APPLICATION DE L’INDIGO

L’indigotine est insoluble dans l'eau et dans les dissolvants ordinaires. Aussi son application sur la fibre ne peut-elle être réalisée que par l'emploi d’un mode opératoire spécial, pratiqué d’ailleurs depuis les temps les plus anciens.

Comme nous l’avons dit, l’indigotine, soumise à 1 action des agents réducteurs, en présence d’un alcali, est transformée en indigo blanc.

Cet indigo blanc est soluble dans les liqueurs alcalines ; à cet état, il possède pour les fibres, végétales ou animales, une certaine affinité. Ces fibres, immergées dans une solution d’indigo blanc, s’en imprègnent. Au sortir du bain, elles sont colorées en vert jaunâtre. Par exposition à l’air, 1 indigo blanc est réoxydé et 1 amené à l’état d’indigotine qui se trouve ainsi précipitée au sein

■ même de la fibre, contractant avec tontes les particules I de celle-ci une alliance étroite. Cette phase de l’opération I porte le nom de déverdissage. La solution alcaline d’in- 1 digo blanc qui sert à la teinture est la cuve.

1 On n’a donc affaire ici, en réalité, qu’à une teinture I par imprégnation mécanique. Mais cette imprégnation I est tellement parfaite que les nuances obtenues peuvent I être données comme des exemples de solidité. Le I pigment, qui prend naissance au sein même de la fibre, I est en effet insoluble dans l’eau, clans les alcalis, dans les acides faibles. En tons moyens et foncés, sa résistance à la lumière est parfaite. Aussi l’indigo est-il d’un usage universel et a-t-il bravé le temps et lamode, quelque délicate que soit son application. Seule, sa solidité au frottement laisse à désirer, ce qui n’est pas surprenant puisque la combinaison avec la fibre est purement mécanique, et non chimique. Cependant, le frottement n’a pour effet que d’enlever les couches superficielles de colorant; les couches internes n’en souffrent point.

Les teintures en indigo présentent un autre énorme avantage. Malgré des lavages répétés, elles conservent toujours leur nuance bleue, tandis que les colorants artificiels qu’on a tenté de lui substituer passent «rapidement au gris.

L’indigo ne résiste pas bien au chlore, cet agent, ainsi que les oxydants en général, le transformant en isatine peu colorée.

Pour obtenir avec la cuve des nuances parfaites, on doit ne produire le dépôt de l’indigotine sur la fibre qu’à l’état de division le plus grand possible. On arrive à ce résultat en passant le tissu un grand nombre de fois successives dans des cuves de concentration moyenne,

chaque passe étant suivie d’un déverdissage. La teinture ainsi obtenue est bien supérieure à celle que fournirait un petit nombre de passes dans une cuve concentrée. Dans le premier cas, la teinture est produite par une superposition de couches minces, très ténues, faisant, par cela même, union intime avec la fibre ; dans le second cas, on ne produirait que quelques couches de particules volumineuses et grossières, et la teinture ne présenterait aucune résistance au lavage ni an frottement.

Une autre considération vient encore à l'appui de ce qui précède. On peut admettre que l’indigotine, une fois fixée mécaniquement sur la fibre, subit, lors du nouveau passage à la cuve, une nouvelle réduction suivie d’une dissolution, et à cet état contracte avec le textile une union encore plus intime. Quelle que soit, d’ailleurs, la valeur de ces explications, le fait expérimental n’en reste pas moins acquis.

La teinture à la cuve s’applique dans tous les cas, sur les fibres animales comme sur les fibres végétales, sur les fibres brutes, sur les fils, comme sur les tissus. Pour la teinture de la laine, la cuve ne doit pas renfermer un excès d’alcali, qui a pour effet de ralentir le travail; cet excès d’alcali est, au contraire, nécessaire pour la teinture des fibres végétales. Nous allons voir d’ailleurs que, parmi les divers systèmes de cuves, il en est qui donnent de meilleurs résultats avec certaines fibres qu’avec d’autres.

L’état physique de la matière à teindre entre également en ligne de compte dans la manière de procéder. Par exemple, un fil peu tordu absorbera plus facilement et plus complètement la solution d’indigo blanc qu un lil fortement tordu. On éprouvera donc plus de difficulté à

fixer l’indigo sur le coton en pièce, qui comporte des fils plus forts, que sur le coton en fils. De même, si on veut teindre des tissus très lourds et très épais, on n’obtiendra la pénétration voulue de la solution qu’en prolongeant la durée des passes et même en employant des dispositions mécaniques convenables.

L’action réductrice mise industriellement en œuvre pour produire la réduction de l’indigotine résulte soit d’un processus purement chimique, soit d'un processus biochimique.

Dans le premier cas, on emploie :

1° La cuveau sulfate de fer ou à la couperose;

-° La cuve à la chaux et à la poudre de sine,

d° La cuve à V hydrosulfite de soude.

Ces cuves sont dites cuves froides, parce qu’elles travaillent à basse température. Dans le second cas, on se sert de la cuve à fermentation, appelée encore cuve chaude, parce qu’elle travaille à une température supérieure à la température ambiante.

Nous allons passer rapidement en revue ces diverses méthodes.

Avant d être introduit dans la cuve, l’indigo naturel doit être broyé dans des appareils spéciaux et amené à 1 état de poudre aussi line que possible. L’action chimique se produit d’autant mieux et d’autant plus rapidement que la matière est à un état de division plus avancée. Cette préparation est inutile si l’on se sert des indigos raffinés du commerce ou de l’indigotine synthétique i Indigo S), qui se trouvent en poudre impalpable ou en pâte.

1° Cuve au sulfate de fer ou a la couperose

Elle est connue depuis le commencement du xviii0 siècle. On y met à profit les réactions qui se passent entre le sulfate de fer, la chaux et l’eau.

La chaux réagit sur le sulfate ferreux en donnant du sulfate de chaux et de l’hydrate ferreux :

SCUFe + Ca(OH)2 = SCUCa + Fe (OH)2

C’est cet hydrate ferreux qui joue le rôle d'agent réducteur. En présence de l’eau, il amène l’indigotine à l’état d’indigo blanc, tout en se transformant lui-même .en hydrate ferrique :

2 Fe(OH)2 + 2II20 + 2 ClGH10Az2O2 = Fe2(OH)G) +- Ci«Hi2Az202

Hydrate ferreux. Iudigotine. Hydrate Indigo blanc.

J ferrique.

L’indigo blanc ainsi formé entre en solution à l’état de ■combinaison calcique.

Les cuves employées sont des récipients parallélipipédiques hauts et étroits, généralement en ciment, quelquefois en bois garni d’un enduit de ciment ou en fer. Les dimensions convenables pour une cuve d’une contenance de 830 litres sont approximativement . largeur, 65 centimètres; longueur, 80 centimètres; profondeur, 1 m. 60.

Les cuves doivent être placées dans un local qu’on puisse réchauffer en hiver, la température la plus convenable pour une bonne marche étant de 20 à 24°.

Les proportions indiquées dans l’ouvrage de la Badische Anilin- und Sodafabrik déjà cité, pour le montage d’une

cuve de 1000 litres à la couperose, sont les suivantes:

15 kilogrammes d’indigo pur en pâte à 20 p. 100, soit 5 kilogrammes d’indigo naturel à 00 p. 100 ;

18 kilogrammes de chaux vive ;

15 kilogrammes de sulfate de fer.

La chaux est au préalable éteinte et amenée à l’état de lait clair. Le sulfate de fer est dissous dans 50 litres d’eau à 50-60°.

L’indigo est délayé dans 30 litres d’eau à 60°; on y ajoute le lait de chaux, puis la solution de sulfate de 1er. Enfin on ajoute de l’eau de manière à parfaire un volume de 250 à 300 litres. Cette opération s’effectue dans un fut muni d’un couvercle. On couvre et on laisse reposer pendant quatre à six heures, en brassant de temps à autre.

Au bout de ce temps, la réaction est achevée. Le liquide a pris une belle couleur jaune; à la surface nagent de minces pellicules cuivrées (/ leurée ), constituées par de l’indigotine réoxydée au contact de l’air. On l’introduit dans la cuve, préalablement remplie aux deux tiers d’eau froide, on brasse et on laisse déposer. La cuve est alors prête pour la teinture.

La cuve ainsi montée est une cuve forte. On peut préparer des cuves moins fortes en employant des quantités de produits proportionnellement plus faibles.

Au fond de la cuve se trouve un dépôt très abondant, constitué par l’excès de chaux, l’hydrate ferrique et les impuretés de l’indigo. C’est le pied de la cuve.

La cuve à la couperose ne s’emploie guère que pour la teinture des écheveaux et pour la teinture des articles réservés. L’atelier de teinture comprend un certain nombre de cuves, qui sont désignées sous les noms de déblanchis-

seuse, forte déblanchisseuse , sous-cor seuse, corseuse , finisseuse. La cuve de préparation est la cuve au râble.

Le coton est au préalable débouilli, avec ou sans pression ; puis essoré ou tordu. On l’entre ensuite a l’état humide, d’abord dans la déblanchisseuse qui est la cuve la plus faible. On commence par enlever la fleurée qui nage sur la cuve ; ensuite on pallie , c’est-à-dire qu’on brasse le liquide, et on laisse bien tomber au fond tout le dépôt. Si on teignait sur une cuve trouble, le dépôt des hydrates ferreux et ferrique viendrait se déposer sur la fibre et on obtiendrait des nuances ternes.

Au sortir de la première cuve, on laisse déverdir l'écheveau à l’air après l’avoir bien tordu. Puis on lait de nouvelles passes sur les cuves de force croissante. Enfin on avive, par passage dans un bain renfermant 200 grammes d’acide sulfurique pour 100 litres d eau.

La cuve à la couperose est également employée pour la teinture des articles réservés.

La réaction chimique que nous avons écrite n’est pas la seule à se produire dans les cuves, quelle que soit leur nature. Il se développe, à côté, des réactions secondaires dont l’effet est d'amener une destruction plus ou moins importante de l’indigotine. C’est dans la cuve à la couperose que ces réactions secondaires sont le plus développées. La perte de colorant atteint, en effet, au moins 20 p. 100. Une partie de cette perte vient de ce que l’indigotine passe dans la cuve sous forme insoluble, sans doute à l’état de combinaison avec le fer.

| Cuve a la chaux et a la poudre de zinc

I Cette cuve a été employée vers 1845. La poudre de zinc, I en présence d’hydrate de calcium, fournit un zincate de R chaux en même temps qu’il se dégage de l’hydrogène I qui réduit l’indigotine :

I Zn + Ca(OH)2 = Zn02Ca + H2

| Ziacate

I de chaux.

I L’indigo hlanc formé se dissout à la faveur de la chaux I en excès.

C’est là l’équation simple de la réaction. Il est probable qu il se passe en réalité des phénomènes plus complexes.

Cette cuve est aujourd’hui la plus pratiquée pour la teinture du coton par les appareils mécaniques dénommés cuves à roulettes. Ces cuves à roulettes ne peuvent être employées avec la cuve à la couperose, à cause du pied considérable qu’elle présente. Avec la cuve à la poudre de zinc, le pied est très faible et on n’a pas à craindre de voirie bain constamment troublé par suite du mouvement du tissu. Elle peut d ailleurs servir aussi à la teinture du fil.

On emploie, dans ce cas, des cuves en ciment analogues à celles que nous avons décrites pour la cuve à la couperose, mais moins hautes.

La Badische Anilin-und Sodafabrik ( loc . cit .) conseille le mode opératoire suivant pour le montage de la cuve au zinc, pour une cuve de 1000 litres.

Mélanger :

10 kilogrammes d'indigo pur en pâte à 20 p. 100 (ou

3k,500 d’indigo naturel), avec 2 kilogrammes à 2k,550 de poudre de zinc et 20 litres d’eau à 45° environ.

Puis, ajouter 5 kilogrammes de chaux vive, au préalable éteinte et mise en bouillie claire. Placer le mélange dans un tonneau et compléter à 100 litres avec de 1 eau •chaude ; couvrir et abandonner au repos, en brassant de temps à autre. Au bout de quatre ou cinq heures, la réduction est achevée, le liquide est jaune clair. On n a plus qu’à le charger dans la cuve.

Au cours de la teinture, on fait des additions de chaux et de poudre de zinc lorsque le besoin s’en fait sentir, ce qu’on reconnaît à 1 apparence du bain. La perte d indigo dans cette cuve n’est guère que de 8 à 12 p. 100 lorsqu’on travaille bien.

3° Cuve a l’hydrosulfite de soude

L’hydrosulfite de soude a été découvert par Sclnitzenberger qui, avec Lalande, dès 1872, proposa son emploi pour le montage des cuves d’indigo.

Ce composé prend naissance lorsqu’on fait agir le zinc sur une solution de bisulfite de soude. Il possède la propriété de réduire plus rapidement l’indigo tine que ne le fait tout autre réactif. De plus, on peut l’employer en excès sans qu’il exerce une action destructive sur le colorant. Les pertes dans ce mode de travail ne dépassent jamais 1 à 2 p. 100 de l’indigo mis en œuvre.

Par contre, son emploi est plus délicat, cai il se réoxyde à l’air avec une extreme rapidité. Ici, le réducteur est constitué par le liquide même de la cuve ; il n’y a pas en présence un grand excès de réactifs capables de compenser l’action oxydante de l’air.

La cuve à l’hydrosulfite, malgré les quelques difficultés que présentent son montage et son emploi, est la meilleure de toutes. D’abord, c’est celle où l’on a le moins de perte de colorant à supporter; ensuite, elle ne renferme aucun dépôt, et les pièces qui en sortent n’ont pas besoin de subir un traitement en bain acide, comme cela arrive avec les cuves précédentes.

Elle s’applique surtout à la teinture à la continue. On ne 1 utilise généralement pas pour le fil.

Pour monter une cuve à l’hydrosulfite, on commence par préparer la solution du réducteur.

On mélange par exemple :

40 litres de bisulfite de soude à 38-40° B., 95 litres d eau, et on y ajoute, en un quart d'heure, en brassant doucement :

3 kil. 500 de poudre de zinc empâtée avec 5 litres d’eau.

La température monte à 35° environ. Au bout d’une ou deux heures de repos, on soutire le liquide clair et on le verse dans un lait de chaux obtenu en éteignant 4 kil. 300 de chaux vive avec 10 litres d’eau. On brasse et ensuite on laisse reposer plusieurs heures. Enfin, on soutire la solution claire d’hydrosulfite et on la conserve dans des vases bien bouchés. Au lieu de soutirer simplement les liquides clairs, il est préférable de se servir du filtre-presse, qui permet de ne rien perdre du liquide utile.

On accroît la stabilité de l’hydrosulfite en y ajoutant 1 p. 100 de lessive de soude caustique à 25° B.

Cette solution est employée au montage de la cuve. Dans un fut d’environ 500 litres, on mélange :

75 kilogrammes d’indigo pur en pâte à 20 p. 100 (ou 25 kilogrammes d’indigo naturel);

40 litres d’eau chaude ;

90 litres de soude caustique à 25° B.

On chauffe à 45° au moyen d’une injection de vapeur, on couvre et on laisse reposer une demi-heure. Ensuite on ajoute 280 litres de la solution d’hydrosulfite préparée comme il vient d’être dit, on brasse, et on maintient la température à 43°.

Pour se rendre compte de la progression de la réduction de l’indigo, on plonge une plaque de verre dans le liquide, on la retire vivement et on observe la couleur de la liqueur qui s’en écoule, ainsi que la rapidité avec laquelle s’accomplit le déverdissage. La cuve est bonne lorsque la liqueur qui s’écoule de la plaque de verre est jaune et qu elle met vingt-cinq à trente secondes pont déverdir. On n’atteint ce résultat qu’en ajoutant, par petites portions, de nouvelle solution d hydrosulfite.

Une cuve contenant trop d’alcali et d hydrosulfite ne déverdit que très lentement. De plus, elle ne peut fournir de teintes foncées, le liquide qui s’écoule dissolvant une partie de l’indigo qui s’était d abord fixé.

La cuve mère ainsi montée peut servir à charger une cuve à roulette de 5 000 litres. On y charge 4000 litres d’eau à environ 26°, puis G à 8 litres de solution d hydrosulfite destinée à désoxygéner l’eau. On pallie et on ajoute la cuve mère.

Comme nous l’avons déjà dit, la cuve à 1 hydrosulfite est celle qui se prête le mieux à la teinture du coton à la continue. C’est également la meilleure pour la teint uie du fil en bobines et en canettes.

Le déverdissage s’effectue moins rapidement qu’avec les cuves à la couperose ou à la chaux et à la poudre de zinc. Aussi, dans la teinture a la continue, la course de

déverdissage doit-elle être plus grande que lorsqu’on travaille avec ces dernières cuves.

4° Cuve a fermentation

La cuve à fermentation a une origine extrêmement ancienne. C'est encore elle qui joue aujourd’hui le principal rôle clans la teinture de la laine. Cependant, en Angleterre, elle se trouve aujourd'hui remplacée pour cet usage par la cuve à l’hydrosulfîte.

Le travail de réduction de l’indigotine à l’état d’indigo blanc est ici accompli par des bactéries particulières. Ces bactéries sont amenées dans la cuve par l’air, l’indigo, le son, la garance et le pastel qui entrent également dans la composition de la cuve. On adjoint encore à la cuve des matières sucrées, notamment de la mélasse qui, avec le gluten et l’amidon du son, les matières extractives du pastel et de la garance, leur servent d’aliments. On opère naturellement en présence de chaux, qui a pour but d’amener à l’état soluble l’indigo blanc engendré par le travail des bactéries.

On se sert encore de la cuve bâtarde, dans laquelle on adjoint à l’indigo du pastel et de la garance.

Il se passe dans la cuve à fermentation des phénomènes extrêmement complexes. Aussi sa conduite estelle d’autant plus facile et plus sûre que son volume est plus grand. On ne trouve guère de cuves de cette nature, dont la capacité soit inférieure à 2 000 litres; on en voit souvent de 15 000 litres.

A cause égalementde la complexité de ces phénomènes, la conduite de la cuve à fermentation est délicate et nécessite une grande habitude de la part des ouvriers.

Le montage de la cuve se fait avec de l’eau chauffée vers 70°; on y introduit successivement le pastel, du son, de la soude Solvay, de la chaux vive, de la garance, et enfin l’indigo broyé et empâté avec de l’eau. Pendant la suite des opérations, on alimente la cuve avec de la mélasse, du son, de la garance, de la chaux, et, dans certains cas, de la soude.

La fermentation n’est en pleine activité qu’au bout de trente ou trente-six heures. La meilleure température de marche est d’environ 50°. La cuve en action est limpide, jaune; son odeur est piquante et rappelle celle de la méthylamine. On teint par passes successives, comme avec les cuves précédentes. La durée d’une cuve est d’environ cinq mois.

La cuve à fermentation est soumise à certaines maladies, auxquelles il faut remédier dès qu’elles se déclarent. La plus fréquente est le rebutage , produit par la présence d’un excès de chaux. On peut le combattre par addition de son, lequel fermente immédiatement avec formation de produits acides qui neutralisent la chaux.

Nous ne pouvons nous étendre ici plus longtemps sur ces questions très intéressantes. Le lecteur désireux de les approfondir lira avec fruit le volume publié par la Badische Anilin-und Sodafabrik, Indigo pur B. A. S. F., qui présente un exposé très complet des méthodes d’application de l’indigo.

Dans ce qui précède, nous avons déjà parlé de ce mode de teinture qui prend de jour en jour une extension plus considérable. Le mérite de cette application

nouvelle revient pour la plus grande part à la Manufacture lyonnaise de matières colorantes, qui s’en est occupée d'une façon toute particulière.

Nous nous occuperons d’abord de l’application du Rouge de para-nitr aniline qui peut servir de type de ce mode de travail. C’est au coton surtout qu’on l’a appliqué jusqu’ici.