De la fibre a l'étoffe : La teinture
La teinture
La teinture est un procédé très ancien qui consiste à colorer les fibres textiles de façon uniforme dans toute leur épaisseur. Les premiers colorants dont l’homme s’est servi venaient de la nature. La plupart sont fournis par le monde vivant: par des animaux, comme les insectes à teinture rouge (cochenilles d’Amérique ou du Vieux Monde) et les mollusques à pourpre (nombreux coquillages originaires de la mer Méditerranée, de l’océan Atlantique, d’Océanie et du Japon) ; par diverses plantes, parmi lesquelles on peut citer la carthame (Carthamus tinc- torius L.) et la garance (Rubia tinctorum L.) pour les teintures rouges, la gaude (Reseda luteola L.) et le mûrier des teinturiers (Maclura tinctoria L.) pour l’ocre brun, les lianes à indigo (indigofera tinctoria L.) et les guèdes (Isatis tinctoria L.) pour les teintures à base de bleu, les plantes à tanin pour les teintures nuancées du beige au noir; mais aussi par les lichens et les champignons. Tous ces colorants naturels offrent une gamme de couleurs très étendue, allant des jaunes et orangés aux rouges, pourpres, violets et bleus.
Très tôt, l’homme a tenté d’expliquer le phénomène de teinture, mais ce n’est qu’à partir des xvme et xixe siècles, grâce aux progrès de la chimie, que les scientifiques européens comme Claude-Louis Berthollet, August W. von Hoffmann et William H. Perkin entreprennent des recherches plus poussées. Celles-ci aboutissent à l’invention des teintures synthétiques: la mauvéine et la murexide (W. H. Perkin, 1857), la fuchsine (E.Verguin,i85g), l’alizarine (K. Graebe, K. Libermann, A. von Baeyer, H. Caro, 1869) et l’indigo (A. von Baeyer, 1878). Les recherches s’intensifient à la fin du xixe siècle et au xxe siècle, et permettent la synthèse de molécules colorantes de plus en plus nombreuses. Les teintures synthétiques remplacent progressivement les colorants naturels pour des raisons techniques et économiques; elles répondent aux besoins d’une production textile de masse. C’est le cas de l’indigo, toujours très utilisé, en particulier avec la mode des jeans (17000 tonnes d’indigo synthétisées en 1997, de quoi colorer plusieurs centaines de millions de pantalons). On doit cependant remarquer que les teintures naturelles sont beaucoup plus complexes, car elles résultent non pas d’une seule molécule colorante mais de l’association de plusieurs substances chimiques qui permettent d’obtenir une richesse subtile de tonalités inégalées.
Le colorant. C’est une substance chimique capable d’absorber certaines radiations lumineuses et de réfléchir les radiations complémentaires. Ces molécules organiques, ou chromogènes, possèdent des groupements atomiques particuliers appelés « chromophores », qui absorbent les radiations lumineuses et sont souvent caractérisés par la présence de doubles liaisons entre atomes de carbone (C = C), d’azote (N = N) ou de carbone- oxygène (C = 0). De nombreuses molécules sont des agents colorants.
La fixation des colorants La teinture des textiles doit résister à l’air, à la lumière, à l’eau, à la chaleur, aux frottements et à l’action de certains produits chimiques utilisés pour le lavage et le nettoyage des étoffes. Ainsi, le colorant n’adhère pas seulement en surface de la fibre, mais doit diffuser uniformément dans toute son épaisseur, de manière homogène et durable.
Cette fixation dépend de processus chimiques très complexes qui sont loin d’être expliqués. Rappelons qu’une fibre textile est caractérisée par l’alternance de zones cristallines à tendance plutôt hydrophobe et de zones amorphes à tendance hydrophile. Le colorant doit être soluble dans l’eau, mais son affinité avec la fibre doit être supérieure à celle qu’il a avec l’eau. Plus son hydrophobicité est grande, plus il se fixe durablement sur la fibre au niveau des zones cristallines. Il y a donc un équilibre à trouver dans les rapports hydrophilie/hydrophobie du colorant utilisé et de la nature de la fibre à teindre. Si les molécules des colorants possèdent des groupements polaires capables de réagir avec ceux de la fibre, des liaisons chimiques diverses s’établissent avec elle. C’est le cas des liaisons ioniques qui se produisent entre les colorants basiques ou acides et les fibres protéiniques de la laine ou de la soie qui portent des groupements chargés positivement et négativement. Dans les colorants de synthèse, il est possible de modifier à volonté les groupements réactifs greffés (groupements hydrophiles et hydrophobes), ce qui permet de réguler l’affinité du colorant selon les types de fibres.
Les facteurs de fixation De nombreux facteurs interviennent dans la fixation des colorants: température du bain, acidité et présence d’ions. On peut ainsi modifier l’affinité d’un colorant ionique pour une fibre donnée en modifiant le pH du bain ou la concentration en ions, ce qui constitue des freins ou des accélérateurs contrôlant la vitesse de la teinture. Un grand nombre de colorants, notamment parmi les colorants naturels, ne peuvent se fixer directement sur les fibres. Il est nécessaire d’effectuer un traitement le mordançage, par des sels métalliques, comme les cations d’aluminium (Al3+). Le colorant se complexe au métal par « chélation » (du grec khêlê, « pince », terme introduit en 1920 par les chimistes Gilbert T. Morgan et Harry D. K. Drew pour caractériser la complexation d’un colorant avec un métal), ce qui lui permet de se fixer sur les fibres. Selon la nature et la concentration des agents dits « mordants », les teintures obtenues présentent une large gamme de tonalités. On ne connaît pas avec précision le mécanisme chimique permettant au mordant de faciliter l’accrochage du colorant sur la fibre. Les sels métalliques utilisés sont variés : l’alun (sulfate double hydraté de potassium et d’aluminium, KAI(S04)2, i2H20), les sels d’étain (chlorure stanneux, SnCI2), les sels de chrome (bichromate de potassium, K2Cr207), les sels ferreux (sulfate ferreux hydraté, FeS04,7 H20), les sels de cuivre (sulfate de cuivre hydraté, CuS04, 5 H20). Cependant, les agents métalliques de mordançage peuvent être toxiques; ce sont souvent des produits polluants ou dangereux, comme les sels de chrome qui sont cancérigènes. Ils sont actuellement proscrits en Europe.
On distingue classiquement un grand nombre de colorants, chacun étant désigné par sa couleur, sa nature chimique, son code et sa marque commerciale.
Les colorants solubles dans l’eau. Parmi les colorants solubles dans l’eau, on trouve les colorants directs qui teignent les fibres en bain salin, les colorants acides qui présentent une forte affinité avec les fibres protéiniques (laine et soie) et les fibres polyamides, les colorants basiques efficaces pour la soie, la laine et certaines fibres chimiques, comme les acryliques, mais pas pour les fibres cellulosiques, les colorants métallifères nécessitant un mordançage, utilisés pour teindre la laine, la soie et les fibres cellulosiques.
Les colorants insolubles dans l’eau. Ce sont entre autres les colorants au soufre et les colorants «à la cuve». Ces colorants sont insolubles sous leur forme colorée. Ils sont solubilisés en milieu réducteur alcalin sous forme peu colorée. Les fibres textiles sont imprégnées dans le bain par la forme peu colorée et la couleur n’apparaît qu’à la sortie du bain de teinture en présence de l’oxygène de l’air. C’est le cas des teintures naturelles à l’indigo. Les colorants plastosolubles et les colorants pigmentaires sont aussi insolubles
dans l’eau, mais ils peuvent être dispersés par des produits appropriés ; ils sont utilisés pour les fibres hydrophobes comme les polyamides.
Les Peintures II existe différents modes de teinture selon qu’elle s’effectue sur des fibres brutes (bourre) avant la filature, sur des fils ou sur des étoffes. La teinture sur fibres brutes est surtout pratiquée pour la laine et les poils des animaux. Le bain de colorant circule dans une cuve de type autoclave qui contient la bourre des fibres. Le peignage et le cardage permettent ensuite d’obtenir soit une teinture homogène, soit des mélanges marbrés ou jaspés, si différents bains de teinture ont été pratiqués. Pour la teinture en fils, les écheveaux sont posés sur des baguettes ou entre deux rouleaux. On les fait passer plusieurs fois dans les bains de teinture en les tournant régulièrement. Le procédé de teinture en fils permet d’utiliser de faibles quantités de colorants. On peut aussi teindre les fils en bobines ou en canettes en les entreposant dans une cuve où le colorant est envoyé à l’aide d’une pompe.
Au cours de la teinture sur étoffes, les pièces de tissus ou bonneterie défilent sur des rouleaux dans le bac de teinture jusqu’à épuisement de celle-ci. Le procédé nécessite de grandes quantités de teinture, puisque l’étoffe n’entre en contact avec le colorant que sur une fine couche de liquide (couche limite adjacente au tissu). De nombreuses techniques ont été mises au point pour éviter cette couche limite, comme le suçage du bain à travers le tissu, le passage de l’étoffe et du mélange colorant dans un tuyau rétréci ou le contrôle de la circulation des fluides.
Enfin, pour les fibres chimiques, on peut pratiquer la teinture dans la masse. Dans ce cas, les pigments colorés sont ajoutés au textile à l’état fondu ou dissous, avant le passage en filière.
Vidéo : De la fibre a l’étoffe : La teinture
Vidéo démonstrative pour tout savoir sur : De la fibre a l’étoffe : La teinture
