme. En cambio, un enmascaramiento excesivo (p.ej. con formiato) proporciona una absorción irregular del colorante y una fijación deficiente. La consecuencia es falta de igualación. Empleando productos auxiliares de neutralización adecuados se puede mejorar también la igualación de la tintura del cuero al cromo, porque mediante estos productos se reduce la velocidad de subida de los colorantes aniónicos. El curtiente de cromo no fijado (por un agotamiento demasiado pequeño del baño) puede originar falta de igualación con los colorantes aniónicos porque algunos de ellos forman con el cromo sales colorantes insolubles. 16.4.4.3) pH. inmediatamente después de la curtición y un pH=5 si se secan después. Los cueros curtidos con cromo aniónico, es decir, muy enmascarado, tienen un punto isoeléctrico a pH=4 e idéntico valor de pH tienen los cueros curtidos con taninos vegetales, mientras que los cueros curtidos con taninos sintéticos tienen un pH en torno a 3,2. 109 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Con un pH por encima del punto isoeléctrico, el cuero tiene una carga negativa. Con pH por debajo del punto isoeléctrico, el cuero tiene una carga positiva. La adición de amoniaco en el teñido juega un papel importante en la penetración del colorante, puesto que descarga los grupos básicos del colágeno y los grupos (-OH) formados pueden introducirse en los complejos de cromo, bloqueándolos y reduciendo la capacidad de unión al colágeno del colorante. A temperatura elevada tiene lugar una difusión más rápida de las moléculas de colorante desde el interior del baño de tintura a la superficie del cuero. Por tanto para una mejor igualación es ventajosa una tintura más baja. 16.4.4.5) Secado intermedio. El secado intermedio del cuero al cromo tiene también influencia en la igualación. Por el hecho de que durante el proceso de secado se elimina agua de los complejos de cromo, pueden entrar otros, ahora grupos aniónicos como formiato o acetato, en el complejo. Esto Observamos claramente que el colorante sube más lentamente al cuero que ha sido tintado con productos auxiliares. La influencia de estos productos auxiliares sobre la igualación es buena. Con el producto auxiliar afín al cuero nº 1 se puede conseguir además una afinidad notablemente mayor que con el producto auxiliar afín al colorante nº 2. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Si se procede de esta forma, siempre se consigue una buena penetración del colorante pero un escaso agotamiento del baño, siendo necesario, al final, acidificar el baño con un ácido orgánico débil para agotar los restos del colorante aprovechando la disminución del pH. 16.4.4.4) Temperatura. También la temperatura es un importante parámetro para la velocidad de subida. reduce la carga positiva del cromo. Los colorantes aniónicos muestran ahora una menor tendencia a combinarse. La absorción de hace más lenta y la igualación aumenta. 16.4.4.6) Adición de productos auxiliares. Desde el punto de vista de la aplicación técnica se puede distinguir entre: - Productos auxiliares para la tintura afines al cuero y - Productos auxiliares para la tintura afines a los colorantes. En el caso de utilización de auxiliares catiónicos afines al cuero, debido a la afinidad relativamente elevada de un producto de este tipo por el cuero recurtido, es imprescindiblemente necesario, para evitar faltas de igualación, acidular los cueros antes de la adición, para disminuir de esta manera la tendencia a combinarse del producto. Esto lleva a una absorción del producto auxiliar 110 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero más lenta y, por lo tanto más uniforme y después también a una tintura más igualada cuando finalmente se adiciona el colorante. El tiempo de bombeo con el producto auxiliar catiónico no debe ser demasiado breve para que pueda ser absorbido completamente por el cuero (aprox. 20-30 min.). Si quedaran todavía grandes cantidades del producto sin fijar en el baño, se pueden producir precipitaciones con algunos colorantes. Manteniendo todas las condiciones, se pueden conseguir tinturas igualadas y llenas. El retardante se aplica, naturalmente, en el mismo baño del colorante. En el caso de retardantes con parte catiónica (con el fin de mejorar el agotamiento) la mejor actividad la desarrolla cuando se adiciona al baño, para su buena dispersión, aprox. 10 minutos antes que el colorante. En el caso de retardantes aniónicos cabe la posibilidad de disolver el producto con el colorante previamente a la adición de ambos al baño de tintura. Pero como también una menor velocidad de subida significa, al mismo tiempo una mejor penetración del colorante en el corte del cuero, con este producto se tiene la posibilidad de regular no sólo la igualación sino también la tintura superficial y penetrada. Empleando productos fuertemente catiónicos como adición intermedia durante la tintura, es necesario un cambio de baño si se desean evitar precipitaciones del colorante. Otra posibilidad para mejorar la igualación de una tintura puede ser el empleo de un producto auxiliar para la tintura afín al colorante, uno de los productos llamados retardantes. Los retardantes son substancias que tienen la propiedad de mantener los colorantes largo tiempo en solución, por tanto, de frenar su velocidad de subida. colorante porque los productos, generalmente, tienen un efecto blanqueante. Por este motivo, frecuentemente, se tiñe en varias fases para conseguir de esta manera tinturas más llenas e igualadas con la misma cantidad de colorante. Existen varios métodos para este fin: 1) Tintura después de la neutralización. - Remontado después de la recurtición. - Engrase en el mismo baño. 2) Tintura después de la recurtición. Con cueros fuertemente recurtidos, como por ejemplo cueros al vegetal, no se puede emplear, sin embargo, el retardante porque en lugar de reaccionar con los aniones del colorante, lo hace con el cuero fuertemente aniónico y hace la tintura más intensa. 16.4.4.7) Tintura en varias fases. Corrientemente, los cueros se recurten fuertemente hoy día con sintanes o polímeros aniónicos. Esto hace que en la superficie del cuero sean pequeñas las concentraciones de Más información/More info/Plus d'informations [email protected] - Retintura después de la acidulación del baño de tintura. 3) Tintura después de la neutralización. - Remontado después del engrase. En el tercer método, que se emplea frecuentemente en Europa, el engrase ejerce un efecto de igualación adicional sobre la tintura. El mejor efecto se obtiene cuando los engrasantes se reparten completa y 111 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero uniformemente en el cuero. A este respecto, los engrasantes sulfitados son más apropiados que los sulfatados, porque estos son más inestables y frecuentemente se depositan en la superficie del cuero, lo cual puede originar tinturas desigualadas. 16.4.4.8) Consideraciones sobre el efecto de desmontado. La influencia de los engrasantes sobre la blandura, el tacto, la resistencia al desgarro y la aptitud para el acabado se tiene, en general, muy en cuenta. Su influencia sobre la igualación sobre la tintura es un parámetro que, frecuentemente, se considera poco. En algunos engrasantes catiónicos se observa una acción desmontante muy fuerte. Unos efectos semejantes se obtienen cuando se realiza una recurtición con productos aniónicos después de la tintura. 16.4.4.9) Elección de los colorantes. La elección de los colorantes es de importancia decisiva para la igualación de las tinturas. Un colorante de buena igualación se caracteriza por el hecho de que su rendimiento colorante es lo más semejante posible sobre cueros de diferente afinidad. Esto hace que un colorante tiña en una intensidad semejante las zonas de una piel, que como se sabe tienen una diferente afinidad. Además, esto tiene que suceder en el matiz más semejante posible. En los colorantes de mala igualación se observa frecuentemente una notable divergencia de tono en los cueros de fuerte recurtición sintética. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los engrasantes pueden contener una considerable cantidad de emulsionante que, por su parte, están en condiciones de desmontar el colorante de la fibra.. Por otra parte, se debe tener en cuenta que entre los colorantes aniónicos con grupos sulfónicos y las emulsiones engrasantes también aniónicas con grupos sulfónicos pueden producirse reacciones concurrentes en cuanto a lugares de combinación. En el caso más desfavorable, el colorante se desprende otra vez del cuero y pasa de nuevo al baño. Acidulando uno de estos baños de engrase que contienen colorante, éste se puede precipitar sobre la flor de forma desigual. La acción desmontante de los engrasantes químicamente diferentes se puede observar en la siguiente tabla actuando sobre el colorante Acid Yellow 96: 16.4.4.10) Fijación. Las desigualdades tintóreas también tienen frecuentemente su causa en una fijación insuficiente de los colorantes. Los colorantes de mala fijación pueden migrar en considerable cantidad con el agua que se evapora con el secado, especialmente durante el secado al vacío, con lo cual se concentra en aquellas partes en las que se ha evaporado mucha agua. El resultado de esta migración de colorante es una notable falta de igualación de la tintura. Este tipo de desigualdad se puede evitar en gran manera con una fijación cuidadosa. Lo importante a este respecto, es un tiempo suficiente de fijación, por lo menos 45 min. con un pH de 3,53,8. Además esto puede mejorarse empleando productos auxiliares para la tintura catiónicos. Los colorantes ácidos necesitan una adición de ácido para desarrollarse. El tintorero de cueros utiliza generalmente el ácido fórmico. 112 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero En el caso de cueros de curtición vegetal, la cantidad de ácido equivale generalmente a la mitad del peso del colorante empleado (?). Tiñendo cueros curtidos al cromo se puede trabajar con mucho menos ácido. Los colorantes directos, tiñendo cueros al cromo, no requieren adición de ácido. El ácido ampliamente diluido (1:10) en agua tibia, tiene que ser agregado en dos o tres porciones por el eje hueco. También en este caso es importante que se haga llegar el ácido despacio y bien distribuido. Para obtener tinturas bien igualadas se prepara el baño de manera que sea neutro, a veces se recomienda una pequeña adición de amoníaco. Sólo entonces se puede proceder a acidificar, después que las pieles han rodado el tiempo necesario con el colorante. 16.4.4.11) Procedimiento de tintura con pigmentos. Además de una elección cuidadosa de los colorantes, también es naturalmente de gran importancia para la igualación de la tintura el procedimiento empleado. Este procedimiento trata de tintura con pigmentos con el que, mediante una combinación de colorante aniónico y pigmento disperso apropiado, se puede mejorar la solidez a la luz y la igualación de las tinturas. El colorante y el pigmento se emplean juntos en el proceso de tintura, siendo de importancia decisiva el cuidadoso ajuste del tono de ambos componentes colorantes. Sólo de esta manera se pueden obtener tinturas en el mismo tono e intensidad con un aspecto natural. También es decisiva la elección del dispersante auxiliar adecuado. La elección depende del tratamiento previo y del tipo de cuero. Lamentablemente todavía no se puede predecir que dispersante es idóneo para un determinado tipo de cuero y, por lo tanto, se debe determinar mediante ensayos previos. También se debe buscar cuidadosamente la harmonización del colorante y el pigmento, de manera que este método de tintura lleva consigo una considerable cantidad de trabajo. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 16.4.4.12) Procedimiento de tintura con productos auxiliares anfóteros. Mucho más sencillo parece otro método de tintura para la mejora considerable de la igualación de las tinturas del cuero. Para ello se pueden emplear productos auxiliares como pueden ser los de naturaleza polimérica anfótera. El empleo adecuado proporciona tonos algo más intensos en recurticiones blanqueantes. Como efecto especial se obtienen tinturas muy cubiertas con una extraordinaria ocultación de los defectos, es decir, que los daños de la flor ya no resaltan. La intensidad de este efecto depende del colorante. Las partidas que se van a teñir no deben ser demasiado grandes. Se deben trabajar en baño largo a 50-60ºC y con un tiempo de bombeo suficientemente largo. Sólo en este caso se puede tener la seguridad de que el baño se habrá agotado suficientemente antes de la adición del ácido y que éste se distribuirá de forma relativamente rápida. La ventaja más importante es que este procedimiento proporciona excelentes resultados sobre cueros recurtidos, precurtidos y engrasados de forma diferente. Por tanto, no hay que cambiar nada en la neutralización, recurtición, tintura previa y engrase corrientes en la fábrica. Después del cambio de baño se realiza una sobretintura con el mismo colorante que ha sido empleado ya para la tintura previa. Con este método de trabajo se obtienen tinturas cubiertas y llenas con una excelente igualación. 16.4.5)Matizado de la tintura. Al matizar es necesario conocer la influencia recíproca que pueden tener los colores entre sí. Los vértices del triángulo están ocupados por los colores verdaderamente simples del espectro: Amarillo, rojo y azul. En los lados del triangulo se encuentran aquellos tonos que resultan de las mezclas de dos colores simples, por ejemplo el anaranjado viene del amarillo y del rojo; escarlata de mucho rojo y poco 113 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero amarillo. Los colores complementarios, es decir, los tonos que se complementan mutuamente para dar un color negro, están situados exactamente en los lados opuestos del triángulo. Si partimos del escarlata y, pasando por el centro del triángulo, nos vamos al lado opuesto, nos encontramos con el verde azulado. Escarlata y verde azulado se complementan para dar negro. El negro está representado en el triángulo central. Antes de entrar en detalles, hay que considerar algunas circunstancias que dificultan el matizado como por ejemplo el hecho de que la moda se crea en el sector textil, y las primeras muestras de colores de moda nos llegan siempre a la mano como pequeñas muestras textiles. En el tercio inferior derecho, están situados los tonos pardos. Se debe resaltar que no hay ningún colorante que de colores espectrales puros. Todos los colorantes dan en el cuero tonos que se hallan en el interior del triángulo y no en sus límites Somos conscientes de que no es posible alcanzar en el cuero la pureza y claridad del matiz que tiene la muestra textil. Por eso nuestra primera tarea es traducir a la escala cromática del cuero lo que es posible o alcanzable. De esta manera reduciremos esfuerzos y tiempo necesarios para alcanzar sólo lo que con nuestros medios somos capaces. 16.4.5.1) Generalidades. Hemos de ser conscientes que la estructura de nuestra superficie de trabajo y efecto de brillo de la misma influyen esencialmente en la remisión, o sea, en la reflexión parcial de la luz irradiada, y con la misma coloración, la intensidad del color y la claridad del matiz. El matizado comprende dos procesos técnicos de la tintura del cuero: En definitiva nos encontramos con el problema de transmitir el matiz fuertemente remitente de un tejido sintético al matiz de un ante o nubuck que, ópticamente, se caracteriza por la absorción de una parte de la luz irradiada. Al contrario, también resulta difícil transmitir el tono mate de un tejido de lana al matiz fuertemente remitente de un cuero de cabritilla de anilina y abrillantado a máquina. - La reproducción de un tono según el original - La corrección de una tintura durante o al finalizar la tintura en el bombo de tintura. En ambos casos se nos presentan notables dificultades, pero sin duda alguna, este difícil cometido puede facilitarse notablemente cuando se tengan siempre presentes determinados factores influyentes y se utilizan medios que representan de forma sistemática y clara las experiencias del arte del matizado. Con el estudio de los triángulos cromáticos se puede ofrecer al tintorero práctico uno de estos medios auxiliares susceptibles de simplificar el trabajo. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Otro motivo que ha impedido que los métodos de medida ópticos de luz racional hayan encontrado poca aceptación en la tintura del cuero, en comparación con el sector textil, radica en la uniformidad tintórea mucho más reducida del cuero, p. ej., entre crupones y faldas. Todas las particularidades descritas están vinculadas a la naturaleza del cuero, contra ellas no puede aducirse ningún argumento teórico o práctico. Es de conocimiento general que existen diferencias, en cuanto a la composición de los 114 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero colores, entre la luz que emite el sol en un día despejado y la que nos llega de un cielo cubierto. La luz de la tarde contiene generalmente más rayos amarillos que la del mediodía, en la que predomina el azul. La composición espectral puede cambiar completamente en unas horas dentro del mismo día. Sin embargo, muchos técnicos en tintura desconocen la magnitud de estas diferencias y se sorprenden de que una partida matizada por la mañana difiera mucho de la matizada por la tarde. 16.4.5.2) Influencia tintórea del cuero. Para el brillo de una tintura, cuanto más blancas y limpias lleguen las pieles en tripa después de los trabajos de ribera, más clara resultará la piel después de la curtición y tanto más fácil será lograr tinturas igualadas t limpias. Para esto, en la ribera, trabajaremos con humectantes, a menudo se realiza un desengrase de las pieles entripa, aunque también, el clásico pelambre de cal blanca, de uno o dos días de duración, es un modo acreditado para alcanzar la necesitada limpieza de las pieles en tripa para los cueros anilina. Casi todos los cueros para empeine son hoy día curtidos al cromo. Al parecer, no se conoce lo suficiente en que alta medida el matiz verdoso de la curtición al cromo repercute de tal modo colorísticamente que los tonos de alto brillo se alcanzan muy difícilmente en la escala cromatográfica de los empeines. Lo que está claro es que trabajando con sales de circonio o aluminio se consiguen cueros prácticamente blancos frente a los tonos verdosos de la curtición con sales de cromo. El aumento de brillo e intensidad de las tinturas sobre este cuero blanco frente al cuero verdoso es un hecho. Con el fin de acercarnos más al blanco desde la curtición con sales de cromo, se han hecho pruebas de enmascaramiento con acetato dando pieles más claras y azuladas. Con curticiones mixtas cromo/sintan y evitando una basificación agresiva. Todo esto corrige algo el matiz verdoso pero, lógicamente, sólo en parte. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 16.4.5.3) La influencia de la neutralización en la tintura. No cabe duda de que cualquier proceso, según se realice, incide positiva o negativamente en la consecución de una buena tintura. El neutralizado no es una excepción, y no solamente en lo que concierne a la igualdad y reproducibilidad del tono de una partida a otra sino también en lo que concierne a intensidad de color y matiz. En este apartado se manifiesta que, en el curso de la tintura del cuero, este no forma una estructura superficial regular como la mayoría de los materiales textiles sino que presenta una estructura bastante especial. Esto origina que con una cantidad de colorante igual y cuando tiene lugar una coloración diferente en el corte, una intensidad de color, en parte muy diferente, circunstancia que puede atribuirse, en muchos casos, a las diferencias en la dosificación y a la duración de la neutralización. Así pues, una de las premisas que debemos marcar para empezar a mejorar una tintura es una exactitud extrema en la reproducción de este proceso de trabajo. De igual manera, y considerando como dado el rigor en el proceso de trabajo, otro de los condicionantes que nos encontramos es el tipo de producto que utilicemos para efectuar este proceso de neutralización. Dependiendo del tipo de producto a utilizar, nos encontramos con dos hechos que influyen decisivamente en el proceso: la intensidad del color y el matiz. Según trabajos realizados se observa que el matiz varía dependiendo del tipo de colorantes que estemos utilizando; desviación al amarillo, al rojo,... Pero lo que sí que se reproduce en cada ensayo que se realiza es la variación de intensidad y podemos confirmar que, considerando como 100% el valor de la intensidad de un cuero sin neutralizar, la intensidad con los siguientes productos varía como se ve en la tabla de la izquierda. Lo cual, saliéndonos un poco del tema que tratamos, nos debería hacer pensar en si no merecería la pena trabajar un poquito en optimizar nuestros procesos de neutralizado con el fin de ahorrar algo de colorante en las tinturas posteriores. 115 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Cuero sin neutralizar Acetato sódico Formiato sódico Sulfito sódico Bicarbonato sódico Polifosfato sódico 100 % 102 % 100 % 90 % 83 % 65 % 16.4.5.4) La influencia de la recurtición. Que duda cabe que la recurtición tiene una influencia marcada en el resultado posterior de la tintura hasta el punto de que una piel curtida al cromo se podría colocar en una escala que fuera desde la limpieza y ligero blanqueo que para la tintura pueden aportar determinados sintéticos y otros curtientes minerales hasta la variación de matiz y apagamiento de viveza que aportan los extractos vegetales. distintos colorantes. Mientras que en pieles puro cromo la reactividad de la superficie da lugar a una fijación enérgica de la mezcla de colorantes, en una piel recurtida con sintéticos o extractos, la disminución de reactividad superficial, hace que aumente el poder de penetración pero, en determinados casos, esta puede ocurrir de forma selectiva dejando penetrar a unos colorantes más que a otros. Por este motivo, cuando trabajamos con varios colores dentro de una misma tintura, debemos procurar que estos sean de un poder de penetración lo más parecido posible. Esta idea va relacionada con la utilización en determinados casos de colorantes oscurecedores u opacificadores dentro del matizados de una tintura determinada. Debemos procurar, por tanto, que este colorante también tenga un buen poder de penetración con el fin de que su distribución sea lo más homogénea posible y no quede en la superficie mientras el resto de lo colorantes se van hacia el interior de la piel. Otro factor importante es la incidencia que la recurtición tiene frente a los colorantes propiamente dichos; estos sintéticos, extractos y demás recurtientes aniónicos ayudan, bajando la reactividad de la superficie, a penetrar, en mayor o menor medida, a los 16.4.5.5) Efectos de las condiciones de tinturas. Elevada cantidad de colorante Poco volumen de baño de tintura Baja temperatura pH alto Débil acidulación Larga duración de tintura Fuerte enmascaramiento Fuerte recurtición Productos auxiliares aniónicos Alto número de revoluciones Bombo alto Menor cantidad de colorante Mayor volumen de baño de tintura Alta temperatura pH bajo Fuerte acidulación Corta duración de tintura Débil enmascaramiento Débil recurtición Productos auxiliares catiónicos Bajo número de revoluciones Bombo ancho Como consideración fundamental para una realización correcta de la tintura tenemos la regulación de la astringencia de los colorantes la cual puede ser reducida y por tanto retrasada la fijación de los colorantes. frecuentemente con deterioro de la igualación. Hay factores como la constancia de la temperatura o las condiciones del bombo sin las cuales no se podrá garantizar la uniformidad de la tintura en gran número de partidas. Los factores de la columna de la izquierda reducen dicha astringencia. La columna de la derecha indica los factores que pueden aumentar la fijación de los colorantes y ayudan a conseguir tonos más llenos aunque Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Otro factor de influencia muy importante y no recogido en las columnas anteriores es la "antigüedad" de la curtición donde una diferencia en el tiempo de este proceso pone 116 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero de manifiesto deficiencias según que unas pieles estén curtidas y, a continuación tintadas o bien que tengan varios días de reposo. Tras un reposo más o menos prolongado, la formación de estrías, las diferencias en la uniformidad y el viraje del matiz se hacen evidentes frente a las pieles tintadas inmediatamente después de la curtición. hay recurtientes, engrasantes y colorantes que todavía no han sido totalmente fijados y, en muchos casos, pueden sufrir desplazamientos provocando desigualdades muy importantes. En este tipo de secado, si es posible debiéramos de utilizar colorantes con buen poder de fijación como son los de complejo metálico 1:2. 16.4.5.6) Influencia del engrase. 16.4.6)Fijación del colorante. Es sabido que las tinturas pueden ser aclaradas por la influencia del engrase y que los engrases muy superficiales pueden intensificar la plenitud y el brillo de las mismas. Un factor que influye poderosamente en la fijación de un engrasante es la temperatura. Este factor frecuentemente es el motivo de las diferencias de tono de una partida a otra. Las desigualdades tintóreas tienen también frecuentemente su causa en una fijación insuficiente de los colorantes. 16.4.5.7) Influencia del secado. La tintura no debe darse por terminada a la salida del bombo, ya que el colorante puede seguir migrando durante el secado y en este punto, los colorantes con más poder de igualación y, por tanto, con menos astringencia, son los que más expuestos están al cambio de lugar durante el secado. Debido a su estructura suelta, las faldas retienen más agua que el crupón compacto. Además, al colgar las pieles y también al pegarlas, se acumula gran cantidad de agua en la parte inferior de las mismas. Esta diferencia de humedad hace que el secado no sea uniforme en las distintas partes de la piel. La fuerte difusión del ácido procedente de las faldas durante la tintura y el diferente secado son las causas principales de la falta de uniformidad dentro de la piel. En cueros plena flor, lo que se intenta es conseguir una rápida extracción de agua a elevada temperatura y fuerte cambio de aire pero debido al tacto que queremos conseguir, esto no siempre es posible. Según esto lo que debemos hacer es tratar de que la temperatura de secado, la humedad del aire y la ventilación de la piel permanezcan constantes a lo largo del proceso de secado. En el caso particular del secadero de vacío, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los colorantes de mala fijación pueden migrar en considerable cantidad con el agua que se evapora con el secado, especialmente durante el secado al vacío, con lo cual se concentran en aquellas partes donde se ha evaporado mucha agua. Lo importante a este respecto es un tiempo suficiente de fijación, mínimo de 45 min. con un pH entre 3,5 y 3,8. Además esto puede mejorarse empleando productos auxiliares para la tintura catiónicos. La adición del ácido ha de ser en etapas para no fijar rápido el color a la superficie y rodar el tiempo suficiente. Hay colorantes (sobre todo algunos negros) que precisan bastante ácido y tiempo para fijarse bien. Hay que fijar bien en beneficio de las solideces. En el caso de fijar con auxiliares catiónicos esta fijación ha de hacerse en baño nuevo y bien limpio antes de adicionar el auxiliar. En el peor de los casos se podría hacer la fijación en el mismo baño si este está bien agotado de colorante y sin grasa. 16.4.7)Relación ácido/colorante. Es falso que a una cantidad de color le corresponda la mitad de ácido. Hay colorantes que al disolverlos quedan a pH = 3 y otros a pH = 9 con lo cual esta mitad de ácido actuará de diferente manera. Un factor que influye es la solubilidad. Determinadas casas fabricantes de colorantes están cambiando el sistema de secado de los colorantes y están elaborando una lista para ver que cantidades 117 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero de ácido corresponden a cada cantidad de un tipo determinado de colorante. En la práctica, como hemos dicho, la fijación se hace a pH 3,5-3,8 y depende del espesor del cuero y de como se hizo el neutralizado y del amoniaco (si se ha utilizado para atravesar). También dependerá del tono del colorante. El ácido fórmico puede tamponar el pH del baño pero con él llegamos a pH = 3,2 y esto ya va bien. 16.4.8)Influencias que los trabajos en húmedo ejercen sobre el cuero en relación con la tintura. La ribera influye de dos maneras diferentes en la piel. - Eliminando substancias nocivas para la buena tintura. - Modificando su reactividad. Si la materia prima de que partimos es, por naturaleza, tan irregular, es a toda luz evidente que los procesos a que esta se somete se conceda peculiarísima atención a conseguir la mayor homogeneización posible. De igual manera, si esta ribera está mal hecha, puede añadir nuevas irregularidades a la piel que perjudicarían para la obtención de una tintura en condiciones. En cuanto a la reactividad de la piel en bruto, se puede decir que esta posee una reactividad propia frente a los colorantes que viene determinada en primer lugar por la cantidad de aminoácidos ionizables. Las fuerzas iónicas a las que dan lugar, actúan a mayor distancia que las fuerzas que emanan de la capacidad de formación de dipolos, puentes de hidrógeno o enlaces hidrófobos. Por esto, las fuerzas iónicas son las primeras en manifestarse aunque no necesariamente las más intensas. Puesto que son las fuerzas iónicas las primeras en determinar la reacción de los colorantes con la piel, el mecanismo de esta reacción se regirá, en primer lugar, por el Punto Isoeléctrico de la misma y el valor de pH, según las reglas de todos conocidas. Pero esta piel en bruto es sólo la materia prima del substrato que luego teñiremos. 16.4.8.1) Remojo y pelambre. No cabe duda de que el remojo ha de ser perfecto. La pregunta es si los pelambres rápidos actuales son compatibles con las tinturas igualadas. El pelambre modifica la reactividad de la piel. Por una parte se liberan aquellos grupos carboxílicos de la proteína que no se hallaban libres, sino unidos con amoniaco en forma de amida. Se produce un relajamiento fibroso de la estructura de la piel. En conjunto, se produce una variación del punto isoeléctrico y la aparición de más grupos reactivos. También se confirma que la capacidad de fijación de los colorantes por parte de la piel, aumenta hasta un cierto punto, con un calero prolongado. La relajación de la estructura de la piel es un componente de la afinidad final del cuero hacia los colorantes, es decir, que la piel se tiñe tanto mejor, más intensa y más igualada cuanto mayor es el tiempo que se somete al efecto de un calero de cal. Otra de las causas de esta mejoría es el efecto de limpieza que se produce en el apelambrado ya que se eliminan substancias que obstaculizan el acceso de los colorantes a la fibra. Si se desea teñir bien, es preferible un apelambrado más largo pero con menos turgencia que un apelambrado corto y más turgente. Ya el remojo como preparación para el pelambre reviste una gran importancia; especialmente hoy día que el remojo breve se está convirtiendo o ya se ha convertido en un componente esencial de los trabajos de ribera económicos. Hay que tener en cuenta el contenido en grasa muy elevado de las pieles en bruto mediante la adición de humectantes. Productos no iónicos que emulsionen la grasa natural, favorece y acelera la apertura de la piel. Si bien el poder reactivo del colágeno o de las fibras de la piel no es determinado para la tintura tan sólo por el pelambre, este proceso es importante para el aflojamiento de la estructura fibrilar. En esto la ribera juega un papel primordial. Nuestras variables son: Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 118 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Gracias al pelambre, aumenta la afinidad de los haces de fibras y de cada una de ellas frente a los curtientes minerales. Pero para la tintura es igualmente importante la eliminación mecánica de los restos de epidermis, a menudo, ricos en pigmentos, folículos pilosos, glándulas sebáceas y sudoríparas, así como la eliminación de la grasa de la piel, transformada por dicha operación en jabones de cal. Para el caso especial de cueros esmerilados, la recurtición y el desengrase están tomando más importancia de la habitual debido a que ya no se hacen repelambres con cal proceso que favorece el aflojamiento de las zonas de la piel de estructura muy compacta y, por tanto, la uniformidad del esmerilado y el tacto regular, elástico y suave de los cueros. De esencial importancia para el subsiguiente proceso de tintura es indudablemente el correcto proceso de calero y pelambre. Las pieles bien trabajadas en ribera dan siempre tinturas más iguales y uniformes. Utilizando la misma composición de materias colorantes, el tono del tinte de las pieles con prolongado pelambre y calero salen más igualadas y más claro, mientras que con un pelambre-calero cortos, el tono del tinte es más oscuro y menos igualado. Una adición supletoria al caldo de pelambre favorece la capacidad tintórea del cuero, y un resultado aún más favorable en este sentido se obtiene mediante un calero posterior a base de cal pura. Por regla general, las pieles depiladas sólo con sulfuro de sodio tienen deficiente capacidad tintórea. Sin embargo, por interesantes que sean estos conceptos, en muchos casos no se puede hacer uso de los mismos a voluntad y discreción. La realidad es que el curtidor no tiene que producir cueros fácilmente teñibles. Los cueros destinados a un acabado tipo "anilina", es decir, que se acaban con nada o poco pigmento, deberían ser siempre sometidos a un calero posterior de cal pura durante uno o dos días. Cuando se trata de pieles para guantería, que requieren especial suavidad y flexibilidad, este tratamiento tiene que durar, en cambio, varios días, según la clase de piel y genero que Más información/More info/Plus d'informations [email protected] se quiere conseguir. Hay que tener en cuenta que durante la operación de calero, las pieles deben estar bien cubiertas, salvo en los casos en que este proceso se hace en bombo, ya que entonces la mercancía se mueve y queda, además, al abrigo del aire. Debe considerarse una falta grave cuando las pieles en tripa, que deben posteriormente teñirse, se dejan en el suelo o en el carro, después de las operaciones de pelambre y calero. Las pieles deben de ser lavadas y puestas en agua inmediatamente después del calero. Conviene añadir a dicha agua algo de caldo del calero o de lechada de cal para paliar la eventual dureza del agua. Siempre y cuando se consideren estas reglas, pueden ser ampliamente evitadas las llamadas "sombras de cal" o "manchas de aceite". Estas manchas se presentan ya durante el curtido si este se efectúa con curtientes vegetales. Amida.- Función orgánica que resulta de sustituir los átomos de hidrógeno del amoniaco o de las aminas por restos ácidos, pudiéndose interpretar también como derivados de los ácidos en los que el hidroxilo ha sido sustituido por un radical amino o un derivado de este; su fórmula general es RCO·NH2. También reciben este nombre los compuestos inorgánicos en los que un átomo de hidrógeno del amoniaco se ha sustituido por un metal como la amida de sodio NH2 Na. 16.4.8.2) Desencalado. Las pieles que se deban teñir conviene que sean perfectamente desencaladas y, de ser posible darles hierro de flor antes o después del rendido ya que los residuos de grasa natural o de pelo deben ser siempre eliminadas en lo posible, lo que mejora las facultades tintóreas del cuero. 16.4.8.3) Rendido. Las características de la piel hacia la consecución de una buena tintura pasan por hacer un rendido intenso. Pero por razones económicas y técnicas de otra índole no se puede abusar de este proceso. 119 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.4.8.4) Desengrase. Aumenta la igualación y la penetración del colorante. Este proceso de trabajo iguala las diferencias estructurales entre materiales de distinta procedencia. Este proceso favorece en la posterior tintura la igualación, la penetración del colorante y las solideces mientras que actúa desfavorablemente sobre el brillo posterior. En la fase acuosa, sólo puede desmontarse con emulsionantes un 20% de la grasa natural, pero la distribución de la grasa remanente en el cuero es mucho más uniforme que en los cueros no tratados de esta forma. Y precisamente esta uniformidad es la que garantiza un poder de absorción regular de las fibras en todos los procesos siguientes y representa una condición esencial para la igualación de la recurtición y de la tintura. El desengrase es particularmente importante para igualar las diferencias existentes entre serrajes de distinta procedencia. No es tan sólo la grasa introducida en el cuero durante el engrase sino también, y en mayor escala, la grasa natural de las pieles, la que puede causar grandes dificultades al tintorero de cueros. La grasa natural de la piel está distribuida por encima o por dentro de la piel de una manera harto desigual. Esto es, por lo tanto, especialmente perjudicial y peligroso para la igualación de los cueros que se deban teñir. Por este motivo es necesario desengrasar las pieles en tripa o bien después del curtido, las pieles que deban ser acabadas al tipo "anilina". Esto va referido a las pieles de cordero pero también a las de cabra. Las pieles de cabra destinadas a artículos "velour" deberían ser siempre desengrasadas. En ciertos artículos de piel vacuna, la capacidad colorística de las pieles puede ser mejorada tratando las pieles, antes del curtido, con alguno de los productos del mercado de efectos desengrasantes o detergentes. Hay que tener en cuenta que la grasa de las pieles acarrea muchos más inconvenientes en el caso del curtido al cromo que en el caso del curtido al vegetal. 16.4.8.5) Curtición. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Influye mucho en la tintura de dos maneras diferentes: - Aportando un color propio al substrato y - Modificando la reactividad. El color propio del substrato puede dificultar o impedir la obtención de ciertos tonos brillantes, pastel o muy puros sobre determinadas curticiones (vegetal, por ejemplo). Incluso el color propio de la curtición al cromo impone limitaciones. En cuanto a la reactividad, es conocida la capacidad distinta de fijar colorantes de las distintas curticiones (cromo, aluminio, circonio, vegetal, sintética, aldehído) y el efecto de numerosas variables, como ocurre con el cuero al cromo cuya reactividad disminuye tanto más cuanto más largo tiempo se conserva la piel entre la curtición y el momento de la tintura. En la curtición mineral se adicionan al colágeno sales de cromo básicas, cuyos átomos metálicos son de carga positiva y ofrecen numerosas posibilidades de enlace, de valencia secundaria, a los colorantes y curtientes aniónicos. Así se explica porqué en la recurtición el contenido en óxido de cromo del cuero a teñir influye decisivamente en la afinidad de éste y, por tanto, en la afinidad de la tintura. Más cromo significa también tinturas más intensas. La fuerte reactividad del cuero al cromo no neutralizado frente a todas las substancias aniónicas, o sea también frente a los colorantes, se debe a la carga iónica que resulta por adición de las sales de cromo básicas. El cuero de curtición fuertemente enmascarada muestra menos afinidad. La carga de la superficie del cuero da otra explicación de la afinidad. El desplazamiento del "punto isoeléctrico" es un desplazamiento de los límites de reacción del cuero curtido. Como el colágeno es un polielectrolito con grupos carboxilo o amino, aniónicos y catiónicos, de distinta concentración, estos grupos pueden ser activados o desactivados alterando el valor del pH. Pero con un determinado pH las cargas negativas y 120 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero positivas están completamente equilibradas, es decir, el cuero es eléctricamente neutro y, por tanto, iónicamente inactivo. Este pH se denomina "punto isoeléctrico". El cuero presenta una textura fibrosa y densa de un grueso considerable; Así pues, puede ser teñida su superficie o bien el colorante puede penetrar más o menos profundamente o por completo. La piel al cromo posee propiedades tintóreas muy especiales a causa de su extraordinaria capacidad de coordinación. Por esto, pequeñas diferencias entre colorantes, en cuanto a su capacidad de coordinación, aparecen fuertemente marcadas. En las pieles curtidas al cromo suelen manifestarse a veces de manera muy molesta un tipo de manchas de tono azul verdoso que no pueden ser cubiertas por ninguna materia colorante.. Se producen cuando por un descuido, se deja afluir demasiado rápidamente al bombo la solución de materia basificante.. Sucede, a veces, que este tipo de manchas se presenta con solamente lavar el cuero y, por cierto, sobre todo en las partes blandas de la piel. Cuando se presentan estos casos puede suponerse que el curtido o el licor curtiente, se había preparado demasiado básico o basificado en exceso. Por medio de la hidrólisis se forma hidróxido de cromo, que ejerce sobre la tintura una influencia en extremo desfavorable. Durante la permanencia de las pieles en caldos curtientes fuertemente básicos, se producen precipitados de cromo, los cuales aparecen después en el cuero acabado en forma de sombras oscuras. Para evitar este inconveniente es aconsejable dejar los cueros por la noche en un baño que no esté totalmente basificado; añadiendo las cantidades necesarias de basificante para terminar el proceso al día siguiente. Los curtientes de cromo empleados no tienen generalmente influencia sobre las cualidades tintóreas del cuero. Por regla general, se puede sostener el criterio de que los cueros curtidos con alumbre se tiñen mejor. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Tienen que observarse también muchas precauciones durante el curtido al vegetal o con las curticiones acabadas. A menudo sucede que los cueros, una vez acabado el curtido, continúan echados al suelo o mal apilados durante bastante tiempo; esto debe evitarse y deben desplegarse las pieles para evitar que en los pliegues queden taninos, lo que luego ocasiona manchas y desigualdades. También hay que tener cuidado en la curtición vegetal o combinada, que los cueros no entren en contacto con álcalis ni con hierro. Por lo tanto hay que cuidar del estado y material de los caballetes y carretillas utilizados en las tenerías. Las cualidades tintóreas de las materias curtientes vegetales comúnmente utilizadas son muy diversas. Sobre este particular hay que considerar el zumaque o sus extractos los que dan cueros más fácilmente teñibles. Aún hoy día se suelen tratar con zumaque antes de la tintura, cueros al vegetal que deban acabarse tipo "anilina", es decir, que no han de ser posteriormente cubiertos con aprestos. Conviene hacer esta operación en caliente y alrededor de los 55ºC. Cualidades análogas al zumaque las tiene el gambier, y hay también que tener en cuenta que el gambier en bloque o de plantación da mejor resultado que el gambier en cubitos. Los extractos fuertemente sulfitados, empleados solos, no dan buenos resultados en lo que a coloración se refiere.. Con frecuencia también surgen dificultades por el empleo de curtientes que tiendan a formar lodos. La corteza de roble y su extracto tienen tendencia a formar posos y tales residuos pueden dificultar el proceso de tintura. Los curtientes sintéticos muestran igualmente grandes diferencias en lo que a tintura se refiere. En este grupo de curtientes tenemos los que proporcionan pieles fácilmente teñibles y otros difícilmente teñibles. Una de la s desventajas de los curtientes sintéticos es que casi siempre dan matices de color más claro que lo ordinario. No obstante, existe hoy un buen número de curtientes 121 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero sintéticos de efectos marcadamente igualadores y que no determinan ninguna disminución en la intensidad de las tinturas. Los cueros que posteriormente deben ser teñidos no deberían ser recurtidos en baños turbios o fangosos. No se puede evitar que el lodo se deposite sobre la flor y posteriormente cause dificultades en la tintura. Una adición de un curtiente sintético debidamente elegido es capaz de clarificar convenientemente los extractos vegetales empleados, lo que luego tiene una influencia favorable en la tintura. Para que la operación de teñido se desarrolle favorablemente es imprescindible lavar y enjuagar intensivamente las pieles después de haber terminado la curtición. Las materias curtientes y las sales no ligadas con el cuero deben ser eliminadas por completo. Cuando se trate cuero al cromo es siempre conveniente lavar las pieles a fondo después de haberlas neutralizado. No conviene dejar las pieles por la noche en el baño de neutralizado ya que de lo contrario pueden registrarse tinturas "barradas" más o menos intensamente. 16.4.8.6) Operaciones mecánicas. Para la consecución de una buena tintura se llega a la conclusión de que un dividido en tripa favorece más que uno en azul ya que con aquel, las venas se marcan menos y los curtientes están mejor distribuidos. Para no perjudicar la uniformidad del afelpado, en el caso de serrajes gruesos, se recomienda rebajarlos hasta el grosor deseado desde el lado carne. Para ello hay que cortar las venas existentes, a fin de que no se marquen en el lado aterciopelado del cuero terminado. Para mejorar la uniformidad y la blandura de la felpa, debería rebajarse después toda la superficie, por lo menos 0,1 a 0,2 mm; Esto debe hacerse desde el lado serrado (lado de terciopelo). Un grosor regular por toda la superficie es decisivo para alcanzar más tarde un esmerilado igual. En el caso del ante para vestuario es ventajoso rebajar por el lado del velour ya que, en caso contrario, se reduce la resistencia al desgarre. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] El rebajado hasta el grueso definitivo debe efectuarse en varias operaciones, a fin de que no se "quemen" las fibras y se mantenga su elasticidad. Al final del proceso debería rebajarse aún 0,1 mm. por toda la superficie con objeto de alcanzar un terciopelo óptimo. El contenido de humedad del serraje juega un papel decisivo en el rebajado. Los serrajes rebajados en estado demasiado húmedo o demasiado seco presentan diferentes espesores en el cuero terminado. En muchos casos, en cueros superdelgados, por ejemplo, puede ser conveniente también un rebajado en seco o serrado. Trabajos mecánicos como el descarnado, rebajado, ablandado, etc., pueden tener gran influencia sobre el resultado de los cueros teñidos. Anteriormente, cuando la técnica de acabados no estaba tan desarrollada como ahora, se atribuía gran importancia a un descarnado impecable. Se comprende fácilmente que cada falta o descuido en la operación del descarnado se refleje luego en los trabajos de acabado. En el caso de cueros velours, un adecuado esmerilado es condición previa para la obtención de un genero que pueda competir en el mercado. Los defectos en este sentido siempre implican desigualdad en la tintura. En las fábricas de cuero velour se debe de comprobar el intachable afelpado antes de la tintura. En el teñido de las pieles en flor vacunas se comete con frecuencia el error de dejar la mercancía almacenada una vez rebajada, tardando en llevarla al neutralizado y teñido. En este caso se efectúa un secado parcial y los cueros curtidos al cromo combinados siempre se tiñen mal; en esas partidas se tiende fácilmente a obtener pieles manchadas; con ciertos colorantes son generalmente los flancos o faldas que se apartan del tono normal del color y denotan que los cueros se habían secado parcialmente. Si se almacenan demasiado tiempo los cueros rebajados pueden ser atacados más fácilmente por el moho, lo que también tiene influencia en el estado del teñido. 122 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.4.8.7) Neutralización. La carga de la superficie de un cuero al cromo húmedo con un pH de 3-4 es, como ya se dijo, fuertemente positiva o catiónica. Para reducir esta afinidad demasiado alta, es decir, para reducir la tendencia a la fijación de colorantes aniónicos, el cuero al cromo es neutralizado o, mejor dicho, "desacidificado" con aniones complejoactivos. El punto isoeléctrico se reduce de aprox. pH 7 a aprox. pH 5 (análogamente al colágeno de las pieles en tripa). Ya se ha hablado muchas veces de la influencia que el tipo de neutralizante y la duración de la neutralización ejercen en el resultado de una tintura, y ello no sólo por lo que concierne a la igualación y a la reproducibilidad de la tonalidad en una partida y otra, sino también en lo que se refiere a la intensidad de color y al matiz. A este respecto es ciertamente importante el hecho de que el cuero no sólo presenta una superficie, sino que también tiene profundidad. La distinta penetración del colorante se debe, en muchos casos, a diferencias en la dosificación o duración de la neutralización. En comparación con el cuero al cromo no neutralizado, mediciones fotoeléctricas han revelado perdidas de intensidad de color del 15 al 50%. Las perdidas más altas resultan con el polifosfato sódico al que siguen el bicarbonato sódico y el sulfito sódico; en cambio en el caso del formiato cálcico o de sodio y del acetato sódico se registran aproximadamente las mismas intensidades de color que en el cuero sin neutralizar. Además se observa que los tres primeros neutralizantes mencionados alteran el color hacia el amarillo mientras que el formiato de calcio y el acetato sódico apenas influyen en la tonalidad. Frente a otros colorantes distintos a los utilizados anteriormente con los mismos neutralizantes el viraje ha sido hacia el rojo con lo cual se confirma que cada colorante reacciona de diferente manera frente a los distintos neutralizantes. El comportamiento del colorante no se deduce de su composición.. Hacer observar también que la selección cuidadosa del neutralizante apropiado y los Más información/More info/Plus d'informations [email protected] procesos de recurtición y engrase pueden influir, y a menudo decisivamente, en los costos de la tintura, de tal forma que el colorante aparentemente más barato puede resultar relativamente caro. Siendo más precisos, podemos decir que según el tipo de neutralizante, podemos conseguir determinadas características sobre la piel con respecto a la tintura posterior que hay que considerar, a saber: - Igualación de la tintura: Con buen poder igualador podemos considerar al bicarbonato cálcico, al acetato sódico y el polifosfato sódico. - Poder cubriente: Buenos neutralizantes para conseguir esta característica son los formiato cálcico y acetato sódico. - Brillo: De igual manera si lo que buscamos son tinturas brillantes mejor neutralizar con formiato cálcico y/o acetato sódico. - Penetración del colorante: Buenos neutralizantes son el bicarbonato sódico y el polifosfato sódico. - Solideces: Se recomienda utilizar sobre todos los formiato cálcico y acetato sódico. La penetración e igualación de la tintura, la reproducibilidad del tono de piel a piel y de una partida a otra y la blandura de los cueros dependen del tipo de neutralizante empleado, del valor del pH y de la duración de la neutralización. Par lograr óptimos resultados el pH debería estar situado entre 6 y 7. También una determinada intensidad o profundidad del tinte puede alcanzarse regulando debidamente el proceso de neutralización. Peor esto exige que en procesos posteriores se trabaje en condiciones 123 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero muy constantes. Neutralizantes corrientes para cueros ante son el bicarbonato sódico, el bicarbonato amónico y los formiatos cálcico y sódico. La adición previa de formiato cálcico o de sodio permite en comparación con la aplicación combinada de formiato de calcio o sodio y bicarbonato sódico, una neutralización más rápida y profunda. La utilización de recurtientes sintéticos neutros se suelen agregar también previamente pero, debido a que aclaran el color, no se emplean para toda clase de cueros ante. Tampoco cuando los serrajes se someten a un secado intermedio, ya que los cueros han de servir para toda clase de tinturas, es decir, no puede realizarse un tratamiento especial para colores claros. 16.4.8.8) Recurtición. La recurtición mineral mejora el brillo y el esmerilado. La recurtición debería conducir a una piel con: - Tacto lleno. - Plenitud (cuerpo). - Esmerilado (largo o corto). - Tintura buena y brillante. Con productos del tipo recurtientes de aluminio/cromo, tal y como comentamos anteriormente, se alcanza una densificación y compactación de las fibras que mejora las condiciones de esmerilado de los cueros (esmerilado más corto). Además mediante este tipo de curtientes aumenta el contenido de blanco del cuero y, en comparación con otros recurtientes normalmente usados, resultan tinturas más limpias y brillantes. Si nos encontramos con serrajes más compactos, la recurtición se puede realizar mezclando cromo y el tipo de recurtiente mencionado puesto en el bombo 30 min. después de la adición del cromo y así conseguimos también mejorar el blanco de los cueros. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Los curtientes mixtos cromo-sintán pueden emplearse también con buenos resultados para la recurtición de serrajes, pero las tinturas resultan menos brillantes que en los cueros recurtidos con curtientes de cromo o de complejos mixtos de cromo aluminio. Además los sistemas mixtos de cromo/curtiente sintético proporcionan un tacto seco que puede eliminarse mediante el engrase. Diversos productos, tales como curtientes vegetales, curtientes sintéticos, extractos de palos tintóreos, se emplean con frecuencia en el teñido del cuero. Todos tienen más o menos un efecto igualante y al mismo tiempo rellenante. El matiz del tinte queda casi siempre más o menos atenuado. El matiz del tinte es más intenso cuando el curtiente (natural o sintético) es empleado antes del colorante, pero por regla general es conveniente aplicar el curtiente después de la materia colorante. En la tintura en negro, el extracto de Campeche o hematina, por lo tanto, tiene que ser siempre añadido después de la adición del colorante negro para el cuero al cromo. La adición de curtientes naturales, sintéticos o extractos de palos tintóreos hace la flor del cuero más absorbente. Los aprestos y lustres se adhieren así más fácilmente y el cuero pasa mejor a la máquina de abrillantar. No obstante, se debe vigilar estrechamente el efecto de tales productos, ya que si por una parte aportan ventajas, al no ser bien dosificados pueden acarrear consecuencias perjudiciales. Cuando se trate de obtener matices claros, o pastel, es desde luego más conveniente el trabajar con un adecuado curtiente sintético que se agrega generalmente al principio de la tintura o junto con el material colorante. La tintura de cueros de curtición combinada causa frecuentemente no pocas dificultades. Estos inconvenientes tienen indudablemente relación con el hecho de que, tratándose de un curtido doble, los grupos capaces de absorción están, en esta clase de cueros, ampliamente ligados recíprocamente. Puede explicarse así la deficiente capacidad de absorción de tales cueros para los colorantes ácidos. 124 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Los mejores resultados sobre cueros de curtido combinado se alcanzan utilizando colorantes monoazoicos, cuya serie es sobradamente conocida. Para teñir tonos oscuros y saturados, no se puede prescindir en ciertos casos de utilizar colorantes básicos. En estos casos, se puede aplicar una tintura de fondo con colorante ácido y a continuación remontar con un colorante básico. El colorante ácido sirve entonces de mordiente para la materia colorante básica. El simultáneo empleo de ciertos compuestos cuaternarios, debidamente escogidos, presta buenos servicios en la tintura de cueros combinados. La afinidad del cuero para con los colorantes ácidos queda considerablemente aumentada mediante el empleo de estos productos. La capacidad tintórea de estos cueros de curtición combinada mejora también con un curtido posterior con un licor ácido de cromo, antes del teñido. 16.4.8.9) Componentes y forma de tintura. Sobre este tema se puede comentar que una alta concentración de colorantes mejoran la igualación, la penetración y la plenitud de la tintura sobre todo para el caso del cuero ante. La alta temperatura ejerce una influencia negativa sobre la penetración y la igualación de la tintura y un efecto positivo sobre el brillo del cuero ante teñido. Cuanto más corto es el volumen de baño, tanto más rápidamente penetra el colorante. De las indicaciones dadas anteriormente puede deducirse cuan grande es la importancia que se atribuyen a los distintos procesos y procedimientos en conexión con el teñido de los cueros. Es desde luego indiscutible que las faltas que surgen durante la tintura podrán ser atribuidas también a los colorantes empleados. Con gran frecuencia se puede observar que, en el fondo, no se debe poner reparos a la calidad Más información/More info/Plus d'informations [email protected] de la materia colorante utilizada, sino que debe atribuirse a haber sido empleada deficientemente. Por ejemplo, no deben utilizarse colorantes básicos en aquellos casos en que el cuero deba ser acabado posteriormente con colorantes de nitrocelulosa, ya que resulta que los colorantes básicos se disuelven también en las soluciones que se utilizan para dichos colores, lo que puede producir manchas. En aquellos casos en que son condiciones previas la solidez a la luz y la resistencia al frote, no conviene tampoco el empleo de colorantes básicos. En el caso de pieles para guantería se han de escoger cuidadosamente los colorantes ácidos que se deben emplear, pues sabemos que colorantes de buenas calidades tintóreas y de igualación no resisten al lavado y no son sólidos a la luz. Las principales características que se han de exigir en las materias colorantes para el cuero son: facultad de igualación, poder de cobertura, de penetración, resistencia al lavado, resistencia al frote y solubilidad. El tintorero práctico de cueros debe conocer estas características y exigirlas de los colorantes que emplea a diario. Es también de suma importancia el conocer que materias colorantes pueden combinarse entre sí. Aquí desempeña un papel muy importante la experiencia práctica. El proveedor de materias colorantes estará siempre en condiciones de dar los consejos necesarios sobre este particular. Al lado de las materias colorantes puras o unitarias se encuentran en el mercado también mezclas de las mismas. Estas combinaciones pueden prestar muy buenos servicios, si son preparadas por prácticos experimentados y bajo la garantía de una marca reconocida. Todas estas materias colorantes contienen substancias de "copado", o sea: los colorantes ácidos y directos contienen en general sulfato sódico o cloruro sódico, y los colorantes básicos, dextrina. Se comprende fácilmente que colorantes fuertemente copados o rebajados causen dificultades en la tintura del cuero. Los colorantes de avivado para aprestos y pigmentos deben ser, en lo posible, exentos de sales minerales de copaje. Generalmente 125 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero para estos usos se emplean colorantes de la máxima concentración. Los colorantes básicos que se utilicen para la tintura a pistola, deben contener muy poca dextrina, de lo contrario se obstruyen las boquillas de las pistolas. Los valores de pH de las materias colorantes utilizadas en la tintura del cuero son sumamente variados. Sería de suponer que productos de alto valor de pH tuviesen buena facultad de penetración y los de un bajo valor de pH cubriesen el cuero sólo superficialmente, pero en la práctica se observa a veces todo lo contrario. Del grupo químico del colorante, de su peso molecular, de sus grupos azoicos y sulfónicos en teoría, se pueden deducir muchas reglas de aplicación, pero éstas aún no han sido debidamente contrastadas en la práctica, salvo algunos casos aislados. Desde luego no cabe la menor duda de que la acertada selección de las materias colorantes tiene gran influencia sobre la clase y calidad de los cueros. No es ningún secreto que la finura de la flor, la consistencia de la misma, la mayor o menor visibilidad de las venas, etc., dependen también, a veces, de los colorantes utilizados. Los métodos y procedimientos más continuamente empleados en la tintura de los cueros son la tintura en bombo, la tintura a la molineta, el teñido al cepillo y el teñido mediante pistola aerográfica. El más utilizado generalmente es el teñido en bombo, donde se curten y se tiñen la mayoría de cueros de curtición al cromo y combinada. Es de mucha importancia el que los cueros destinados a la tintura no se echen atados o en forma de fardos sino debidamente abiertos o desplegados. Los bombos de teñir deben tener las dimensiones apropiadas, generalmente de mayor altura que anchura. Los bombos de tintura han de rodar a mayor velocidad que los de curtición, a unas 18 revoluciones por minuto de promedio. Los bombos han de estar provistos de los correspondientes barrotes para que los cueros Más información/More info/Plus d'informations [email protected] no se enreden, lo que sería un gran perjuicio para la tintura. Las cargas de agua, colorantes y productos químicos a través del eje hueco deben poder realizarse de una manera rápida y práctica. Las puertas deben poder colocarse rápidamente y de una manera sencilla, de lo contrario no se podrían evitar retrasos y trastornos de efecto perjudicial. Para el teñido conviene que los bombos no vayan sobrecargados. Cuando los bombos se cargan demasiado, el tinte dentro de una misma partida es desigual, las pieles se enredan con facilidad y se registran barrados o manchas. Es conveniente recortar las pieles antes de teñirlas para evitar así los molestos enredos de las mismas. Para las tinturas de superficie se recomienda trabajar con abundante baño de tintura, o sea, con referencia a las pieles rebajadas emplear de 200 a 300% de baño y con referencia a pieles secas del 700 al 1000%. En la tintura de cueros de empeine y para los cueros velour, las tinturas efectuadas en baño abundante salen más igualadas y más vivas. La temperatura a la que se debe operar depende de la clase y proceso de curtido de las pieles pero también de las materias colorantes que se deban emplear. Los cueros curtidos al vegetal se tiñen, por regla general, a 45ºC, los de curtición combinada a 50ºC y las pieles curtidas al cromo entre 60ºC y 70ºC. Trabajando con colorantes básicos, que suben rápidamente, es aconsejable trabajar en baño amplio y a una temperatura de 40ºC o 50ºC como máximo. Se ha de prestar máxima atención a la disolución de los colorantes. Es un factor importante para asegurar un buen teñido. Generalmente, las casas de colorantes indican en sus muestrarios la solubilidad de los distintos tipos. Para los colorantes de difícil disolución conviene empastarlos primeramente con agua fría, luego se les vierte encima agua caliente o mejor hirviente, removiendo bien, y, en caso necesario, se les hace hervir todavía un rato. Colorantes mal disueltos pueden acarrear complicaciones muy desagradables. La solución del colorante, ampliamente diluida, será añadida en 2 ó 3 tomas. La adición de la solución ha de ser realizada, en lo 126 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero posible, lentamente, a través del eje hueco, y echarla mediante un recipiente no demasiado grande. Es muy conveniente y ventajoso el establecer el servicio de los bombos desde una tarima o altillo encima de los mismos. Con esta disposición, las soluciones de colorantes y de ácidos, bien diluidos, pueden afluir adecuadamente. El empleo de colorantes mal disueltos perjudica la resistencia al frote ulterior de las partidas teñidas. Para pieles destinadas a ser acabadas tipo "anilina", pieles de guantería y para velours, es conveniente poder utilizar agua depurada o descalcificada. Tintura en molineta. No es tan aplicado este sistema de tintura como el que se efectúa en bombo, pero también se utiliza para determinadas clases de pieles. Este método tiene la ventaja de que puede controlarse continuamente la operación. Sirve, sobre todo, en aquellos casos en que las pieles no tengan un apresto, cubriente en el acabado; las pieles que se rompen fácilmente se tiñen mejor en la molineta. La instalación de una molineta de tintura debe ser efectuada, teniendo cuidado en establecer debidamente la entrada de vapor para no perjudicar a las pieles. Tintura a cepillo. Se utiliza para cueros de curtición vegetal, de curtición combinada y también para ciertas clases de guantería que se desean con el revés blanco. Últimamente se tiñen bastante los cueros, generalmente de curtición cromosintética, en coloras de moda para el verano, sobre todo para calzados sin forro. Para el teñido al cepillo es preciso seleccionar colorantes de fácil solución. Las cantidades de colorante varían según los matices, de 2 a 4 grs. por litro para matices medianos y claros, y de 10m a 20 grs. por litro para matices oscuros. Para facilitar la tintura y penetración en cueros fuertemente engrasados, conviene agregar a la solución del colorante un agente tensioactivo adecuado. Las soluciones de colorantes, en lo posible, tienen que ser aplicadas en caliente, a sea, entre 50 y 70ºC. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Como ya se ha dicho, con el teñido a cepillo se necesitan, sobre todo, colorantes de buena disolución; las materias difícilmente solubles no penetran lo suficientemente bien y dan frecuentemente tinturas borrosas o barradas. Los cueros curtidos al cromo que deban ser teñidos a cepillo conviene neutralizarlos, engrasarlos, sacarlos del agua y, seguidamente, aún en estado húmedo, teñido al cepillo. Para los cueros pueden emplearse colorantes directos. 16.4.8.10) Engrase. Algunas grasas apropiadas pueden aumentar el brillo y la intensidad de tono, pero también ciertos engrasantes sintéticos aclaran el matiz. Para la igualación de la tintura es importante sobre todo, una buena distribución de la grasa en el cuero. La mezcla de emulsiones grasas debe poseer la estabilidad necesaria en cada caso y los distintos componentes tienen que estar bien adaptados entre sí. También la temperatura de engrase es importante para la repartición homogénea y para la buena fijación de la grasa. Un engrase previo y especifico no sólo es decisivo para la blandura, el tacto, y el efecto de escritura, sino también para la intensidad y el brillo de la tintura así como para la lijabilidad del cuero.. Sin este engrase previo es imposible alcanzar en el cuero ante un brillo o efecto de escritura. Si el engrase previo es demasiado seco, más tarde resulta muy difícil conseguir un cuero ante brillante y susceptible de escritura. Cuanto más seco es este engrase preliminar, tanto más corto será el esmerilado y tanto menor el efecto de escritura. Con un engrase más seboso, resulta un esmerilado algo más largo y, por tanto, un mayor efecto de escritura. Los cueros ante de este tipo deberían mostrar ya antes del remojo el clásico efecto de escritura. En el engrase posterior se procura después aumentar, mediante combinaciones de grasas apropiadas, este brillo y efecto de escritura, que puede mejorarse aún más con la adición de productos de base silicona, 127 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero lográndose además un mejor desempolvado al reducir la carga electrostática. Muchos procesos atribuidos generalmente al proceso de teñido son, en realidad, originados en el engrase. Esto se refiere principalmente a los cueros de curtición al cromo o combinada. Estas curticiones tienen una limitada capacidad de absorción para los aceites y las grasas, por lo que se presentan fácilmente manchas cuando se utilizan los productos no apropiados o utilizados en exceso. Los cueros que deben ser engrasados, han de ser bien lavados y enjuagados y cuando se trata de cueros cromados convienen que estén convenientemente desacidificados. Sobre este punto se ha de llamar la atención sobre la acción de los engrases llamados "no iónicos" que aún cuando son resistentes a ambientes ácidos no lo son a soluciones alcalinas. Durante el proceso de engrase, la temperatura debe ser mantenida lo más alta posible. Es importante que los cueros engrasados continúen después descansando durante unas horas sobre el caballete. Con frecuencia, las manchas de grasa no se presentan sino más tarde, durante las operaciones de acabado, tales como el abrillantado o el prensado, sobre todo en caliente. A este respecto hay que notar que son especialmente peligrosos aquellos aceites que contengan aceites minerales. Los cueros de curtición mineral o combinada conviene que sean primeramente engrasados y luego teñidos, de lo contrario, el color pierde intensidad durante la operación de engrase y el matiz queda varío y apagado. Este efecto es particularmente intenso cuando la emulsión de engrase contiene jabón o productos de reacción alcalina. En lo posible deben preferirse engrases de reacción ligeramente ácida o neutra. 16.4.8.11) Secado. En los artículos con secado intermedio, un engrase y un secado son previos a la tintura. Ambas operaciones modifican la reactividad de la piel en cuanto varían su punto isoeléctrico, pero, además, el engrase puede Más información/More info/Plus d'informations [email protected] aportar un factor de irregularidad cuando el engrasante está mal elegido o el proceso mal efectuado. No obstante, un cuero sometido a secado intermedio, da unas tinturas por lo general, algo más pálidas pero mucho más igualadas. Además, según la neutralización precedente, el colorante penetra mucho más fácilmente que en el cuero al cromo fresco. Por lo visto, debido al secado intermedio se verifica algo así como un "enmascaramiento": los restos de ácido que antes sólo estaban fijados al cuero básicamente, se fijan durante el secado también coordinativamente. Resulta una afinidad mucho más reducida para con el colorante aniónico (pero también respecto a los curtientes aniónicos, lo que es muy importante para la recurtición de cueros "crust". Incluso después de un remojo a fondo, se comprueba una afinidad reducida para todos los colorantes. Como se sabe, el almacenaje del cuero conduce a una mejor fijación del cromo y, por tanto a tinturas más intensas. Pero también el secado influye en el comportamiento tintóreo del cuero. Así, por ejemplo, una de las causas de tinturas desiguales es, muchas veces, el secado indebido de los cueros teñidos en el bombo. La diferente velocidad de difusión del agua y del ácido por la superficie del cuero, debido a las diferencias estructurales de la piel, da lugar a faldas o flancos más oscuros, especialmente cuando se someten los cueros a un secado por suspensión o pasting. Durante el secado puede observarse también una cierta migración del colorante. Por eso es razonable, precisamente en el caso de colorantes poco astringentes, mejorar la fijación del colorante efectuando una acidulación suficiente (pH=3,6/3,8) y agregando, eventualmente, como refuerzo un producto auxiliar catiónico. Estos productos impiden igualmente la migración de los engrasantes y, además, mejoran la solidez al sudor y otras solideces en húmedo. Semejante tratamiento posterior debería entrar siempre en consideración por el hecho de que se practica mucho el secado combinado por vacío/suspensión, y el vacío exige una fijación muy fuerte de los colorantes y engrasantes. Conviene advertir que un secado rápido proporciona colores más intensos que uno lento. 128 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero En el caso de cueros destinados para ante se someten hoy en día casi exclusivamente a un secado intermedio en placas, pasting o por vacío con lo que ya no es necesario tensarlos antes del esmerilado. Los cueros secados por el sistema pasting pueden esmerilarse enseguida con un contenido óptimo en humedad del 20-25%. por los curtientes vegetales o sintéticos, y los extractos de palos tintóreos, que a veces se utilizan como auxiliares en la tintura del velour. El efecto de desteñido o manchado de algunos cueros velour tiene por regular relación con el hecho de que es prácticamente imposible el eliminar por completo el polvillo producido por el esmerilado ulterior después de la tintura. Solo utilizando máquinas provistas de aspiradores muy potentes se puede atenuar este defecto. Los cueros más secos dan un esmerilado más corto, que puede conducir fácilmente a un desgaste en la zona del crupón; esto puede ocurrir también con cueros esmerilados en estado demasiado húmedo. 16.4.9)Tintura de lana y pelo. 16.4.8.11.1) Secado intermedio. Los cueros secados por vacío deben ser batanados y tensados ya que las fibras son comprimidas durante el secado. También el secado por suspensión requiere un batanado y, eventualmente, un tensado de los cueros antes de esmerilarlos. De esta forma se obtiene un ante con tacto y blandura óptimos con un esmerilado muy uniforme. Tiene una particular importancia el efectuar una acertada selección de los colorantes que se utilizan para el cuero velour. Esta clase de colorantes tiene que igualar, tener poder cubriente, buena resistencia a los ácidos, etc. Por causa del esmerilado ulterior al que habitualmente se somete el velour, deben ser colorantes sólidos al esmerilado, para que el teñido se altere lo menos posible. La penetración del colorante después del segundo esmerilado debe ser todavía la bastante profunda para que, cuando se efectué la limpieza del calzado, que se realiza con frecuencia con un cepillo de alambre fino, el tono del tinte no cambie. Uno de los defectos que más perjudican el velour es el tacto, a veces grasiento o seboso, que presentan ciertas pieles. Estas tienen además otro defecto, o sea que el pelo es demasiado largo y reacciona cuando se pasa por encima la mano, cepillo, etc. Estos defectos son atribuibles en primer lugar a un engrase no apropiado. El empleo simultáneo de colorantes básicos fomenta estos defectos. Los mismos son también a veces producidos Más información/More info/Plus d'informations [email protected] La tintura de la lana, en el caso de la peletería, debe contemplar la presencia del cuero. En principio, el simple hecho de su coexistencia significa que los conocimientos textiles de tintura de lana no son directamente aplicables. Las limitaciones que impone el soporte cuero, la principal, su estabilidad térmica, obliga a trabajar a temperaturas siempre inferiores a la de ebullición, que es la habitual en la industria textil. Tampoco se puede olvidar la interacción de los dos soportes diferenciados que, aunque posean P.I. diferentes, provocan en la mayor parte de las operaciones interfaciales sensibles. 16.4.9.1) Fundamentos teóricos. Para que se produzca la tintura de la lana es necesario poner en contacto el colorante y la fibra a través de un vehículo, generalmente agua, que deba ir perdiendo concentración de colorante a medida que avanza el proceso, mientras la lana va fijándolo. La operación acaba cuando este traspaso de colorante a la fibra llega a su punto máximo y no se puede aumentar más por variaciones de las condiciones de trabajo, aunque puede prolongarse durante más tiempo para favorecer la migración que tiende a igualar la concentración de colorante que está en equilibrio por toda la fibra. Este proceso es más difícil que la tintura del cuero debido a la estructura fuertemente compacta y escamosa de la cutícula, 120 a 200 escama por mm. de longitud, con holguras de tan sólo 2 µm a 50ºC, y a la propia densidad de la fibra, cuyo peso específico es de 1,3 contra 1,1 del colágeno. Esta compacidad y la cutícula muy cerrada, son las principales razones de la resistencia a teñirse del pelo con 129 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero relación al cuero. La superficie interior es muy pequeña si se compara con la del cuero que tiene una superficie específica de 30/35 m2/g. También varía la composición de aminoácidos y, por tanto, su punto isoeléctrico 5,6 para lana y 8,7 para el cuero en una piel de antelan curtida con cromo catiónico. manera muy regular, zona cristalina, que, a su vez, está como embebida en otra, que con la misma composición química tiene su estructura desordenada y amorfa. Las moléculas de colorante, por su tamaño, no pueden penetrar por la zona cristalina de las moléculas orientadas y deben, por lo tanto, hacerlo a través de la zona amorfa hinchada por el agua. Rodionow determinó el grado de hinchamiento del pelo en función del contenido en agua: En el pelo existen asimismo ciertas zonas en las que las moléculas están orientadas de una % de contenido de agua % de aumento del diámetro de la fibra El tamaño de la zona por donde debe penetrar el colorante depende del grado de hinchamiento. Debido a este impedimento estérico, se comprende que colorantes de muy alto peso molecular o con tendencia a agregarse, debido a enlaces o puentes dipolo entre moléculas de colorante, no tiñan la lana o sólo lo hagan al llegar a temperaturas donde se han desagregado. Por ello muchos colorantes que son idóneos para la industria textil, porque se desagregan a temperaturas superiores a 80ºC, no lo son para la industria peletera donde estas temperaturas podrían representar un riesgo para el cuero y deban utilizarse aquellos que lo hacen a temperaturas inferiores a los 60ºC. Por el contrario para la tintura de antelan con reserva de lana, los colorantes que se agreguen fuertemente mancharán menos la lana. Si desde el punto de vista físico, la cutícula y epicutícula, hidrófoba, juegan un papel importante en la penetración del colorante, en las reacciones químicas del colorante con la fibra, el cortex, hidrófilo, juega un papel preponderante por ser la parte que forma aproximadamente el 90% de la fibra. De las dos zonas diferenciadas del cortex, el orto y el paracortex, el primero es la parte más reactiva. La molécula proteínica de la queratina se compone de unos 20 alfa-aminoácidos y es de comportamiento anfótero. En sus grupos Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 0 0 5,0 2,0 10,0 4,4 15,0 7,0 20,0 10,0 25,0 13,0 30,0 16,0 laterales ionizables está basada en gran medida la tintura con colorantes ácidos. Interesa recordar que estos grupos ácidos y básicos forman un enlace salino: Enlace salino entre dos cadenas contiguas de aminoácidos en la queratina y que también existen puentes de hidrógeno entre cadenas paralelas y vecinas. Uniones apolares hidrófobas que no son transversales y que actúan cuando las uniones transversales han sido debilitadas por la acción del agua. Junto con las fuerzas de Van der Waals son las fuerzas que intervienen en el proceso de tintura. 16.4.9.2) Proceso de tintura del cuero de peletería. La tintura del cuero de pieles de peletería interesa fundamentalmente en aquellos artículos donde el cuero ocupe la parte visible de la prenda. De los muchos colorantes adecuados para teñir el cuero, para la tintura de peletería se seleccionan aquellos que a temperaturas inferiores a 40ºC no tiñan la lana, 130 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero ya que aún con pieles que deban ir con la lana teñida la interacción de ambas tinturas complicaría el matizaje. Los colorantes que cumplen estas condiciones, teñir cuero y reservar lana, deben poseer características contrarias a las citadas como convenientes en los colorantes ácidos para la tintura de la lana. Así, deben tener un tamaño molecular medio, y facilidad de agregarse ya que la esponjosidad del cuero respecto a la lana permitirá que penetre en estas condiciones. Las fuerzas de coordinación, más fuertes en el cuero que en la lana, serán capaces de desagregar el colorante fijándolo. A baja temperatura los colorantes adecuados para antelan tienen mayor afinidad para el cuero de una piel de peletería que sobre un cuero que haya sufrido calero ya que éste tiene un punto isoeléctrico más bajo y por lo tanto está más cargado aniónicamente. Si el colorante está agregado reserva mucho más la lana por su incapacidad de desagregarse a estas temperaturas y no penetrar la capa cuticular. A medida que aumenta la temperatura aumenta la afinidad, aunque más para el cuero apelambrado que para el antelan. Según Rosenbusch, los restos de proteínas no colagénicas, no eliminadas de este tipo de pieles por no sufrir calero entran dentro del complejo de cromo, desplazando el punto isoeléctrico hacia zonas más bajas. En cuanto al pH también tiene una influencia importante para lograr el máximo rendimiento del colorante sobre el cuero con la mínima tintura de lana. 16.4.9.3) Factores diferenciales. La tintura de lana en piel y peletería, está condicionada por tres factores principales, que son: a) substrato a teñir, b) Colorantes utilizados, y c) método de tintura. El substrato, es decir, la lana, generalmente está compuesto por una gran variedad de tipos, en cuanto respecta a sus características de finura (amerinada, cruzada, entrefina, etc.). Por otra parte, la acción del medio ambiente, en que ha vivido el animal; así Más información/More info/Plus d'informations [email protected] como su edad, influyen en que la lana esté más o menos deteriorada. Todo ello hace encontrarnos que la composición química y la ordenación física de las escamas de lana, sea diferente de unas pieles a otras, e incluso dentro de una misma piel según la zona de que se trate. Todo lo anteriormente expuesto, son las propiedades inherentes al animal, pero existe otro factor importante, que es el que se deriva del tratamiento a que se ha sometido la piel en el proceso de curtición; es decir, las transformaciones físico-químicas que la lana haya sufrido; como pueden ser procesos de oxidación-reducción, en blanqueos o lavados, así como la cantidad de producto curtiente (cromo, aluminio, etc.,...), fijados o depositados en la lana; y también una determinada cantidad de grasa, que según sea su naturaleza y composición, puede influir de diferente manera ante la tintura. Por últimos tener en cuenta que si la lana ha sufrido un proceso de planchado o abrillantamiento, la composición física y química varía extraordinariamente, según la composición de los líquidos de plancha y la temperatura del rodillo de la misma. La selección de colorantes para la tintura de cuero con reserva de lana debe empezar ya en el surtido. No todos los colorantes son aptos para este propósito. En la fase final de la fabricación de colorantes se ajusta el matiz y la concentración para conseguir la mayor similitud con el tipo estándar que define el producto. Generalmente se aceptan matizados hasta del 5% sobre el total del color para este fin. Este matizado debe cumplir las mismas características que el colorante unitario base para conseguir la reserva de lana correcta, pero, a veces, esto no se tiene en cuenta cuando el colorante procede del surtido textil o incluso si el procedimiento de control para cuero no contempla la exigencia de reserva de lana. Por esta razón, es conveniente escoger colorantes específicamente garantizados para reserva de lana. 131 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.4.9.4) Colorantes más empleados. Los tipos de colorantes más empleados en la tintura de lana son: - Colorantes ácidos. - Colorantes de complejo metálico. - Colorantes de mordiente. Químicamente, los colorantes de complejo metálico (o premetalizados), están muy relacionados con los complejos metálicos producidos en la fibra por colorantes de mordentado, por eso desde el punto de vista de su clasificación, son colorantes ácidos y como tales se les trata en el Colour Index. - Colorantes reactivos. - Colorantes tina. Los más empleados, no obstante, son los del tipo ácido y de complejo metálico. Desde los tiempos más remotos se relacionó el mordentado con buena solidez a la tintura. Como se sabe, la tintura de oxidación consiste en depositar sobre la fibra los átomos de metal y, después producir el complejo "in situ", mediante la oxidación de diversos compuestos orgánicos. 16.4.9.4.1) Colorantes ácidos para lana. Los colorantes ácidos son, generalmente, sales sódicas de ácidos sulfónicos, pudiendo ser del tipo azoico, antraquinoide y triarilmetano, por ejemplo. El peso molecular de la mayoría de los colorantes ácidos es del orden de 300 a 800. Las moléculas de los colorantes se componen de un anión grande que contiene de uno a cuatro grupos sulfónicos ácidos asociados con el correspondiente número de cationes sódicos pequeños. Los ácidos sulfónicos libres cuyos colorantes son sales sódicas, son, a pesar de su elevado peso molecular, casi tan fuertes ácidos como el ácido sulfúrico. Sus valores de pKa oscilan entre 1 y 2, y las soluciones de sus sales sódicas son neutras. Debido a su gran tamaño y su carácter hidrófobo, los aniones de los colorantes ácidos, muestran una atracción considerable entre sí, lo que lleva a la formación de agregados. En general, cuanto mayor es el peso molecular y cuanto menor es el número de grupos sulfónicos ácidos, tanto mayor es la tendencia a la agregación. Esta agregación se ve favorecida por la presencia de ácidos o sales en el baño y el aumento de la temperatura la reduce. 16.4.9.4.2) Colorantes de complejo metálico para lana. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Naturalmente, la operación de mordentado, prolonga el proceso de tintura, de manera que fue normal que se buscara un método que permitiera combinar el metal (normalmente cromo, cobalto o hierro), y el colorante, antes del teñido. Los colorantes de complejo metálico más empleados en la tintura de lana son los 1:2. Se denominan colorantes complejo metálico 1:2 los que tienen un átomo metálico, complejado por dos moléculas de colorante. Estas corresponden generalmente a colorantes ácidos o-o' dihidroxiazoicos o hidroxi- ó carboxiazoicos; el átomo metálico puede ser cualquiera de los mencionados anteriormente. Si las dos moléculas de colorante tienen la misma constitución, el colorante metálico 1:2 es llamado simétrico, en caso contrario es asimétrico o mixto. La molécula adquiere un carácter electronegativo, considerándolo un ácido débil insoluble en agua. Las sales alcalinas son parcialmente solubles en agua y pueden ser empleadas después de haber sido rebajadas con un dispersante. La solubilidad en agua aumenta, si introducimos en la molécula de colorante grupos que no son grupos sulfónicos propiamente dichos sino grupos no iónicos; los 132 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero más corrientes son los grupos sulfamidas: -SO2 NH2 -. Los colorantes metal-complejo 1:2 se pueden presentar bajo cuatro formas: conseguir buenos atravesamientos con una excelente reserva de lana, y buenas solideces. Proporcionan una baja intensidad de tintura por lo que pueden ser complementados con colorantes azoicos que den brillo y la cobertura que no tienen los sulfurosos. a) Forma ácida. b) Sal alcalina. 16.4.9.6) La tintura anilina. c) Con acuosolubilizante no iónico Como es obvio, la dificultad de la tintura antelan es máxima ya que debe conducirse teniendo presente los dos substratos, las altas relaciones de baño y que normalmente no llevará acabado. Generalmente, se tiñe primero la lana, para posteriormente ajustar el matiz del cuero con colorantes de reserva de lana. Esta operación debe ser lo más perfecta posible ya que una vez terminado el artículo no es habitual someterlo a un acabado coloreado que pueda corregir las desviaciones de matiz. Es precisa una buena aptitud de los colorantes para la igualación, el matiz debe ser poco dependiente del engrase del substrato y muy insensible a las variaciones de estructura física del soporte. Es conocida la dificultad de igualación entre pieles flojas y otras más compactas, o entre flancos vacíos y centros demasiado enteros. No existe el colorante ideal pero es posible una selección óptima. d) Complejo mixto monosulfónico. De estos cuatro tipos, subirán tanto mejor sobre la lana, y menos sobre el cuero, cuanto menor sea su solubilidad en agua, que serían los del tipo b y c; y de ellos elegir el más hidrófobo y emplearlos en las condiciones más óptimas para la tintura. 16.4.9.5) La tintura atravesada. La facilidad de penetración del colorante es otra cualidad que no puede seguir la misma norma que en la tintura del cuero sin pelo. Aquí, no es posible tintar en frío y sin baño para conseguir un atravesamiento rápido. Cada vez más, las exigencias de la moda piden tinturas totalmente atravesadas para tener total libertad de confección. Esta característica debe buscarse en la facilidad de migración del color, ya que, primero, se han seleccionado colorantes de alto peso molecular con buena agregación que, por sus características no son precisamente los más fáciles de atravesar. Para ello es preferible utilizar colorantes que tengan una nota de penetración superior. Sin embargo, no existe un parámetro claro que defina esta característica, la tecnología de la tintura del cuero no es tan completa como la de los productos textiles, aunque existen intentos de cuantificar estos parámetros, el tintorero deberá en esto apelar a su experiencia personal acumulada. Existe también la posibilidad de escoger algunos colorantes que por su especial composición química pueden ser de ayuda para un buen atravesamiento. Por ejemplo los colorantes al azufre presolubilizados. Esta gama que se usa en tintura de fibras celulósicas puede ser de utilidad para Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Por otro lado, cabe destacar la diferencia de sensibilidad del ojo humano para con los diferentes matices, así, podemos diferenciar multitud de tonos en la zona del pardo al amarillo pero tenemos mucha menor sensibilidad para diferenciar tonos de verde o azul. Si a esto se añade que las variaciones de engrase se acostumbran a detectar como variaciones en el nivel de amarillo veremos la importancia de obtener un engrase uniforme como premisa básica a la consecución de una calidad elevada. Este condicionante debe ser también observado en la mecanización de las pieles, puesto que un excesivo desgaste superficial, puede levantar zonas más o menos brillantes y también con un contenido en aceite ligeramente desigual en la superficie, que provocarán diferencias visuales peor sin afectar al tacto del artículo. 16.4.9.7) Procedimientos especiales. Par tener una visión completa de los sistemas de tintura del cuero de antelan cabe 133 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero mencionar los sistemas de tintura de lana y cuero con el mismo colorante y en el mismo baño, que, aunque no presenta problemas excepcionales desde el punto de vista técnico, nunca han gozado de gran aceptación, quizá por motivos prácticos puestos que no permiten un matizado por separado de los dos substratos ni tampoco altas intensidades de tintura. Generalmente se efectúa con colorantes de complejo metálico en presencia de auxiliares para la tintura que aumenten la afinidad para la lana y la disminuyan para el cuero. Su interés se centra en la posibilidad de ahorro de agua y tiempo de ocupación de la máquina. Otro sistema poco empleado excepto en algunas cantidades no clásicas es la tintura del afelpado mediante la impregnación de una solución del colorante por el lado cuero. El objetivo es una reserva de lana total y una disposición casi inmediata del producto a partir de crust. Se estima que los resultados son menos satisfactorios en lo que se refiere a las solideces e igualación del cuero. 16.4.10) Tintura del nubuck para calzado. El cuero de nubuck, que durante largo tiempo no desempeñó un importante papel entre los cueros para calzado, ha experimentado en los últimos años un considerable auge debido a los cambios de la moda. En este tipo de cuero hay que procurar alcanzar las propiedades siguientes: - Firmeza de flor. - Tintura uniforme por toda la sección del cuero. - Esmerilado igualado. - Engrase no seboso. El grosor del cuero es de suma importancia para la firmeza de la flor, especialmente en los cueros con un espesor desde 2 mm. Semejantes nubucks requieren una recurtición más intensa y de más plenitud, que no afecte la buena tingibilidad. Un cuero al cromo recurtido con curtientes catiónicos, puede teñirse en colores más brillantes que después de la recurtición con curtientes aniónicos. 16.4.10.1) Cueros rebajados con un grueso a Más información/More info/Plus d'informations [email protected] partir de 1.8 mm. Tonos: Pardo medio hasta oscuro. El sistema de recurtición siguiente se ha acreditado para acreditar una buena firmeza de la flor y una buena tingibilidad: el valor de pH al cromo se regula a 6,0-6,2 con agentes sintéticos recurtientes/neutralizantes y bicarbonato sódico; en baño nuevo se hace circular durante 30 min. cromo de 33º Sch de basicidad con engrasantes catiónicos y después se agrega glutaraldehído al mismo baño. Gracias a este producto se obtienen cueros blandos, llenos y de flor fina, que pueden esmerilarse bien. Como combinación para la recurtición han dado buenos resultados las resinas a base de diciandiamida y el castaño dulce en baño corto. Resulta un cuero lleno y de flor muy firme, que puede esmerilarse bien y teñirse excelentemente. Después del rodaje previo a esta combinación de productos se agrega el colorante junto con un auxiliar dispersante, producto este que fomenta, sobre todo, la penetración regular de los colorantes. Seguidamente se acidula a un pH de 3,4 y después se agrega el curtiente de circonio que facilita la fijación de todos los productos aplicados hasta ahora, a la vez que mejora la firmeza de la flor y las condiciones de esmerilado. En baño nuevo se efectúan la retintura y el engrase. Para la retintura es ventajoso añadir junto al colorante de nuevo un poco de dispersante a fin de que el colorante penetre mejor. El engrase siguiente debe ser tal que no resulte un tacto seboso después del esmerilado. Debido al secado por vacío que tiene lugar a continuación, debería fijarse todo esto con un curtiente de resina catiónico. 16.4.11) Tintura en el acabado de la piel. 16.4.11.1) Tintura a pistola. Algunos cueros de curtición vegetal y cueros blancos de curtición cromo-sintético se tiñen ahora frecuentemente utilizando la pistola. Este método de trabajo suela recomendarse para obtener tonos claros y medios. Las 134 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero principales ventajas del mismo son que proporcionan matices más uniformes, así como su mayor rendimiento en comparación con la tintura al cepillo. Para el teñido a pistola se han de emplear colorantes de fácil disolución y buena penetración. Los que no tienen estas propiedades se precipitan sobre la flor y dan tonos bronceados o borrosos. Con el procedimiento a pistola se utilizan generalmente de 10 a 15 grs. de colorante por litro de disolución. Para facilitar la penetración es conveniente la adición de un adecuado agente hidrofilizante. Tanto con el proceso de tintura a cepillo como en la tintura a pistola es condición previa para un buen resultado de que los cueros estén preparados adecuadamente. Un recurtido al zumaque antes de la tintura mejora este resultado. De la misma manera se emplean adiciones de curtientes sintéticos, que, sobre todo, aumentan la capacidad de absorción del cuero, mejorando así los resultados del teñido. El procedimiento de tintura a pistola se ha implantado cada vez en mayor medida en las fábricas de curtidos en el curso de los últimos años. El gran interés que ha despertado este método de tintura dentro de un plazo de tiempo muy breve se debe a las más diversas causas. mismo. Una ventaja especial consiste en el hecho de que, para la tintura en ciertos matices, los cueros secos se pueden clasificar más fácilmente que los mojados. Además en estado seco se pueden descubrir mejor los defectos de las pieles y de los cueros. El consumo de colorantes en la tintura a pistola es menor que el realizado en bombo. Como orientación se puede decir que 1 metro cuadrado de empeine corresponde aproximadamente 2,5 Kgs. de cuero con humedad de rebajado. Si en la tintura en bombo se emplea un 1% de colorante, esto equivale a un consumo de 25 grs. de colorante por metro cuadrado de cuero. Con esta cantidad de colorante, y después de una desacidulación corriente para empeine, se obtiene, en general, sólo una tintura superficial con los colorantes especiales corrientes. Si los cueros con secado intermedio deben teñirse a pistola por ambos lados, entonces para una tintura superficial de la misma intensidad se necesitan por metro cuadrado unos 500 cm cúbicos de una solución de colorante al 3%. Esto equivale a un consumo de colorante de 15 grs. por metro cuadrado. Suponiendo que los colorantes empleados para la tintura en el bombo y a pistola son de precio aproximado, entonces la tintura a pistola proporcionaría un ahorro en los costos. Sin embargo con el empleo necesario de disolventes y humectantes, a menudo se equilibra de nuevo esta ventaja económica. La tintura a pistola encaja en los esfuerzos que hace la industria del cuero en pro de la racionalización. Una notable ventaja de la tintura a pistola es que el matizado es más fácil. Este procedimiento permite una disposición más sencilla y mucho más rápida, pues la corta vida de la moda obliga actualmente a una producción más rápida. Las tinturas a pistola se realizan principalmente sobre cueros con secado intermedio. Mientras que la tintura en el bombo el tono debe fijarse en una fase prematura de la producción de curtidos, el cuero natural con secado intermedio se puede almacenar y se puede disponer de él en cualquier momento. La tintura a pistola se lleva a cabo en las mismas máquinas que se necesitan para la realización del acabado y, por lo tanto, se convierte casi en una parte del Mientras que en el bombo sólo se puede conseguir una coloración penetrada o una tintura atravesada mediante una neutralización o recurtición más fuertes del cuero al cromo, lo cual modifica lógicamente el carácter del cuero, con la tintura a pistola se puede regular con más seguridad el grado de la coloración variando la proporción de disolventes o humectantes, la cantidad de la aplicación y el tipo de la tintura a pistola sin que cambie el carácter del cuero. La cantidad de colorante aplicada la absorbe prácticamente por completo el cuero. Por el contrario, en la tintura en el bombo, cuando se Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 135 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero emplea una cantidad muy elevada de colorante, por ejemplo para conseguir tonos oscuros o cuando se desea una tintura penetrada, el colorante no absorbido puede recargar aún más las aguas residuales. En la práctica se aplica este procedimiento sobre cueros que han sido teñidos previamente en bombo. En los últimos años ha aumentado constantemente la demanda de acabados anilina puros por motivos de la moda y también para resaltar el carácter natural del cuero frente a los materiales sintéticos sustitutivos del cuero. La posibilidad de remontar los cueros teñidos previamente en el bombo mediante aplicaciones a pistola con soluciones de colorantes, permite la igualación de las diferencias de tono en los cueros y tapan en gran manera pequeños daños de flor. De esta manera se puede aumentar notablemente la proporción de cueros anilina dentro de una partida. El remontado a pistola se hace en el tono de la tintura de fondo o bien se tiñe previamente una partida grande en un tono claro y después se puede remontar a pistola en tonos diversos más oscuros. En principio y bajo ciertas circunstancias, se pueden teñir a pistola todos los cueros; condición es que sean perfectamente planos. Los cueros para guantería sólo se pueden teñir uniformemente si han sido clavados previamente. Una tintura a pistola debe presentar las siguientes propiedades: - Buena igualación. - Brillo. - Una cierta penetración. - Buena solidez a la luz. crecientes de curtientes cambian las propiedades del cuero y disminuyen la solidez a la luz y la intensidad de la tintura en dependencia del tipo y cantidad de los recurtientes. En cambio, ello mejora a menudo la igualación de la tintura. La igualación de la tintura se ve perjudicada generalmente cuando el desengrase superficial es demasiado intenso. La recurtición y el engrase, como se ha visto en ensayos paralelos, ejercen una influencia decisiva sobre el resultado de la tintura a pistola; los cueros de diferente tratamiento posterior, que han sido teñidos con el mismo baño de tintura, presentan, generalmente, grandes diferencias en lo referente a la igualación de la tintura, la solidez a las gotas de agua, la profundidad de la penetración, la intensidad de la tintura y la solidez a la luz. Por este motivo no se pueden dar recetas estándar para los cueros de curtición general que hayan sido recurtidos y engrasados de diferente manera. Por experiencia, es sabido que los cueros con flor curtidos solo con curtientes minerales se pueden teñir a pistola muy difícilmente de forma igualada y suficiente penetración, empleando colorantes aniónicos en medio acuoso. Por el contrario, se ha visto que, mediante una anionización ligera de la superficie del cuero se crean unas condiciones favorables para la tintura a pistola. Con el fin de encontrar un tratamiento del cuero al cromo que sea adecuado para la tintura a pistola posterior, es decir, que influya poco en el carácter del cromo, que no aclare excesivamente la tintura y que no perjudique la solidez a la luz, se han ensayado un gran número de curtientes de substitución sintéticos, curtientes auxiliares y productos auxiliares para la tintura. - Solidez a las gotas de agua. - Solidez al frote. La tintura a pistola de cueros esmerilados se puede realizar generalmente de forma más fácil que la de cueros con flor. También una recurtición vegetal sintética facilita la tintura a pistola. Sin embargo, las cantidades Más información/More info/Plus d'informations [email protected] De estos productos han dado los mejores resultados los que son combinaciones de sintanes neutros sólidos a la luz y formadores de complejos de elevado peso molecular que además tienen un buen poder dispersante para grasas y colorantes. Un producto de este tipo conviene emplearlo como desacidulante en cantidades entre 2 y 4% y se engrasa en 136 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero baño nuevo, después de enjuagar brevemente. Los cueros tratados de esta forma, así como los recurtidos fuertemente, se pueden teñir a pistola con colorantes aniónicos solubles del tipo de los colorantes azóicos ácidos y substantivos y los colorantes de complejo metálico 1:1 que tengan grupos sulfónicos, cuando se adicionan a las soluciones de colorantes los llamados penetradores. Estos productos penetradores son, en general, combinaciones de humectantes, disolventes y agua. La solidez a las gotas de agua de estas tinturas es generalmente insuficiente, pero se puede mejorar mediante una aplicación a pistola con productos auxiliares catiónicos con adición de ácido. Sin embargo, esta medida representa un proceso de trabajo más y, con elevadas cantidades de productos auxiliares catiónicos, perjudica en muchos casos la adherencia del acabado. Una excepción dentro de los grupos de colorantes anteriormente mencionados, la constituyen diversos colorantes ácidos sencillos, como por ejemplo las marcas de anaranjado, amarillo de metanilo y rojo sólido, que sin fijación suplementaria proporciona tinturas de alto brillo sólidas a la gota de agua. Sin embargo, estos colorantes no pueden aplicarse en muchos casos porque las tinturas obtenidas con ellos son poco sólidas a la luz. Mientras que los colorantes básicos no se emplean, sobre todo por la mala solidez a la luz de las tinturas, algunos colorantes especiales básicos han dado buenos resultados. Se trata de colorantes escogidos de mediana solidez a la luz que proporcionan tinturas de buena solidez a la gota de agua y elevado brillo. También se han introducido en gran medida los colorantes especiales aniónicos en la tintura a pistola de los cueros pues se obtienen con ellos tinturas de buena igualación, brillantes y, sobre todo, sólidas a la luz que además poseen la ventaja de que son sólidas a la gota de agua sin necesidad de una fijación catiónica adicional. Estos productos Más información/More info/Plus d'informations [email protected] son colorantes de complejo metálico 1:2. Están compuestos de dos moléculas de colorantes azóicos sin grupos sulfónicos y de un ión metálico trivalente, generalmente cromo o cobalto. Para que puedan formar complejos, los grupos hidroxílicos o (más raramente) carboxílicos tienen que estar en la posición 0-0' en los grupos azóicos. El complejo total es aniónico porque los cuatro grupos hidroxílicos de ambos colorantes solo ocupan tres valencias del ión metálico. En contraposición con los colorantes de complejo metálico 1:1 que tienen grupos sulfónicos, estos colorantes tienen grupos sustituibles no ionizados, como por ejemplo grupos metilsulfónicos, sulfamídicos o acetilamínicos. Como se sabe por la literatura técnica, estos complejos de colorantes son fuertemente ácidos. Mientras estos ácidos de los complejos son difícilmente solubles en agua, las sales de los álcalis se disuelven bastante bien en agua. Los colores de este tipo, se suministran en forma de polvo y líquido, es decir, disueltos en mezclas de disolventes orgánicos. Como los colorantes son, en cierto grado, tanto solubles en agua como en ciertos disolventes orgánicos, se tiene la posibilidad, variando la parte de disolventes, de influir en el grado de la coloración sin necesidad de emplear los llamados penetradores. Modernos ensayos han demostrado que también los colorantes de complejo metálico 1:2 que contienen grupos sulfónicos dan tinturas a pistola de buena solidez a la gota de agua. Los disolventes adecuados para la tintura a pistola deben reunir las siguientes condiciones: a) Deben ser miscibles en agua. b) Deben poseer un determinado poder disolvente de los colorantes para que, incluso con elevadas cantidades de disolventes orgánicos, se puedan preparar baños de colorantes altamente concentrados. Este requisito es importante porque la tintura a pistola se realiza a temperatura ambiente y, a veces, las preparaciones para pistola deben dejarse largo tiempo en reposo. c) Los disolventes deben evaporarse más rápidamente que el agua, pero sus índices de 137 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero evaporación no deben de ser demasiado bajos. Hay que evitar que se volatilice mucho disolvente en el recorrido de la pistola al cuero. Además, con elevadas cantidades de disolventes de rápida evaporación se obtienen tinturas superficiales, en parte bronceantes. Estas tres condiciones expuestas las reúnen por ejemplo el etilenglicol y la dimetilformamida. Si los baños a pistola tienen por termino medio un 50% o más de estos disolventes, entonces los cueros al cromo tratados posteriormente de forma completamente atravesada. En los cueros atravesados de esta manera se puede hacer la interesante observación: mientras ambos lados están teñidos de forma brillante y uniforme, el interior del cuero se encuentra, a menudo, sólo débilmente coloreado. Esto se debe probablemente a que estos colorantes son de mejor solución en disolventes orgánicos que en agua y migran a la superficie del cuero con disolventes que se evaporan más rápidamente que el agua. Aquí se produce primeramente una combinación salina de las moléculas de colorante ionizadas con los grupos del cuero de carga positiva. En la segunda fase, el colorante es de valencias secundarias y se fija de forma especialmente sólida. Como la acetona, el alcohol etílico y el isopropanol se evaporan demasiado rápidamente, son poco apropiados como disolventes para los grupos de colorantes mencionados. Sin embargo se pueden emplear como diluyentes para la regulación del tiempo de secado. Con cantidades crecientes de agua en el baño de pistola se reduce el poder colorante. Si el poder de humectación con los disolventes orgánicos mencionados no es suficiente, entonces se pueden adicionar penetradores a los baños de tintura. Sin embargo, unas cantidades mayores de penetradores aumentan notablemente el poder de absorción del cuero. O sea que la coloración se puede regular mediante la elección del disolvente, con la proporción de agua en el baño de tintura a pistola, con la cantidad a aplicar y con la adición de penetradores. Además, cada variación en la composición de los baños de colorantes origina una modificación de la intensidad de los cueros teñidos a pistola. Con la misma cantidad de colorante las tinturas de penetración profunda Más información/More info/Plus d'informations [email protected] resultarán siempre, como es lógico, más pálidas que las tinturas superficiales. La forma como se realiza el secado siguiente es también decisiva para la intensidad. Cuanto más caliente se seque, tanto más rápidamente se llevan de nuevo a la superficie del cuero el agua y los disolventes orgánicos que allí se evaporan enseguida. De esta manera, también migra y se deposita superficialmente toda la parte de colorante no fijada. Un secado rápido proporciona, por consiguiente, tinturas más intensas que un secado lento. En general, se puede decir que la solidez a la gota de agua es menor en las tinturas altamente concentradas que en las tinturas con el mismo colorante menos concentrado. Sin embargo, se ha observado que las tinturas con una solidez a la gota de agua insuficiente, después de varias horas de reposo, tenían una solidez a la gota de agua mejor e incluso perfecta. Por consiguiente, esta solidez no se debe analizar en los cueros recién teñidos a pistola. La solidez al lavado, a la luz y al sudor de las tinturas a pistola, además de depender del mismo colorante, dependen también de la cantidad en que se emplea, de los productos auxiliares adicionados, del grado de coloración y del tipo de cuero. La solidez a la luz de las tinturas con colorantes de complejo metálico 1:2 depende, como en todos los colorantes para cuero, de la concentración de la tintura. Las tinturas de color intenso son, en general, más sólidas a la luz que las tinturas en matices claros. Sin embargo, la diferencia de la solidez a la luz es generalmente solo escasa y no tan acusada como en muchos colorantes que no pertenecen a los colorantes de complejo metálico. El átomo del complejo tiene una acción estabilizante. Las solideces al lavado y al sudor dependen también, al igual que en la tintura en el bombo, de la concentración, en el sentido de que las tinturas más débiles son lógicamente más sólidas que las tinturas llenas. Si estas solideces 138 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero son insuficientes, un tratamiento posterior con productos auxiliares catiónicos en medio ácido proporcionan generalmente una mejora. Como los colorantes de complejo metálico mencionados se disuelven más o menos bien en los disolventes orgánicos, las tinturas que los contienen son lógicamente sensibles a los disolventes empleados en los acabados. Para evitar una migración de las partes de colorantes de un acabado que contenga disolventes que no estén suficientemente fijados en el cuero, debería procurarse aislar bien la tintura mediante capas apropiadas de ligantes. En general, se puede decir que la solidez a los disolventes de los cueros de curtición vegetal teñidos, generalmente, es mejor que en los cueros al cromo. Junto a la tintura a pistola se pueden dar también aplicaciones en la máquina de cortina. En estos casos se debe aumentar la viscosidad de los baños colorantes mediante espesantes adecuados con el fin de obtener una cortina estable. Las explicaciones anteriormente expuestas se refieren exclusivamente a la tintura de los cueros secos. Finalmente se debe resaltar que no solo se pueden teñir a pistola los cueros secos, a los que hasta ahora solo nos hemos referido, sino también se puede aplicar este método para la tintura de cueros escurridos a máquina. 16.5) COLOROMETRÍA. 16.5.1)Conceptos fundamentales. La colorimetría es la ciencia que se dedica al estudio del color. Su objetivo es traducir la impresión subjetiva que constituye para cada observador la sensación de color de una muestra o un haz luminoso determinado, a magnitudes físicas medibles. De esta forma, se puede asignar a cada color concebible unos parámetros físicos concretos. El color no es una propiedad de los objetos. Los estímulos que el cerebro recibe y que producen en el ser humano la impresión de color dependen de tres factores: - La iluminación, o sea, la fuente luminosa con que se observa el objeto, - La superficie del objeto y, en concreto, su curva espectral de remisión y - El ojo observador. 16.5.1.1) La iluminación. Como ya hemos mencionado anteriormente, la luz visible constituye una pequeña franja en el espectro de la radiación electromagnética comprendiendo longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros. Las longitudes de onda inmediatamente superiores corresponden a la radiación infrarroja y las inmediatamente inferiores a la radiación ultravioleta. Más concretamente podemos afirmar que la parte del espectro electromagnético (espectro que comprende todas las radiaciones electromagnéticas) comprendida entre 300 y 1500 nm. se conoce como espectro luminoso. Dentro de él, se engloba el espectro visible, también llamado ventana óptica y el espectro luminoso no visible. Este espectro visible comprendo desde los 380 nm. aproximadamente hasta los 780 nm. Por encima de los 780 nm. tenemos las radiaciones infrarrojas y por debajo de los 380 nm. tenemos las ultravioletas. La luz bajo la que normalmente observamos los colores esa siempre policromática, es decir, contiene radiación electromagnética a distintas longitudes de onda, y su composición varía según la naturaleza de la fuente luminosa. Sabemos que a cada radiación del espectro visible le corresponde un determinado color. Estas luces son monocromáticas pero rara vez en la vida real nos encontraremos con luces monocromáticas sino más bien con una mezcla de luces. Así será necesario conocer la composición de la luz con la que trabajamos. Sabemos también que, por ejemplo, un papel blanco iluminado por la luz de una vela, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 139 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero aunque en principio nos parezca igual, será más naranja que si la luz que lo ilumina procede del sol. Necesitamos pues un elemento objetivo que nos sirva de referencia para saber lo naranja o azul que es un blanco, es decir, para comparar las radiaciones luminosas con lo que llamaremos un manantial patrón, que nos servirá de referencia. Este manantial patrón recibe el nombre de cuerpo negro y la radiación que emite está en función de su temperatura. A medida que calentamos el cuerpo negro, este radia energía que se hace visible primero en las radiaciones de longitud de onda más larga, 780 nm., correspondiente a los colores rojos, hasta llegar a los azules-violetas a 380 nm. Así, podemos relacionar la luz emitida con la temperatura de ese momento. La temperatura de color se mide en grados Kelvin (ºK). Ante la gran diversidad de luces policromáticas posibles, la Comission International de l'Eclairage (C.I.E.) creó en 1931 unos iluminantes patrón, entre los que citaremos por su utilidad: - Iluminante D65, que corresponde a la iluminación diurna. Corresponde a la mezcla de luz solar y cielo nublado. Su temperatura de color es de 6.500 ºK. Es el adoptado como blanco de referencia para la televisión en color. - Iluminante A, que corresponde a una lámpara de incandescencia con filamento de wolframio. Equivale a la luz emitida por el cuerpo negro a una temperatura de 2.855 ºK y juega el papel de luz artificial. - Iluminante B corresponde a la luz del mediodía. Su temperatura de color es de 4.874 ºK. - Iluminante C, Corresponde a la luz del día en el hemisferio norte sin sol directo que es parecido a la luz del mediodía. Su temperatura de color es 6.774 ºK - Iluminante E, Es el blanco equienergético y representa el blanco que se obtiene al estar presentes todas las longitudes de onda del espectro visible con igual energía. Su temperatura de color es de 5.500 ºK. - Iluminante F, que corresponde a un tipo de luz fluorescente. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 16.5.1.2) Curva espectral de remisión. Se llama remisión a la relación entre la energía recibida por el objeto y la energía reflejada por el mismo. Esta relación se expresa en tanto por cien, se representa por R y es independiente de la cantidad de luz que recibe la muestra. El espectro de una muestra es la curva representativa de la remisión de dicha muestra en las distintas longitudes de onda comprendidas entre 400 y 700 nm. El blanco ideal correspondería al espectro de remisión que devolviera el 100% de la luz recibida en todas las longitudes de onda, mientras que el negro ideal absorbería la totalidad de la luz recibida. Los colores "acromáticos" son todos los que representan un mismo valor de remisión en todas las longitudes de onda del espectro visible. Abarcan toda la escala de grises desde el blanco hasta el negro. El color viene determinado por por la fracción del total de luz que absorbe una muestra al ser iluminada. De esta manera, un amarillo absorbe fundamentalmente las radiaciones entre 400 y 500 nm; un rojo absorbe entre 500 y 600 nm., y un azul entre 600 y 700 nm. Colores primarios son aquellos que absorben una tercera parte del espectro a partir de los cuales es posible obtener cualquier color, incluidos los acromáticos. Corresponden a un cian (azul-verdoso), un magenta (rojoazulado) y un amarillo. 16.5.1.3) El ojo observador. El ojo humano está constituido por dos tipos de receptores de luz: - Los bastones, que sólo perciben sensaciones acromáticas del blanco al negro, pasando por los grises, y - Los conos , que son los responsables de la sensación cromática. Poseen tres pigmentos o fotopsinas, con respuestas diferentes a cada longitud de onda. La sensibilidad de estos conos varía de un individuo a otro, pero 140 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero estadísticamente se ha podido comprobar que el 92% de la población tiene sensibilidades parecidas. La población adulta tiende a ver los colores más amarillos debido al envejecimiento de la córnea. Cualquier radiación cromática que se mezcle aditivamente con otra, puede ser sustituida por otra radiación cromáticamente equivalente. 16.5.2)Leyes de Gassmann. 3ª ley. Como sabemos lastres características que determinan el color son el brillo, matiz y saturación. Ha habido varios intentos para dar una base científica al fenómeno de la visión, con las teorías tricromática y de los antagonistas. Fue el físico alemán Grassmann quién sistematizó la teoría de la mezcla aditiva del color en sus leyes: Siempre que dos superficies nos produzcan la misma sensación cromática, podemos variar su luminancia, manteniendo constante el matiz y la saturación, sin que varíe la igualdad cromática entre las dos superficies. Esta ley nos permitirá representar el color en una superficie y no en un sólido. 1ª ley. 2ª ley. 4ª ley. Por síntesis aditiva es posible conseguir todos los colores mezclando tres franjas del espectro visible en la proporción adecuada, siempre que ninguno de los tres iluminantes elegidos se pueda obtener por mezcla de los otros dos. Como cualquier color puede crearse por síntesis aditiva de los colores primarios y, al hacer esto, sumamos sus respectivas luminancias, podemos deducir que la luminancia de una color cualquiera equivale a la suma de las luminancias de sus componentes primarios. Dos radiaciones cromáticamente equivalentes a una tercera, son equivalentes entre sí. 16.5.3)Medida y especificación del color. Decimos que las radiaciones son cromáticamente equivalentes cuando producen iguales sensaciones de matiz saturación y brillo, teniendo distinta distribución espectral. Para conseguir luz blanca con la mezcla de tres colores deben emplearse cantidades iguales de rojo verde y azul, aunque en el experimento de Grassmann no se utilizan iguales cantidades en termino de lúmenes sino en unidades tricromáticas. Las unidades T están relacionadas con los lúmenes de la siguiente forma: 1 unidad T de rojo = 0,30 lúmenes de rojo. 1 unidad T de verde = 0,59 lúmenes de verde. 1 unidad T de azul = 0,11 lúmenes de azul. 3 unidades T = 0,30 + 0,59 + 0,11 = 1 lúmen de blanco. La sensación de un determinado color depende de la muestra del iluminante y de la sensibilidad que tiene el observador. E .- es la repartición de la intensidad de la luz incidente en tanto por uno. Es función única y exclusiva del iluminante utilizado. R .- Curva de remisión de la muestra si fuera iluminada con un haz de luz de intensidad 1 a cada longitud de onda. Esta curva depende sólo del color de la muestra. E R .- Repartición espectral de la intensidad. Curva resultante de la iluminación de la muestra y un iluminante con repartición de la intensidad incidente E. Esta curva resulta de efectuar el producto E R a cada longitud de onda y esta distribución de intensidades a lo largo del espectro visible es lo que realmente percibe el ojo humano. Si expresamos matemáticamente estos tres factores y formamos con ellos una ecuación, Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 141 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero obtenemos tres valores mediante los cuales se puede describir un color inequívocamente. Estos tres valores se denominan valores triestímulo. A través de ellos es posible representar gráficamente en un espacio tridimensional cualquier color, aunque, dada la compleja interpretación de los valores que se obtienen, sólo se comentan algunos conceptos. distancia entre dos puntos o a igual magnitud de la diferencia de color, no corresponde una diferencia de sensación de color semejante. Para el cálculo de la diferencia de color es necesario aplicar, pues, un factor de corrección diferente a cada uno de los componentes que caracterizan el color en las tres dimensiones. 16.5.4)Coordenadas de Hunter. - Luminosidad.- La sensación de luminosidad es inseparable de la sensación de color y se expresa por el valor "Y". Se ha establecido darle al blanco el valor de 100 y al negro el valor de 0. Los colores que se encuentran en un eje por ellos determinado corresponden a los grises o colores acromáticos. - Cromaticidad.- Corresponde al grado de saturación de un color. Los colores más saturados son los que constituyen el espectro de luz, y se denominan comúnmente colores puros. Los diferentes "matices" o "tonos" pueden situarse alrededor del eje de luminosidad (Y), siendo más puros cuanto más alejados se encuentran de éste. Ello constituye el llamado "Diagrama de cromaticidad", dentro del cual se encuentran todos los colores que el ojo humano es capaz de percibir a una luminosidad fija. Los diferentes matices quedan así determinados por dos ejes de coordinación (x e y) perpendiculares al eje de luminosidad. La representación de todos los colores para todas las luminosidades constituye el llamado "sólido de los colores", del que el diagrama de cromaticidad es un corte transversal para una Y fija. Con el fin de unificar los criterios para el estudio del color, la C.I.E. especificó perfectamente la fuente luminosa por medio de la distribución energética espectral de los iluminantes patrón y definió la sensibilidad media del ojo humano al rojo, verde y azul. Hunter estableció las diferencias de color a partir de los valores triestímulo (X,Y,Z) y estableció unos ejes de coordenadas según las ecuaciones siguientes: La coordenada "L" corresponde a la Luminosidad o Claridad. Las coordenadas "a" y "b" forman un plano en donde se representa la diferencia de color. La coordenada "a" define las desviaciones hacia el rojo (+) y hacia el verde (-), mientras que la coordenada "b" define las desviaciones hacia el amarillo (+) y hacia el azul (-). Podemos expresar la diferencia de color como: 16.5.5)Coordenadas CIELAB 76. Posteriormente, a partir de las coordenadas de Hunter, la C.I.E. estableció las coordenadas CIELAB 76 de la siguiente manera: El espacio definido por la C.I.E. a través de los valores x, y e Y, para la medida de un color, no es un espacio uniforme, es decir, a igual Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 142 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Xo, Yo, Zo, están tabuladas en función del iluminante. Las coordenadas CIELAB 76 son las más usadas actualmente. L a ordenada en el origen (K/S) o (lambda) que resulta, es la correspondiente al sustrato sin teñir. 16.5.7)Sistema CIELAB (*). 16.5.6)Ecuación de Kubelka-Munk. Los físicos Kubelka y Munk establecieron para cada longitud de onda la siguiente relación: K/S representa el cociente entre el coeficiente de absorción y el coeficiente de difusión de la luz y es el valor de la remisión expresado en tanto por uno. Resulta que si se representa K/S en función de la intensidad de una tintura (I) se tiene una función lineal: K/S=G·I siendo G una constante propia de cada colorante. L* (*) Comission International de l'Eclairage LABSystem. (1)(6) Es un procedimiento para la determinación colorimétrica de tonos, cálculo de diferencias de color para las reproducciones de matices, determinación del menor índice de metamería o diferencias de concentración e intensidad del colorante. Un color puede determinarse por las coordenadas L*, C* y h. L* es la medida para la luminancia del color. Es el punto de claridad sobre el que se encuentran todos los matices neutros de gris, del blanco al negro. La claridad de un color es también una dimensión de color y, por tanto, fácilmente comprensible. Para un negro ideal, la claridad L* sería 0 y para un blanco ideal L* valdría 100. Negro (0)_____________L*_______________Blanco (100) Por el contrario es algo menos evidente en las partes rojo/verde (a*) y amarillo/azul (b*), por lo que se ha demostrado conveniente calcular de ahí las dimensiones de matiz y pureza. H: Como medida de matiz, puede utilizarse el ángulo de matiz de 0º a 360º en el círculo de colores (en grados). Este ángulo de matiz designa a 0º un color rojo, a 90º amarillo, a 180º verde y a 270º azul. La designación "h" viene del inglés "Hue" (matiz). Así, por ejemplo, como este valor marca la localización en grados en el diagrama de colores plano, un colorante cuyo h (ó HGD) sea de 65º puede estar situado en cualquier punto de la línea imaginaria que forma un ángulo de 65º con el eje creado. Frente a otro colorante que tenga un valor h de 54º, este último tendrá un matiz más rojizo frente al colorante de valor 65º y, a su vez, este será de matiz más amarillento. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] C*: Representa la solidez cromática del color o medida de pureza y viene dado por la distancia desde el punto donde se sitúa el color hasta el eje de grises L*. La abreviatura "C*" viene de la expresión inglesa "Chroma". Así pues, un valor de C*=0 define un gris neutro el cual, según la claridad, puede hallarse entre el blanco y el negro. Conforme C* va aumentando más puro es el matiz ya que se va alejando del tono gris. La colorimetría ha recorrido un largo y apasionante camino hasta llegar a la situación actual partiendo del famoso atlas Munsell: en las medidas del color, las normas de la "Commission Internacional de l'Eclairage" (CIE) y su conjunto de definiciones y formulaciones constituyen una base sólida de trabajo. Actualmente la medida del color en 143 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero superficies se realiza mediante espectrofotómetros de reflexión que miden la reflectancia específica para 16 longitudes de onda entre 400 y 700 nm. a intervalos regulares de 20 nm; esto se considera suficiente puesto que las curvas de reflectancia medidas con mayor exactitud no presentan un perfil más detallado. La ventaja de operar en espacios de coordenadas uniformes radica en la facilidad de efectuar los cálculos para valorar las diferencias de color entre dos puntos dados. Estas distancias se expresan en unidades CIE o NBS que son muy similares y teóricamente permiten definir distancias sicológicamente similares. De esta curva se pueden deducir los valores triestímulo x, y, z, definidos por la CIE así como las coordenadas del color en un espacio cromático de tres dimensiones. La necesidad de operar en este espacio con facilidad ha llevado al intento de transponerlo a coordenadas uniformes, para lo cual se han propuesto múltiples soluciones. Las de mayor utilización actualmente son las coordenadas CIELAB donde 16.5.7.1) Metamería. L - Define la claridad A - Define el eje rojo a verde B - Define el eje azul a amarillo o el espacio cilíndrico L C H donde L - Claridad C - Cromatismo, distancia al eje de grises H - "Hue", matiz o ángulo del tono En los dos casos L define el eje de blanco a negro donde el blanco se encuentra en el valor 100 y el negro en el 0. Dos superficies con el mismo color bajo una determinada luz pueden tener una diferencia de color apreciable bajo otro iluminante. Este fenómeno conocido desde siempre por los coloristas, se conoce como metamería y es debido a que esa superficie tiene diferente curva de reflectancia, pero bajo un iluminante dado genera valores triestímulo idénticos que otra muestra con diferente espectro de reflexión; al cambiar el iluminante se generan valores triestímulos diferentes entre ambas muestras y aparece la diferencia de color que en este caso se conoce por metamería. Es evidente que una valoración de la metamería solamente puede realizarse con instrumentos de este tipo y puede predecirse mediante el cálculo de los valores triestímulo resultantes para diferentes iluminantes. Los iluminantes normalizados son el D65, A y F3 que corresponden a la luz del día a pleno sol, luz artificial de incandescencia y luz fluorescente. 16.6) Características de los colorantes. Por solidez se entiende la resistencia a diferentes medios y solicitaciones que debe presentar una piel manufacturada para medir el grado de adecuación al uso al que va a ser destinada. Naturalmente, estas resistencias no son las mismas para todos los artículos de cuero, y, por ello, las solideces están reguladas por los procedimientos y directrices de la International Union Fastness (I.U.F.). Clave numérica de las directrices y normas de ensayo. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 144 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Grupo 1. Comprende los números 100 a 199 y tratan de generalidades, reglas básicas, normas de valoración y fabricación de sustratos para la obtención de tinturas. Grupo 2. Comprende los números de 200 a 299 y tratan de ensayos de propiedades de los colorantes y productos de acabado sin consideración del cuero. Grupo 3. Comprende los números 300 a 399 y tratan de ensayos de propiedades de los colorantes y productos de acabado en la aplicación sobre el cuero. En cada caso, se efectúa el ensayo sobre una parte distinta de la muestra. 2) El ensayo se lleva a cabo con cuero a sequedad ambiental. 3) Todos los cueros que normalmente se usan estirados, se ensayan tensados. 4) El cambio de color de los fieltros y del cuero se valoran con las escalas estándar de grises. Cualquier otro cambio o deterioro visible de la superficie del cuero serán debidamente consignados. c) Factores que ayudan a mejorar la solidez del color al frote. 1) Recurtición. Grupo 4. Comprende los números 400 a 499 y tratan de ensayos de solidez del color del cuero. 16.6.1)Solidez del color de cuero al frote. (I.U.F.-450). a) Concepto y campo de aplicación. Este método tiene por objeto el determinar el comportamiento de la superficie de la piel al frote con un fieltro. Se efectúan dos tipos de ensayo, uno con fieltro seco y otro con el fieltro húmedo. En el ensayo, el fieltro puede colorearse más o menos debido a la transferencia de cualquier tipo de materia coloreada, por ejemplo: acabado, pigmento, colorante, y polvo de esmerilado, y el color y la piel pueden quedar alterados. b) Fundamento. 1) El lado de cuero a ensayar, se frota con trozos de fieltro de lana blanca, bajo una presión determinada, con un número dado de movimientos de vaivén: Solidez al frote seco: 10 y 50 movimientos de vaivén con fieltro seco. Solidez al frote húmedo: 10, 50 y 150 movimientos de vaivén con fieltro húmedo. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Curtidos al puro cromo o recurtidos al mineral fijan mejor el colorante y en mayor cantidad que curtidos de recurtición sintético/vegetal más ó menos fuerte. En la elaboración de recurticiones para artículos de cuero que deben tener buena solidez de color al frote, se debe tener en cuenta que se mantenga la mayor cantidad posible de puntos de fijación para el colorante. Si se pretende utilizar en la recurtición algún curtiente vegetal, el que más favorece dicha solidez del color es la mimosa (o el que menos perjudica). En la mayoría de los casos el quebracho y el castaño son sulfitados o endulzados, lo que tiene un efecto negativo sobre la fijación del colorante. 2) Elección del colorante. Para tinturas sólidas al frote se deberían escoger colorantes con buena solidez al sudor. En cuanto a la cantidad de colorante, para tonos claros y medios generalmente se pueden fabricar con buena solidez al frote. En tonos brillantes y oscuros donde debe haber una alta oferta de colorante si este está mal o nada fijado, la solidez del color de los cueros empeora de forma drástica. 3) Tintura en fases. Si los curtidos no se esmerilan después de tintados, una adición de auxiliares catiónicos de tintura puede aumentar la solidez del color. Es importante que estos auxiliares catiónicos 145 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero sólo se añadan a baños agotados o nuevos de tratamiento. Para una mayor seguridad se recomienda un lavado antes de la adición de tales auxiliares. Después del tratamiento con estos auxiliares catiónicos, también se recomienda cambiar el baño o eventualmente un lavado. 4) Engrase. Aceites a grasas sensibles a electrolitos y ácidos pueden disminuir la solidez al frote de las tinturas, especialmente cuando se encuentra una elevada cantidad de colorante y engrasante en el baño de tintura antes de la fijación con ácido fórmico Después de la adición de ácido fórmico los colorantes y engrasantes sólo suben a la piel de forma relativamente superficial. Con ello se reduce la solidez al frote. Si se pretende excluir este factor, se puede realizar el engrase antes de la tintura y, a continuación, la tintura en baño nuevo. 5) Acidificación de la tintura. Si antes de acidificar aún está presente una cantidad relativamente importante de colorante, se debe añadir el ácido fórmico en varias tomas. Si se produce una caída repentina de pH, la parte de colorante que aún se encuentra en el baño de tintura puede resultar difícilmente soluble y depositarse en la superficie. Para una buena fijación de colorante, es esencial que se fije con suficiente ácido y una duración suficientemente larga. La duración de la fijación depende del grado de neutralización y del espesor del artículo. adoptó como método de ensayo internacional y oficial la Norma "VESLIC C 2010" (Verein Schweizerischer Lederindustrie Chemiker) para determinar la solubilidad de los colorantes destinados a la tintura del cuero. Esta norma lleva el número de registro 201. Para facilitar la determinación del límite de solubilidad, el método actual ha sido completado con un ensayo comparativo suplementario con 300 grs./litro de colorante. Norma IUF 201 (VESLIC 2010). Solubilidad. Por solubilidad de los colorantes destinados a la tintura del cuero se entiende la cantidad máxima de colorantes en grs./litro de agua destilada que se mantiene disuelta a 60ºC y a 20ºC. Principio del método de ensayo. La solubilidad se determina mediante el ensayo a la gota. El principio de este ensayo consiste en hacer visible un colorante no disuelto en una disolución, a una disolución determinada. Esta solución de colorante se aplica a la gota sobre papel filtro. Si el colorante está completamente disuelto, se produce una mancha de color uniforme. Por el contrario, el colorante no disuelto forma un residuo finamente distribuido en toda la mancha, o bien se deposita, tanto en el núcleo, como en la zona marginal de dicha mancha. Se considera como límite de solubilidad la máxima concentración que, a 60ºC ó 20ºC no deja ningún residuo visible, o bien no forma una mancha con núcleo de coloración más intensa. 6) Fijación especial. Después de la acidificación, el colorante sin fijar debe eliminarse cuidadosamente por lavado. A continuación, se puede fijar en baño nuevo con auxiliares catiónicos. La adición de sales de cromo o aluminio puede resultar una mejora adicional. Preparar series de ensayos a las siguientes concentraciones: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 75, 100 y 300 grs/litro de agua destilada. 16.6.2)Límite de solubilidad de los colorantes. (I.U.F. 201). Si no existe una disposición de disolución especial, se vierten sobre el colorante 100 ml. de agua destilada en el tubo de ensayo, a temperatura ambiente, se cubre con vidrio de reloj y se calienta durante 2 min. a ebullición. En 1975, el IUF (International Union of Leather Chemists Societies, Fastness Tests Commission) Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Realización del ensayo. 146 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Seguidamente se enfría a 60ºC(20ºC) situando el tubo de ensayo en agua fría. La solución de colorante se eleva 5 veces y se vacía 4 veces utilizando una pipeta calentada previamente durante 10 min., como mínimo, a 60ºC (±2ºC) en agua destilada. Se seca con algodón la cara exterior y la boquilla de esmerilado plano. A continuación se deja caer sobre el papel de filtro una gota de dicha solución de colorante, desde una altura de 1 cm. aproximadamente. Se vierte el contenido restante en la solución de colorante, esta se deja enfriar (disponiendo el vaso en agua fría) hasta 20ºC (±2ºC) y se repite inmediatamente la operación de goteo a esta temperatura; si fuera necesario, se repite esta operación al cabo de 2 horas. Valoración. Después del secado a temperatura ambiente se analizan las manchas del papel de filtro. La solución de colorante a la máxima concentración que no presenta ningún residuo es considerada como límite de solubilidad. La solubilidad se indica conforme al grado de concentración establecido, es decir en gramos de colorante por litro de agua y se refiere a temperaturas de 60 y 20ºC. Principios generales para el ensayo de solideces del color del cuero. (I.U.F.120). (Basada en la recomendación ISO R 105). ES-2. 1.- Introducción. 1.1.- En esta norma se dan los principios generales para los métodos de ensayo de la solidez del color del cuero. Describe las aplicaciones y limitaciones de estos métodos y explica varios términos. Asimismo se discuten sucintamente procedimientos de trabajo que son comunes a varios de estos métodos. 1.2.- Se entiende por "solidez del color" la resistencia del color del cuero frente a influencias de naturaleza varia, a las cuales el cuero se halla expuesto habitualmente Más información/More info/Plus d'informations [email protected] durante su fabricación o su uso posterior. 1.3.- Los métodos de ensayo no solamente pueden ser empleados en la valoración de la solidez del color del cuero, sino que también pueden utilizarse en la determinación de solideces del color de los colorantes, pigmentos y aprestos. En este caso, se aplica el colorante sobre cuero estándar a unas intensidades especificadas siguiendo procedimientos establecidos, o bien se acaba la piel con el pigmento o el apresto. La coloración se examina entonces de la forma usual. 1.4.- Cada método se refiere a la solidez del color frente a una sola influencia. No se han dado normas para los ensayos de solidez a una sucesión de influencias, puesto que las influencias implicadas en cada caso particular y el orden de aplicación de las mismas, variarán. 1.5.- Las condiciones de los ensayos se han escogido de forma que correspondan aproximadamente a los tratamientos empleados usualmente en la manufactura y a las condiciones de uso habituales. Al mismo tiempo, se han procurado conservar estas condiciones lo más sencillas y reproducibles posibles. Dada la imposibilidad de que los métodos de ensayo tengan en cuenta todas las circunstancias que pueden presentarse durante la manufactura o el uso del cuero, los resultados de solidez que se obtengan deben valorarse teniendo en cuenta las exigencias particulares de cada consumidor. No obstante, estos métodos de ensayo proporcionan una base común para ensayar e informar de las solideces del color. 2.- Principios generales. 2.1.- Una muestra de cuero a ensayar se somete al tratamiento previsto, sea ella sola, o bien puesta en contacto de manera adecuada con un determinado testigo, para la valoración de la coloración adquirida por éste. Tanto el cambio del color experimentado por el cuero, como la coloración adquirida por el testigo, se valoran y expresan en cifras de solidez. 147 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 2.2.- El concepto expresado en esta norma con el nombre "Coloración del Testigo", se refiere a la coloración adquirida por el testigo debida a cualquier tipo de materia coloreada (por ejemplo, colorantes, pigmentos, taninos, etc.,...) 3.- Constitución de las normas. 3.1.- Los títulos de las secciones principales de las normas son los siguientes: - Concepto y campo de aplicación. - Fundamento. - Aparatos y reactivos. - Preparación de la muestra. preparación de disoluciones para el ensayo se utiliza agua destilada. La concentración de los baños se expresa en mililitros por litro (ml/l) o en gramos por litro (gr/l). Se dan las especificaciones de los productos químicos a utilizar en cada método. Para las substancias cristalizadas se da la cantidad de agua de cristalización; para los líquidos se da la densidad. 7.- Preparación de las muestras. 7.1.- Se dan normas para la preparación de la "muestra" o de las "muestras compuestas" a ensayar y para la preparación de las "muestras de control" que se van a utilizar. - Procedimiento. - Informe. 7.2.- Por "muestra" se entiende el trozo de piel que ha de ser ensayado. - Observaciones. 4.- Concepto y campo de aplicación de un método de ensayo. 4.1.- En este apartado se explica la finalidad del ensayo, sus limitaciones y se definen aquellos términos que no estén suficientemente claros. 4.2.- Se citan aquellos tipos de cuero a los que generalmente se aplica el método de ensayo, aunque éste puede ser utilizado también para otros tipos de cuero que no estén especialmente mencionados. Sin embargo, en estos casos es necesario controlar, e informar de ello debidamente, si el ensayo ha ocasionado en el cuero otras modificaciones distintas a las de un simple cambio de color. 5.- Principios del método. 5.1.- Se da una descripción concisa del fundamento del método con objeto de dar al técnico elementos de juicio suficientes que le permitan conocer si el método es el adecuado para su propósito. 6.- Aparatos y reactivos. 6.1.- Se enumeran los aparatos y materiales necesarios para el ensayo. 6.2.- Disoluciones para el ensayo. Para la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 7.3.- Por "muestra compuesta" se entiende la muestra combinada debidamente con el testigo para la determinación de la descarga. 7.4.- Por "muestra de control" se entiende una muestra de comportamiento conocido y que se utiliza para asegurar que el ensayo se lleva a cabo correctamente. 7.5.- En algunos casos se prescribe que el cuero sea ensayado con el acabado desbastado. Para ello se procede a raspar ligeramente la superficie de la piel con un papel de esmeril fino (grado 180). 7.6.- Las pieles afelpadas (por ejemplo ante y nubuck) se deben cepillar antes del ensayo en la dirección de las fibras, utilizando un cepillo suave de cerdas. La longitud de estas debe ser aproximadamente de 3,5 cm. 7.7.- Tipos de testigos. 7.7.1.- En todas aquellas pruebas en las que se ha previsto el empleo de testigos, éstos deberán ser, si no se indica lo contrario, de un tejido de constitución simple y lisa, de aproximadamente 125 gr/m2 y libre de cualquier acabado textil, residuos de productos químicos y fibras perjudicadas químicamente. El algodón y el lino deben ser blanqueados; los demás materiales fibrosos se 148 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero lavarán hasta alcanzar su grado normal de blancura, sin recurrir al blanqueo. La fluidez del tejido de algodón usado como testigo no debe exceder los 5 poises recíprocos, determinada en la solución estándar amoniacal de cobre según el método B.S. 2610:1955. 7.7.2.- La lana y el algodón se utilizan por regla general en los ensayos para la determinación de la descarga. La elección final del tipo de testigo a utilizar se deja a criterio del ejecutante, pero se debe especificar en el informe de ensayo. 7.7.3.- En la medida de lo posible, deben emplearse los tejidos prescritos por las Instituciones de Normas. 7.7.4.- En aquellos casos en que se estipule el empleo de testigos de otra naturaleza, estos deberán ser definidos con especificaciones concisas. Generalmente, éstos serán materiales que durante la fabricación de calzado se utilizan juntamente con el cuero (por ejemplo, crepé, caucho vulcanizado, PVC blando, adhesivos. 8.- Acondicionamiento 8.1.- Usualmente, no son necesarios acondicionamientos especiales de las muestras, aunque, sin embargo, éstas y los testigos no deben estar ni mojados ni demasiado secos. 8.2.- En aquellos ensayos en que el contenido en humedad influya en los resultados, se colocarán la muestra y el testigo bajo condiciones estándar, es decir, en equilibrio con aire a una temperatura de 20±2ºC y una humedad relativa de 65±2%. Observación: En países tropicales y subtropicales, las condiciones estándar en equilibrio con aire a una temperatura de 27±2ºC y una humedad relativa de 65±2%. 9.- Ejecución del ensayo. 9.1.- Se describen detalladamente cada una de las operaciones a que se somete la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] muestra, incluyendo la descripción de la valoración del cambio de color y de la coloración o ensuciamiento del testigo. Es deseable la utilización de muestras de control con el fin de comprobar la correcta ejecución del ensayo. 9.2.- Tolerancias. Las tolerancias se dan para los valores numéricos de dimensiones, temperaturas y tiempos que se consideran límites. Si no se indican tolerancias, la precisión necesaria es la que normalmente se obtiene cuando se utilizan los instrumentos y se opera con el cuidado que son habituales. 9.3.- Relación de baño. Por relación de baño se entiende la relación entre el peso en gramos de la muestra o muestra con testigo y el volumen en mililitros de solución utilizada para el tratamiento. 9.4.- Humectación. Especial cuidado debe tomarse al proceder a la humectación de las muestras preparadas para que éstas consigan una humedad uniforme en todo su espesor. Especialmente en caso de la humectación de cueros hidrófobos, lana, o materiales que contengan lana, en el que es necesario trabajar a fondo las muestras, a mano, con la ayuda de una varilla de cristal aplastada por uno de sus extremos o bien, empleando un dispositivo mecánico. 9.5.- Goteado. En los ensayos en que se coloca una gota de agua o de otro reactivo sobre la piel no se debe forzar la absorción de la gota de agua con ningún medio mecánico. 9.6.- Temperatura. La temperatura será en grados centígrados (ºC), generalmente con una tolerancia de más o menos dos grados (2ºC). Para la obtención de resultados dignos de crédito es esencial un control continuo de la temperatura. 9.7.- En aquellos ensayos que se efectúan en recipientes rotativos, máquinas de agitación o rotativas, pueden tomarse medidas adecuadas para conseguir que la muestra se vea sometida a una acción mecánica uniforme, por ejemplo, atando la muestra a un alambre elástico de acero inoxidable, fijado 149 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero por su extremo libre al tapón del recipiente o añadiendo perlas o bolas de cristal en el recipiente rotativo. 10.- Valoración de la solidez al color. 10.1.- La solidez al color se valora, separadamente, con respecto al cambio de color experimentado por la muestra durante el ensayo y con respecto a la coloración adquirida por los testigos. Antes de la valoración, las muestras y los testigos deben haber sido enfriados, después del secado y deberían haber recuperado su contenido normal de humedad. 10.2.- Solidez del color con respecto al cambio de color. El cambio que se obtiene en un ensayo puede afectar a la intensidad del color, a su matiz, al brillo, o cualquier c o m b i n a c i ó n e n t r e e s t o s . Independientemente del carácter del cambio, la valoración se basa en la magnitud del contraste visual entre las dos superficies coloreadas, siendo una el material original, y la otra la muestra ensayada. Este contraste se compara visualmente con el representado por cada uno de los cinco pares de muestras de colores neutros de la Escala de Grises para la Determinación del Cambio de Color (véase I.U.F. 131). Cada uno de los cinco pares de la Escala tiene asignado un número de solidez entre 5 (ningún contraste) y 1 (gran contraste). La nota de solidez de la muestra es el número asignado a aquel de la Escala de Grises, cuyo contraste corresponde al contraste entre el original y la muestra tratada. Si este se encuentra entre dos de los valores de la Escala, se da a la muestra un valor intermedio, es decir, 3-4 ó 4-3 (siendo ambas notas idénticas). La nota 5 solamente se da en el caso de no existir diferencia entre la muestra ensayada y el material original. En la valoración de los resultados de ensayos para la determinación de la solidez del color a la luz, las muestras expuestas se comparan con la Escala de ocho tinturas azules estándar, realizadas sobre lana, las cuales han sido expuestas a la luz simultáneamente con la muestra. Cuando se produce un cambio en el matiz del color, la naturaleza de este cambio se expresa junto con la nota de solidez. Ver I.U.F. 131: Escala de Grises para la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Determinación del cambio de color. 10.3.- Solidez del color con respecto a la coloración adquirida por el testigo. La coloración adquirida por el testigo. por absorción de la tintura del baño y/o por la transferencia directa del color por contacto directo con la muestra, se valora examinando visualmente el lado del testigo que estaba en contacto con la muestra. En el caso de ensayos húmedos, la coloración del baño se desprecia, por regla general. La coloración del testigo se valora con la Escala de Grises para la Determinación de la Coloración adquirida por el Testigo (ver I.U.F. 132). Los niveles de la Escala van desde 5 (ningún contraste), representado por un par de muestras blancas, a 1 (gran contraste) , representado por un par de muestras, una blanca y la otra gris. El contraste entre el testigo original y el coloreado como consecuencia del ensayo se compara con los de la escala de forma similar a como se ha descrito para el cambio de color en la sección 10.2 La coloración se valora independientemente de la intensidad del color del cuero ensayado. La coloración se valora para cada tipo de testigo usado en el ensayo, y se desprecia la coloración en la costura. 11.- Condiciones para el examen e iluminación en la valoración de la solidez del color. 11.1.- Colocación de las muestras a comparar.- Véanse las normas para la Escala de Grises I.U.F. 131 y I.U.F. 132. Hay que tener especial cuidado cuando se comparan muestras de cuero de forma que estas se hallen colocadas paralelamente al espinazo de la piel o paralelamente a uno de los bordes del trozo del cual han sido cortadas. 11.2.- Los afelpados (por ejemplo, ante y nubuck) se deben cepillar antes del ensayo en la dirección de las fibras, utilizando un cepillo suave de cerdas. La longitud de estas debe ser aproximadamente de 3,5 cm. 11.3.- En algunos ensayos la valoración de cueros que llevan un acabado, se realiza después de haber aplicado a la muestra y al trozo de piel original una crema de calzado incolora y ligero pulido con un paño de lana. 150 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Como crema de calzado se debe usar un tipo de crema compuesta exclusivamente de ceras y trementina o sustitutos de esta última. Son adecuados también productos a base de siliconas, siempre y cuando sean susceptibles de ser pulidas. 11.4.- Iluminación de las muestras a valorar en la Escala de Grises. Ver I.U.F. 132. 12.- Ensayo para las propiedades de solidez de los colorantes, pigmentos de acabado y productos de acabado transparentes. 12.1.- Hay que distinguir claramente entre las propiedades de un colorante, de un pigmento de acabado, o de un producto de acabado no pigmentario, teniendo en cuenta sus propiedades de solidez, y las propiedades del cuero terminado, especialmente sus solideces, que están condicionadas no tan sólo por el tipo de colorante o acabado sino también por la forma de su aplicación, y los procesos antes o después de su tintura de acabado (curtición y acabado del cuero). 12.2.- El ensayo de los colorantes comprende, por una parte, aquellas propiedades para determinar las cuales no es necesaria ninguna aplicación sobre el cuero y, por otra parte, aquellas propiedades que sólo pueden ser ensayadas en cueros teñidos, por ejemplo, solidez a la luz, al sudor y otros. principios (sección 12.3). 12.5.- Los cueros teñidos, que han sido preparados con el objeto de ensayar las propiedades de colorantes, pigmentos de acabado y productos de acabado transparente (según las secciones 12.3 ó 12.4), se ensayan siguiendo las bases establecidas en la presente norma para métodos de ensayo. 13.- Informe. En los métodos, bajo este título, se indica la información que se debe dar en el informe de los ensayos. Debe incluir una referencia sobre la naturaleza de los testigos, de la línea seguida si hay opción para ello, y de cualquier desviación de las condiciones del ensayo establecidas en la norma. 14.- Observaciones. Se da cuenta de posible proveedores de los materiales necesarios para el ensayo, de la bibliografía, y de cualquier otra información no considerada esencial para ser incluida en el texto del método de ensayo. 16.6.4)(40) Solidez a los ácidos de las disoluciones de colorantes. (I.U.F. 202). 1.- Concepto y campo de aplicación. 12.3.- Muchas propiedades de una tintura, especialmente ciertas solideces, dependen de la intensidad del color y, por lo tanto, solo es posible una comparación de notas de solidez de diferentes colorantes si estos se han aplicado sobre un mismo substrato y teñido a la misma intensidad de color. Por este motivo, es necesario que los colorantes a comparar se apliquen sobre un cuero estándar y siguiendo un método de tintura estándar, para el que se toman en consideración los procedimientos particulares de tintura apropiados a los distintos colorantes. (Ver cueros estándar al cromo para tinturas y procedimientos de tintura estándar). 12.4.- Para los ensayos de solidez del color de Pigmentos de Acabado y Productos de Acabado Transparente aplíquense los mismos Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 1.1.- Se entiende por solidez a los ácidos de las disoluciones de colorantes, la resistencia que ofrecen al cambio en su coloración por la acción de los ácidos fórmico o sulfúrico en solución acuosa. 1.2.- Este método es valido para todos los colorantes para cuero solubles en agua. 2.- Fundamento. 2.1.- A la solución del colorante en la concentración normal de baños de tintura (5 grs. de colorante/litro) se añade separadamente una solución diluida de ácidos fórmico y sulfúrico equivalentes a la cantidad de colorante presente (véanse párrafos 3.11 y 3.12). el campo del color se valora por comparación con la solución de 151 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero colorante sin acidificar. del cambio de color (véase párrafo 6.2). 2.2.- Para ello se coloca una gota de cada una de las soluciones del colorante sobre un papel de filtro y, una vez secas, se valoran las coloraciones de las manchas con ayuda de la Escala de Grises para la valoración del cambio de color, (véase también párrafo 6.2) 4.- Procedimiento. 3.- Aparatos y reactivos. 3.1.- Un matraz Erlenmeyer de 300 ml. 3.2.- Un vidrio de reloj (de unos 50 mm. de diámetro). 3.3.- Un termómetro, 0-100ºC, con divisiones de 1ºC. 4.1.- Disolver 1,0 gr. de colorante en 200 ml. de agua destilada, siguiendo las instrucciones correspondientes cuando existan. 4.2.- Si no existen instrucciones para su disolución, verter 200 ml. de agua destilada a la temperatura ambiente sobre el colorante contenido en el Erlenmeyer. Tapar el matraz con el vidrio de reloj, llevarlo a ebullición y hervir suavemente sobre 2 minutos. Enfriar a 60±2ºC, (véase también párrafo 6.3). 4.3.- Poner 10 ml. (véase párrafo 3.6) de solución de colorante a 60ºC, en cada uno de los tres tubos de ensayo (párrafo 3.5), previamente calentados a 60ºC. 3.4.- Probeta de 250 ml., divisiones de 2 ml. 3.5.- Tres tubos de ensayo de unos 18 mm. de diámetro, y unos 180 mm. de longitud. 3.6.- Pipeta de 10 ml. 3.7.- Tres pipetas de 1 ml. y graduadas en divisiones de 0,05 ml. 3.8.- Tres pipetas graduadas o cuentagotas para medir 0,1 ml (3 gotas). 3.9.- Papel de filtro, de calidad y porosidad equivalente al Schleicher y Schüll Nº 604 o Whatman Nº4. 3.10.- Marco sobre el que pueda tensarse el papel de filtro (véase párrafo 6.1). 3.11.- Solución de ácido fórmico, 100 gr. HCOOH 100%/litro. 3.12.- Solución de ácido sulfúrico, 100 gr. H2 SO4 100%/litro. 3.13.- Escala de Grises para la determinación Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 4.4.- Añadir 0,5 ml. (párrafo 3.7) de solución de ácido fórmico (párrafo 3.11), 0,5 ml. de solución de ácido sulfúrico (párrafo 3.12) y 0,5 ml. de agua destilada, respectivamente, a cada uno de los tres tubos de ensayo que contienen la solución de colorante y agitarlo a mano brevemente. 4.5.- Inmediatamente después de la adición de ácido, dejar caer 0,1 ml. (párrafo 3.8) de cada una de las tres soluciones de colorante desde una altura de aproximadamente 1 cm. sobre el papel de filtro tensado (párrafos 3.9/3.10), de manera que se obtengan tres manchas contiguas pero separadas entre sí. 4.6.- Después de dejarlas secar a la temperatura ambiente, pero no antes de las dos horas de haber vertido las gotas sobre el papel, se valora el papel de las dos manchas de las soluciones aciduladas en comparación del color de la mancha obtenida con la solución sin acidular, utilizando la Escala de Grises para la valoración del cambio de color (véase párrafo 6.2). 4.7.- Si tiene lugar cualquier precipitación del colorante por la acción de ácido fórmico o sulfúrico, debe darse también la valoración de la estabilidad de la solución de colorante 152 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero frente a los ácidos. 5.- Informe. Debe comprender: 5.1.- Nombre del colorante y su designación en el Colour Index (véase párrafo 6.5). 5.2.- Una referencia al presente método. 16.6.5)Solidez a los álcalis. Se comprende la capacidad de resistencia del tono de las soluciones de colorantes solubles en agua frente a los álcalis diluidos. 16.6.6)Estabilidad de las disoluciones de colorante frente a los ácidos. (I.U.F. 203). Se entiende por estabilidad a los ácidos de las disoluciones de colorantes, la resistencia que presentan a la precipitación por la acción de los ácidos fórmico y sulfúrico diluidos. 5.3.- Detalles sobre cualquier desviación del procedimiento, incluyendo las prescripciones especiales seguidas para la disolución del colorante, si la hubo. 16.6.7)Estabilidad de las soluciones de colorantes frente a la dureza del agua. (I.U.F. 205). 5.4.- Las calificaciones numéricas por separado para el cambio en el color de las soluciones aciduladas con ácidos fórmico y sulfúrico, respectivamente. Se entiende por estabilidad de las soluciones de colorantes a la dureza del agua, la resistencia que estas ofrecen a la precipitación cuando se diluyen con agua dura. 6.- Observaciones. 16.6.8)Solidez del color del cuero a la luz: luz del día. (I.U.F. 410). 6.1.- Es apropiado, por ejemplo, un marco de madera de dimensiones 33 cm. x 24 cm., y unos 5 cm. de altura, lo que permite cortar el papel de filtro en el formato A4 después de retirarlo del marco. Determina la resistencia del color de todo tipo de cueros y en todas las etapas de fabricación, a la acción de la luz del día ordinaria. 6.2.- Véanse: 16.6.9)Solidez del color del cuero a la gota de agua. (I.U.F. 420). a) Principios generales para el ensayo de solidez del color del cuero (I.U.F. 120). b) Escala de Grises para la valoración del cambio de color I.U.F. 131. 6.3.- Los colorantes que gelatinizan o tienen poca solubilidad deben ser ensayados a la temperatura en que puedan estar disueltos. 6.4.- Los papeles de filtro manchados según este procedimiento, pueden ser utilizados simultáneamente para la determinación de la estabilidad a los ácidos de las soluciones del colorante (véase I.U.F. 203). 6.5.- Si no hubiese designación del colorante en el Colour Index, especificar el tipo de colorante y grupo químico. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Sirve para constatar el efecto de las gotas de agua sobre el cuero. 16.6.10) Solidez del color del cuero al agua. (I.U.F. 421). Por solidez del color del cuero al agua se entiende la resistencia de este a la acción prolongada del agua. 16.6.11) Solidez del color del cuero al lavado. (I.U.F. 423). Por solidez del color del cuero al lavado se entiende su resistencia al lavado en condiciones caseras. En el lavado del cuero no solamente tienen lugar muchos cambios en el color de la piel, sino que puede producirse una descarga de substancias coloreadas y que puedan colorear materiales adyacentes. 153 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.6.12) Solidez del color del cuero al formaldehído. (I.U.F. 424). Por solidez del color del cuero al formaldehído se entiende la resistencia de este a experimentar un cambio de color bajo la acción del formaldehído. 16.6.13) Solidez del color del cuero al sudor. (I.U.F. 426). Este método fue primeramente publicado en ISLTC, 1975, 59, 100 y declarado oficial por la IULTCS en Octubre de 1975 y consiguientemente se ha usado como tal de forma regular. Sin embargo, el método existente presenta algunos inconvenientes. La solución artificial de sudor no es estable y se recomienda que siempre se emplee una solución recientemente preparada. Asimismo, su poder tamponante es bajo en el intervalo deseado. Además, en lo que al mojado del cuero se refiere, se pueden aplicar los mismos argumentos que en el caso de la solidez del color del cuero frente al agua. Con la versión que ahora se presenta, se eliminan estos inconvenientes. Se ha propuesto una nueva solución de sudor artificial estable y también el cuero es mojado para el ensayo. Como material acompañante se emplea un tejido multifibra. Los cueros con alta solidez a la transpiración mostrarán aproximadamente el mismo clasificado o evaluación con la nueva versión del método. Sin embargo, los cueros de baja solidez frecuentemente mostrarán incluso una menor cualificación que con el método original con la transpiración natural en la mayoría de los casos. Este método es válido para los cueros de cualquier clase en cualquiera de sus estadios de fabricación, pero se aplica particularmente a curtidos para guantería, vestuario y forros, así como a cuero para empeine de calzado sin forro. Principio del método. Una pieza especificada de textil sin teñir, mojada con la solución artificial de sudor, es colocada sobre la cara de la probeta a ensayar. La probeta también es mojada con la solución de sudor artificial. La probeta mixta se deja bajo presión durante un periodo de tiempo especificado en un aparato adecuado. Se dejan secar la probeta y el textil. Con la escala de grises se evalúan el cambio de color de la probeta y la coloración provocada en el textil Los cueros que tienen acabado pueden ser ensayados intactos o bien después romperles el acabado. En este último caso, ello debe constar en el informe de resultados. Aparatos y reactivos. Aparato en el que la probeta mixta puede quedar sujeta a una presión uniforme de 1,23 N/cm2 (cargado con un peso uniforme de 125 gr./cm2. Estufa mantenida a 37±2ºC. Tela multifibra de tejido plano, 100x36 mm. como textil acompañante. Solución de sudor artificial, conteniendo por litro: Objeto y aplicación. - 5 gr. de cloruro sódico. Por solidez del color del cuero a la transpiración se entiende la resistencia a la acción de una solución de sudor artificial que supone que imita la acción de la transpiración humana. - 5 gr. de Tris(hidroximetil)aminometano: NH2 C(CH2 OH)3. Puesto que hay grandes variaciones individuales de la transpiración, no es posible diseñar un método de validez universal, pero el sudor artificial alcalino especificado más abajo da unos resultados que se corresponden Más información/More info/Plus d'informations [email protected] - 0,5 gr. de urea. - 0,5 gr. de ácido nitroloacético: N(CH2 COOH)3. Esta solución es ajustada a pH 8,0±0,1 con ácido clorhídrico. Papel abrasivo de grano fino (grado 180). 154 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Escala de grises para evaluación de color. Informe. Desecador de vacío u otro recipiente de vidrio adecuado para aplicarle el vacío. El informe del ensayo debe contener: Bomba de vacío, capaz de producir una evacuación del recipiente hasta 5k Pa (50 mbar=c.40 torr.) en el transcurso de 4 min. Equipo estándar de laboratorio. - Descripción del tipo de cuero. - Una indicación con relación a la cara del cuero que ha sido ensayada. - Si se ha raspado el acabado, hay que anotar este efecto. - Hay que hacer referencia a este método. Método de laboratorio. Se corta una pieza de cuero de 100x36 mm. y una o dos piezas de textil acompañante, también de 100x36 mm. Si debe ensayarse el lado flor con el acabado raspado, este raspado se efectúa usando un papel abrasivo. Se sumerge el cuero y el textil en vasos separados en la solución de sudor artificial, usando por ejemplo, varillas de vidrio para mantener la inmersión. Un vaso puede ser usado para contener todas las piezas textiles, en tanto que cada pieza de cuero debe ser sumergida en un vaso distinto. Se colocan los vasos en el desecador de vacío, se provoca un vacío de 5k Pa y se mantiene esta condición durante 2 minutos. Se restaura la presión normal. Se repite el procedimiento dos veces más. Se coloca una pieza del tejido acompañante sobre una placa de vidrio y se cubre con la pieza de cuero, con el lado a ensayar hacia abajo. Si deben ensayarse ambas caras, se cubre el cuero con una segunda pieza textil. Finalmente se cubre la probeta mixta con una segunda placa de vidrio. - Hay que indicar si ha habido desviaciones en el método operatorio. - Hay que indicar los valores numéricos d e l manchado o coloración del textil acompañante, dando una evaluación distinta para cada uno de los tipos diferentes de fibras. - Hay que dar la evaluación numérica del cambio de color de la probeta. Notas. Solución de sudor artificial: pH: En general, el sudor es débilmente ácido cuando es de procedencia reciente. Luego los microorganismos ocasionan cambios, pasando el valor de pH a ser ligeramente alcalino (pH 7,5/8,5). La transpiración alcalina tiene un efecto considerablemente mayor que la ácida en lo que se refiere al color del cuero. Puesto que el ensayo de solidez requerido da el resultado límite, se omite el empleo de una solución de sudor ácida. Preparación de la solución de sudor artificial: Se precalienta el peso de lastre de 4,5 kg hasta 37±2ºC durante por lo menos una hora. Se coloca la probeta mixta entre las dos placas de vidrio en el aparato y se carga éste con el peso de 4,5 kg.. Para permitir que salga el exceso de solución de sudor artificial, se inclina el aparato unos 30º respecto a la horizontal de cada lado durante unos pocos segundos. Cuando se ensayan simultáneamente varias probetas mixtas, se debe procurar asegurar que cada una esté bien centrada entre ambas placas, de modo tal que se ejerza una presión homogénea sobre cada una de ellas. Se deja el aparato cargado en la estufa a 37±2ºC durante 3 horas Al final del ensayo, se quita la carga, se saca de la probeta mixta del aparato. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Por ejemplo, para preparar 1 litro de solución, se disuelven los componentes pesados en unos 900 ml. de agua desmineralizada en un vaso de 2000 ml. de capacidad y con una marca de enrase en los 1000 ml. Se deja gotear solución de ácido clorhídrico 2 molar, agitando continuamente, hasta que se alcanza un pH electrométrico de 8,0±0,1. Se enrasa a 1000 ml. Periódicamente se comprueba el pH y se tira la solución si no está a 8,0±0,1. También se tira la solución si se ven colonias de microbios. El aparato recomendado es el "hydrotext", que está constituido por un marco de acero inoxidable, en el que encaja justamente un pistón de 4,5 kg. de peso y 115x60 mm. de sección transversal, y unas placas de material inerte, por ejemplo, de vidrio del mismo área y 155 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero un espesor de aproximadamente 1,5 mm (suministrador: Hans E. Pfister AG, Seeblickstrasse, 20. CH-8731 UetilburgGommiwald, Suiza). Se puede usar cualquier otro aparato en el supuesto de que de los mismos resultados, por ejemplo, el "Perspirómeter" de la Asociación Americana de Químicos y Coloristas Textiles. Como textil acompañante se emplea normalmente la tela multifibra SDC, tipo DW. Está pensada para cumplir la norma ISO 105F10 (Suministrador: Sociedad de Tintoreros y Coloristas; PO-Box 244, Bradford, West Yorkshire BD1 2JB, Inglaterra). Para raspar el acabado, una pieza de cuero de unos 120x50 mm. es cargada uniformemente sobre el dorso con 1 kg. sobre el área de 100x36 mm. y se mueve la cara que lleva el acabado un total de 10 veces un tramo de 100 mm. en sentido de ida y vuelta sobre el papel abrasivo de grado 180. El área sometida a abrasión es luego cortada al tamaño de 100x36 mm. Con alguna práctica, el acabado puede ser raspado a mano con el mismo efecto usando el mismo papel abrasivo. El área raspada debe ser cepillada a fondo. del colorante. Otro factor que influye es la cantidad de colorante empleado, es decir, que el colorante que no tiene ninguna posibilidad de combinarse en el cuero puede disminuir la solidez al sudor de una tintura. Mediante la fijación con productos auxiliares para la tintura catiónicos después de la tintura en un baño nuevo se puede mejorar la solidez al sudor de la tintura anilina. 16.6.14) Solidez del color del cuero respecto al manchado de crepe de caucho natural. (I.U.F.441). (ver apartado 4.15) Se entiende como la difusión de color que tiene lugar desde el cuero al crepé de caucho natural. 16.6.15) Solidez del color del cuero respecto al manchado del cloruro de polivinilo. 442). Se entiende la difusión de color que tiene lugar desde el cuero al cloruro de polivinilo plastificado que está en contacto con él. Importante para el calzado con suela de caucho y PVC. Se debe diferenciar entre: Véase: - Principios Generales del Ensayo de Solidez del color del cuero IUF- 20. - Escala de grises para evaluar el color IUF-A32. - Escala de grises para evaluar el cambio de color IUF-131. - Solidez del color del cuero en el agua IUF-421. Elección de los colorantes a emplear. Para pieles para guantería, confección y para tapicería tipo anilina se exigen tinturas sólidas al sudor. Cuando se fabrica calzado sin forro interior también hay que emplear cueros teñidos de forma sólida al sudor. En la solidez al sudor de una tintura influyen en gran manera los colorantes empleados para ello. Además de la elección de los colorantes, la recurtición influye también en la solidez al sudor. Las recurticiones fuertemente aniónicas disminuyen las posibilidades de combinación Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 1) Tinturas en bombo con colorantes solubles en agua. 2) Tinturas a pistola con colorantes solubles en medio orgánico. Los primeros tienen grupos iónicos solubilizadores pero no los segundos. El PVC es un material no polar y, por lo tanto, los colorantes sin grupos iónicos entran en él, no así los que sí tienen estos grupos, que son más estables en medio acuoso. Los subproductos obtenidos durante la fabricación del colorante azoico son, cuando no poseen grupos auxocromos solubilizadores, los causantes de una mala solidez a la migración sobre PVC blando. Especialmente para empeine para calzado y, en parte, para pieles para confección y 156 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero tapicería, se exige tinturas sólidas a la migración. Los empeines para calzado se fabrican frecuentemente con suela clara y si para calzado de este tipo se emplean cueros de una solidez a la migración insuficiente pueden producirse reclamaciones. Según las normas, los ensayos se hacen sobre crepe de goma (I.U.F. 441) y sobre PVC blando de pigmentación blanca (I.U.F. 442). Los colorantes que, debido al tamaño de molécula, y al tipo y número de los grupos solubilizantes contienen partes que presentan una buena solubilidad en medios orgánicos, dan lugar a tinturas con mala solidez a la migración. Tienen gran tendencia a la migración los colorantes catiónicos, pero también los colorantes aniónicos pueden contener partes que proporcionen una tintura con mala solidez a la migración. También influye en la solidez a la migración la cantidad de colorante aplicada. Otros IUF ISO 401 402 420 421 423 426 442 450 105B01 105B02 factores tienen una importancia secundaria. Una cierta influencia tiene el contenido de grasa natural del cuero así como el engrase del mismo. Si el cuero tiene una elevada cantidad de grasa natural o la emulsión grasa tiene una gran parte de grasa no sulfitada, esto puede hacer que la migración, de una tintura de mala solidez a la migración, se empeore aún más por el transporte del colorante que migra a la superficie del cuero. Una fijación con productos auxiliares para la tintura catiónicos no proporciona ninguna mejora de una tintura con tendencia a la migración. 16.6.16) Solidez al lijado del cuero teñido.(I.U.F. 454). Es el comportamiento del cuero al lijar. 16.6.17) Relación de las normas IUF con otras normas. En la siguiente tabla se establece las relaciones de las Normas IUF con otras normas nacionales e internacionales que están vigentes en la actualidad. ASTM ALCA UNE 59220 11642 11641 D2096/83 D2322/69 11640 16.7) Toxicología y ecología de los colorantes. La fabricación de cueros de gran durabilidad a partir de un material en bruto muy perecedero es un proceso industrial altamente desarrollado que abarca un gran número de pasos químicos, aparte de los mecánicos. Todos estos procesos individuales son los que hacen que el cuero pueda ofrecer sus características típicas, tales como su robustez mecánica, su tacto o su plenitud, con una enorme variedad de artículos. Desde hace algún tiempo, ha surgido en el ámbito público una acalorada discusión sobre el empleo de determinados productos químicos y especialmente de colorantes. No Más información/More info/Plus d'informations [email protected] E-53 E-61 59242 59250 solamente los fabricantes y elaboradores de cuero y de artículos de cuero, sino también los consumidores finales se sienten muy inseguros por las noticias, en parte contradictorias y hasta absurdas, que reciben. Además la normativa medioambiental varía a menudo mucho de un país a otro. Por tanto daremos una explicación de los conceptos ecológicos y toxicológicos más importante para tratar después con más detalle los colorantes azoicos y los colorantes de complejo metálico que son los que nos ocupan en este tema. 157 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero 16.7.1)Conceptos toxicológicos básicos. La toxicología se ocupa de los efectos nocivos de las substancias químicas sobre los organismos vivos. El objeto de la toxicología es la apreciación del riesgo para la salud de personas y animales. En el sentido toxicológico, los venenos son substancias que tienen un efecto nocivo agudo o crónico sobre los mamíferos, incluso en cantidades pequeñas. Para poder valorar el efecto tóxico agudo de una sustancia se determina la dosis (cantidad expresada en mg. de producto por Kg. de peso corporal del animal de ensayo) a la que un 50% de los animales fallece después de una única dosis dentro del periodo de ensayo (LD). La aportación de la sustancia al cuerpo del animal de ensayo puede 50 efectuarse de forma oral (p. ej. mediante el alimento), dermal (p. ej. aplicándolo sobre la piel) o por inhalación (a través del aire que el animal respira). Para la mayoría de las substancias se parte del así llamado "valor umbral" (expresado en mg. de producto por Kg. de peso corporal del animal de ensayo) y que indica la cantidad de una sustancia que hemos de considerar como "inofensiva" a los efectos de la apreciación del riesgo. Si la cantidad de sustancia administrada se sitúa por debajo de este valor umbral, no es de esperar ningún efecto, es decir, que el organismo puede evitar un efecto nocivo mediante degradación (metabolismo) o eliminación (excreción) del producto. Otro concepto importante es la "biodisponibilidad" de una sustancia. A diferencia de los productos insolubles, los colorantes hidrosolubles y solubles en grasa pueden penetrar en la célula, es decir, que son biodisponibles. Esto significa que la sustancia es accesible a la degradación química (metabolismo) dentro del organismo. Las substancias cancerígenas pueden conducir a la formación de tumores en el organismo, por ejemplo mediante alteraciones de la sustancia genética (ADN) que induce a una célula a iniciar un Más información/More info/Plus d'informations [email protected] crecimiento incontrolado. En muchos casos, la formación del tumor se realiza después de un tiempo de latencia largo (aprox. de 10 a 20 años). El afecto cancerígeno de una sustancia sólo puede determinarse mediante ensayos con animales, que resultan muy laboriosos. Estos ensayos con animales requieren más de 2 años y son muy costosos. No todas las substancias pueden someterse a un test de este tipo. Para apreciar el potencial cancerígeno sirven los ensayos para determinar el efecto mutágeno, es decir, la alteración de la sustancia genética. Estos métodos de test son principalmente el "test de Ames" y el "test de aberración de cromosomas". 16.7.2)Conceptos ecológicos básicos. La ecología, por otro lado, hace afirmaciones sobre el comportamiento y la permanencia de las substancias químicas en el medio ambiente para detectar los efectos negativos de estas substancias sobre los ecosistemas, tales como los ríos o los bosques y evitar estos efectos. Durante la utilización de la tintura del cuero o, en última instancia, durante la eliminación de los artículos de cuero, los colorantes pueden penetrar en el medio ambiente. Por lo tanto, hay que asegurar que no se provoquen daños importantes o irreversibles, incluso cuando estos colorantes se emplean de forma incorrecta. Un alto grado de agotamiento de los baños de tintura reduce la parte de colorante sin utilizar que penetra en el medio ambiente. Sin embargo, durante el compostage estos colorantes penetran en el suelo y no se degradan, se acumulan en el (persistencia). Para evitar que estas substancias penetren en las aguas subterráneas, es necesario asegurar su degradación por los microorganismos del suelo. Cuando penetran colorantes en las aguas superficiales a través de las depuradoras, estas aguas no deben ser perjudicadas a largo plazo. La toxicidad acuática, es decir, la toxicidad para las algas, los peces, las dafnias y otros organismos acuáticos, constituye un 158 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero criterio importante. Este valor consta en las frases R 50-53 sobre la peligrosidad para el medio ambiente. 16.7.3)Valoración toxicológica de los colorantes azoicos. desdoblan totalmente dando arilaminas, a no ser que se haya demostrado lo contrario. Sin embargo, la mayoría de los colorantes azoicos que se ofrecen en el mercado se desdoblan dando arilaminas, cuya toxicidad no es preocupante según el nivel actual de conocimientos científicos que se tienen. Bases químicas. Los colorantes azoicos son colorantes sintéticos que se ofrecen en forma de polvo, granulado, pasta o líquido. Aparte del colorante en sí, para las características toxicológicas y ecológicas son también decisivos los productos derivados y las impurezas. Por ello resulta problemática la clasificación de los colorantes únicamente sobre la base de su C.I., ya que al existir distintos procedimientos de fabricación existen en algunos casos diferencias apreciables en cuanto al tipo y la cantidad de productos derivados. Para los colorantes azoicos resulta característico el agrupamiento atómico (nitrógeno-doble enlace-nitrógeno) estando enlazados ambos átomos de nitrógeno a un sistema aromático cíclico. Dentro del organismo de los mamíferos este enlace típico nitrógeno-doble enlace- nitrógeno (N=N) puede desdoblarse en el caso de la mayoría de los colorantes azoicos de forma reductiva dando dos aminas aromáticas. La absorción por el cuerpo humano puede realizarse en el caso de los colorantes en polvo, por inhalación del polvo, en el caso de los colorantes líquidos, por inhalación de las nieblas pulverizadas (gotitas de líquido), así como por contacto con la piel o por ingestión. Para el desdoblamiento azoico, que se produce dentro del organismo, la biodisponibilidad antes mencionada del colorante azoico tiene una importancia decisiva. Con la correspondiente biodisponibilidad han podido identificarse en los ensayos con animales y también con personas (en la orina) productos de desdoblamiento de los colorantes azoicos. Para la valoración toxicológica se parte actualmente de la base de que todos los colorantes azoicos biodisponibles se Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Arilaminas y bencidina cancerígenas. Sin embargo, algunos pocos colorantes azoicos se desdoblan dando arilaminas del tipo que está clasificado como cancerígeno en personas y animales. En primer lugar está la Bencidina, que tiene un efecto cancerígeno unívoco en el hombre, así como los derivados 3,3'-diclorobencidina o toluidina (3,3'-dimetil-bencidina) y/o dianisidina (3,3'-dimetoxi-bencidina), muy afines a la bencidina por su estructura y con un claro efecto cancerígeno en los animales. Los colorantes azoicos que pueden desdoblarse dando estas arilaminas se denominan normalmente "colorantes de bencidina". Los peligros pueden partir de: - Las arilaminas libres cancerígenas (p. ej. la bencidina) que están presentes en el colorante azoico en forma de impurezas procedentes de la síntesis técnica. - Las arilaminas liberadas por el proceso reductivo y que pueden formarse depuse de la inhalación o ingestión de colorantes de bencidina durante los procesos metabólicos que tienen lugar en el cuerpo. A causa de los recelos en el ámbito toxicológico que los colorantes de bencidina despiertan, desde 1971 los fabricantes alemanes han renunciado voluntariamente a la utilización de la bencidina para la fabricación de colorantes, llevados por su responsabilidad como fabricantes. No obstante, algunos fabricantes siguen ofreciendo estos colorantes sin dejarse impresionar por estos recelos. Nueva regulación de la normativa para 159 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero alimentos y objetos de uso respecto a artículos de cueros teñidos. Mientras que el aplicador de colorantes de bencidina puede protegerse de los peligros estudiando las hojas de datos de seguridad y las medidas de seguridad incluidas en ellas, esto le resulta mucho más difícil al comprador de productos textiles o de cueros teñidos. Para proteger mejor al consumidor final, la legislación alemana ha aprobado en 1994 una nueva regulación de la "Normativa para Alimentos y Objetos de Uso". Según esta nueva Ley existe una reglamentación severa para: disolventes. - Cromatografía de capa fina o analítica HPLC del extracto contra un estándar. - Identificación mediante reacción cromática o luz UV. Para la identificación de arilaminas ligadas en los colorantes debe realizarse previamente una hidrólisis reductiva del colorante azoico. Durante el análisis de los colorantes aplicados sobre cueros, la reducción se realiza en presencia de la muestra de cuero desmenuzada. A partir del 01/09/96 se prohíbe fabricar estos cueros en Alemania o importarlos a este país. De ello puede desprenderse fácilmente que estas identificaciones deben ser efectuadas muy cuidadosamente por personal formado para ello, con el fin de evitar los resultados erróneos debidos a la presencia simultánea en el cuero de los productos químicos y colorantes más diversos. En este momento, están realizándose ensayos simultáneos para elaborar un método de análisis lo más fiable y sencillo posible con la participación de varios laboratorios. A partir del 01/10/96 está además prohibido vender cueros de este tipo que se tengan todavía en stock. 16.7.4)C a r a c t e r í s t i c a s t o x i c o l ó g i c a s y ecológicas de los colorantes de complejo metálico. - Los artículos de cuero que están en contacto con la piel durante un tiempo prolongado y - que han sido teñidos con colorantes azoicos que pueden desdoblarse dando arilaminas cancerígenas. Esta normativa constituye una reglamentación severa de la importación de cueros o artículos de cuero teñidos al importante mercado consumidor alemán. Análisis de aminas procedentes de los colorantes azoicos. Hasta la fecha no se indica en esta nueva Ley ningún método analítico de identificación y tampoco ningún valor límite. Por esta razón, el examen analítico de los artículos de cuero resulta difícil. La identificación de las cantidades residuales de arilamina libre en colorantes puede efectuarse mediante: - Extracción de la solución alcalina con Más información/More info/Plus d'informations [email protected] Cueros sin cromo. Otro tema importante respeto a esta cuestión es el de los colorantes de complejo metálico. El resultado de la demanda creciente de los consumidores es el incremento del segmento de los cueros "wet-white", que se fabrican sin adición de curtientes de cromo. Para estos "cueros sin cromo" se exigen generalmente colorantes exentos de metales, sin efectuar una diferenciación entre los metales con respecto a los riesgos toxicológicos o ecológicos que conllevan. Por esta razón, se solicita cada vez más a la industria elaboradora del cuero o de los colorantes que se cambie la producción a colorantes exentos de metales con unas propiedades supuestamente más positivas. Muchas veces, esta solicitud se hace sin tener 160 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero en cuenta que esto cambiaría las propiedades técnicas de aplicación del producto final. En los que sigue estudiaremos tanto las propiedades toxicológicas como también los efectos de la utilización de los colorantes exentos de metales sobre el producto "cuero" (solideces, etc.,...). del cuero (por ejemplo cuando se llevan prendas de cuero) no es absorbido por el cuerpo, debido al tamaño de las moléculas del colorante y su consiguiente mala penetración en la piel. Hierro. El hierro constituye un metal central importante en los colorantes de complejo metálico para la tintura del cuero en bombo. Estabilidad del complejo. Los colorantes de complejo metálico están compuestos de 1 a 2 colorantes azoicos, ligados a un metal central mediante enlaces fijos. En los colorantes ofrecidos habitualmente en el comercio, estos metales centrales son el hierro (Fe), el cromo (Cr), el cobre (Cu), el cobalto (Co) o más raramente el níquel (Ni). En los complejos metálicos, los iones de metales están enlazados muy firmemente. Las necesidades técnicas de aplicación exigen una elevada estabilidad del complejo metálico y los colorantes de alta calidad técnica cumplen esta necesidad. Cuando penetran en la célula colorantes metálicos hidrosoluble o solubles en grasa, la liberación del ión metálico se impide en alto grado debido a la elevada estabilidad del complejo. Por lo tanto, los ensayos toxicológicos disponibles sobre los iones metálicos libres sólo tienen un valor informativo limitado para la valoración de los colorantes de complejo metálico. La mayor parte de los ensayos toxicológicos realizados con los mismos colorantes de complejos metálicos no muestran ningún aumento del potencial de riesgo para el aplicador o consumidor final. El hierro está también muy extendido en los sistemas biológicos, así, por ejemplo, se encarga del transporte del oxígeno en la sangre, en su calidad de metal central en la hemoglobina (C738 H1166 FeN203 O208 S2)4. Por lo tanto, no nos sorprende su baja toxicidad y la ausencia de potencial mutágeno (es decir, alterador de la masa genética). Cromo. Los colorantes de complejo de cromo constituyen otro grupo de los complejometálicos para la tintura del cuero en bombo. El cromo tiene un comportamiento ambivalente. En forma de Cr(III) constituye un elemento-traza esencial para el metabolismo de los hidratos de carbono dentro del complejo metálico, junto con los aminoácidos. En los ensayos con animales, la falta de cromo causa por ejemplo, diabetes, arteriosclerosis y alteraciones del crecimiento. En forma de Cr(VI), como por ejemplo en el cromato, tiene no obstante un efecto mutágeno y cancerígeno en los ensayos con animales. Debido al elevado poder oxidativo, el cromato reacciona, no obstante, con muchas otras substancias, siendo reducido a la fase de Cr(III). Cobre y cobalto. Además, el contacto con el colorante se evita en gran parte mediante una elaboración adecuada de los colorantes en polvo, que actualmente originan poco polvo. El cobre y el cobalto constituyen también metales centrales muy extendidos en los colorantes para la tintura de cuero en bombo. Si el colorante penetra en la piel procedente Desde el punto de vista toxicológico, hasta la Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 161 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero feche, no consta ningún indicio de potencial mutágeno. Níquel. Como metal central, el níquel está presente principalmente en las níquel- ftalocianinas, que se emplean, no obstante, pocas veces en la tintura del cuero en bombo. Como ión metálico libre, el níquel está clasificado en la lista MAK (concentración máxima en el lugar de trabajo) bajo el grupo III A1, es decir, que se considera que ha sido comprobado su efecto cancerígeno en el hombre. Un complejo importante de níquel (níquel-tetracarbonilo) ha sido clasificado como cancerígeno en los ensayos con animales (grupo III A2). Las níquel-ftalocianinas, no obstante, son mucho más estables como complejo que el níquel-tetracarbonilo, que es relativamente reactivo. Ha sido excluido su potencial cancerígeno en los ensayos con animales. 16.7.5)Tintura de cueros curtidos al cromo con colorantes de complejo metálico. Debido al proceso de curtición, los cueros curtidos al cromo contienen aproximadamente un 3,6% de cromo. En comparación con la curtición sin cromo, el cuero curtido al cromo posee una estabilidad mecánica y térmica más elevada y también una mayor resistencia a la putrefacción. Mediante la tintura con un colorante de complejo metálico se aportan al cuero entre un 0.1 y un 0,4% más de metal ligado al complejo. En comparación con el contenido de metales pesados originado por el proceso de curtición, esto constituye un incremento del 3 al 11%. Si tenemos en cuenta la toxicidad de los metales centrales empleados, este valor resulta muy pequeño. colorantes de complejo metálico. Los cueros curtidos libres de cromo contienen al inicio sólo trazas de metales pesados. Mediante el proceso de tintura con un colorante de complejo metálico se introducen además en el cuero entre un 0,1 y un 0,4% de metal ligado al complejo. Por esta razón hay que plantearse si no debiésemos emplear colorantes exentos de metales por motivos ecológicos. En ensayos realizados sobre la utilización de virutas de rebajado de cueros sin cromo como fertilizante ha arrojado básicamente una buena idoneidad y aptitud para el compostaje. Mediante otros ensayos utilizados, se ha comprobado además que el colorante de complejo metálico no incide de forma importante en el compostaje. Con excepción de los complejos de cobre, los colorantes de complejo metálico muestran una buena biodegradabilidad. No obstante, el cobre tiene propiedades fungicidas, de modo que a altas concentraciones se produce una ligera inhibición. Por motivos ecológicos y basándonos en los resultados antes citados, no es necesaria, por lo tanto, la sustitución de los colorantes de complejo metálicos por los colorantes alternativos exentos de metales. Siempre que por principio quiera renunciarse a la utilización de los colorantes de complejo metálico se podrá echar mano de una amplia gama de colorantes exentos de metales ofrecidos en el mercado. 16.7.7)Solideces. La formación de complejos de un colorante azoico aumenta considerablemente su estabilidad frente a la degradación por la luz. Por lo tanto, no ha de sorprendernos que los colorantes de complejo metálico posean una mayor solidez a la luz que los colorantes azoicos exentos de metales. 16.7.6)Tintura de cueros curtidos sin cromo con Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 162 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Frecuentemente, los colorantes de complejo metálico muestran una solidez al sudor y al lavado algo mayor que los colorantes exentos de metales comparables debido a su mejor adherencia al sustrato. Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 163 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Bibliografía (1) Bayer Farben Revue (328). Bayer 1982. (2) Grall, F. Los colorantes metalíferos y sus aplicaciones en la industria del cuero. Boletín AQEIC. Enero 1975. (3) Vademecum para el técnico en curtición. BASF. 1995. (4) BAYER. Curtir, teñir y acabar. 1992. (5) Adzet, J.M. y otros. Química técnica de tenería. 1985. (6) BASF. Jornadas sobre tintura. Enero 1994. 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Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 165 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Anexo Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 166 Capítulo 16 Colorantes y tintura del cuero Advertencia Si has utilizado el contenido de este trabajo, por favor, no olvides citar la fuente: www.indigoquimica.es Más información/More info/Plus d'informations [email protected] 167 Leader in leather Polígono Industrial La Hoya C/ Embalse de Valdeinfierno, 5 30816 Lorca (Murcia) Spain Teléfono: +34 968 460 461 Fax: +34 968 442 835 e-mail: [email protected] www.indigoquimica.es