PARIS

LIBRAIRIE J. -B. BAILLIÈRE et FILS

19, rue llaulefeuille, près le boulevard Saint-Germain

THE GETTY CENTEK LIBRARY

PRÉFACE

Il y a cinquante ans environ les industries qui consomment des matières colorantes utilisaient exclusivement des produits fournis par la nature, c’est-à-dire lagarance, les bois de teinture, l’indigo, la cochenille, etc. Nul ne pensait à cette époque qu'on pourrait arriver à les remplacer par des substances préparées de toutes pièces dans le laboratoire du chimiste ; nul ne pouvait supposer qu’on était à la veille d’une véritable révolution. La fabrication industrielle de l’acide picrique (1845), celle delà murexide (1855) en furent les premiers symptômes.

En 1856, un savant anglais, M. Perkin, lit voir que l’oxydation des bases organiques connues sous le nom d 'anilines donnait naissance à une couleur violette, douée de remarquables propriétés tinctoriales. On généralisa ces réactions et l’on constata que le goudron de houille, ce résidu encombrant de la fabrication du gaz d'éclairage, rcn-

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ferme des corps de fonctions diverses qui, soumis à des traitements appropriés, peuvent donner naissance à des produits colorants très variés. Depuis cette époque on a préparé des milliers de couleurs artificielles. Leur étude a provoqué des travaux scientifiques d’un haut intérêt : elle a fait connaître des espèces chimiques nouvelles; elle a permis de réaliser la synthèse des matières colorantes naturelles les plus précieuses.

Cette branche de la chimie organique a pris une grande importance non seulement à cause du développement colossal des industries qui en dérivent, mais encore par l’intérêt scientifique qui s’attache à leurs produits et par les discussions théoriques que soulève leur constitution.

L’étude des matières colorantes constitue aujourd’hui une partie de l’enseignement officiel de la chimie; elle figure dans ses programmes. Il importe de la faciliter.

De nombreux ouvrages ont été publiés sur ces questions; certains d’entre eux ont une importance et une valeur considérables, mais ce sont des traités complets, trop développés pour pouvoir être consultés facilement par ceux qui veulent avoir de ce sujet une simple vue d’ensemble.

M. Mamy, professeur au lycée de Poitiers, avait cherché à combler cette lacune ; mais ses inté-

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ressantes Notions générales sur la constitution des matières colorantes artificielles remontent à une dizaine d’années.

M. Justin Dupont, ancien élève de l’École de physique et de chimie industrielles de Paris, dont les travaux ainsi que les publications scientifiques sont bien connus, a pensé qu’il rendrait service aux étudiants et aux jeunes savants en présentant un volume élémentaire sur cette partie de la chimie, qu’il professe à l’Institut commercial de Paris.

Telle est l’origine de son livre sur l 'Industrie des matières colorantes.

Le plan qu’il a adopté est simple et logique : après avoir consacré quelques lignes à la théorie générale des matières colorantes et montré ce qui les différencie des corps colorés , il expose les idées de M. Witt sur leur constitution chimique; puis il fait connaître les anciennes théories émises sur les lois de la teinture et celles que M. Léo Vignon et M. Witt ont récemment fondées sur les phénomènes de la dissociation et de la dissolution.

Ces principes exposés, il entre dans son sujet même qu’il divise en trois parties : les matières colorantes naturelles, les matières colorantes artiliciclles, l’application des matières colorantes.

La première partie, sommaire mais suffisante, donne des renseignements précis et intéressants

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sur l’histoire, les propriétés, les caractères des. colorants naturels.

Dans la seconde partie (qui forme la presque totalité du volume), l’auteur, après un rapide historique des découvertes qui se sont succédé depuis 1856 jusqu’à ces dernières années, fait connaître d’abord les matières 'premières extraites du goudron, puis les dérivés intermédiaires entre elles et les couleurs elles-mêmes. Ces chapitres renferment des indications utiles sur la constitution et la préparation de beaucoup de ces intermédiaires, négligés dans nos ouvrages de chimie et dont on ne trouverait la description que dans les brevets d'invention. Puis il aborde l’histoire même des matières colorantes : il a adopté dans cet exposé les divisions, classiques aujourd’hui, qui rangent les colorants en un certain nombre de familles d’après leurs fonctions chimiques. Il indique le caractère de chacune de ces séries de corps, leur mode de formation, puis leurs propriétés et les procédés usités pour leurs préparations; dans chacune d eDcs il choisi t les types les plus intéressants par leur importance technique ou par l’originalité de leur fabrication.

Le lecteur, sans lassitude, est ainsi mis au courant des laits principaux qui caractérisent cette industrie si complexe.

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Je ne signalerai que les chapitres les plus importants de cet exposé :

Les colorants azoïques, qui y occupent une place capitale et justifiée ; puis les dérivés de l’ant h ramène (alizarine, etc.), ceux du triphénylméthane (fuchsine, violet de Paris, phtaléines, etc.), les thiazines (bleu méthylène), les corps aziniques (safranines et indulines).

Un chapitre très substantiel est consacré à l’indigotine et aux synthèses qui ont permis de la préparer artificiellement.

Dans une dernière famille sont classés les produits dont la constitution est encore inconnue, le noir d’aniline et les colorants sulfurés.

La troisième partie du volume expose les méthodes d' application des matières colorantes . O11 y fait connaître les caractères et les propriétés des principales fibres employées dans la fabrication des tissus, la laine, la soie, le coton. La diversité de ces propriétés entraîne la nécessité d’adopter pour la teinture de chaque fibre des méthodes spéciales que l’auteur indique avec précision et à l’aide de bons exemples.

Ce volume substantiel et consciencieux atteint bien le but qu'a visé M. Justin Dupont : il rendra incontestablement service aux jeunes savants qui ne veulent faire de ces questions qu’une étude

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sommaire ; il sera non moins utile à ceux qui se préparent aux examens de la licence ès sciences.

Je me fais un plaisir de le présenter au public et je souhaite que le succès récompense les efforts de l’homme distingué qui en est l’auteur.

Ch. Lauth,

Directeur de l’École de physique et de chimie ! industrielles de la Ville de Paris.

L’INDUSTRIE

DES

GÉNÉRALITÉS

Avant (I entreprendre l'étude des matières colorantes naturelles et artificielles et de leurs applications, nous devons consacrer quelques lignes rapides à la Théorie générale de la nature des matières colorantes et de leur fixation sur les fibres textiles. JNe pouvant ici traiter le sujet que dans sa plus grande généralité, nous renvoyons le lecteur désireux de l’approfondir davantage à l’article éciit avec tant de clarté et de compétence en 1894 par M. Nœlting (1).

théorie des matières colorantes

Un corps coloré est celui qui, absorbant une partie des rayons lumineux dont se compose la lumière blanche, en réfléchit une autre partie.

La couleur du corps est la résultante de ces rayons réfléchis.

(1) Deuxième Supplément au Dictionnaire de Wurtz , I, 126a.

Dupont. — Mat. col. a

GÉNÉRALITÉS

Un grand nombre de composés du carbone sont colorés. Ce sont ceux qui contiennent, à côté du carbone, de l’hydrogène, de 1 oxygène et, le plus souvent, de 1 azote.

La couleur de ces corps est en relation directe avec l'arrangement des atomes dans la molécule . en efïet, un grand nombre de substances colorées ont des isomères incolores. Tel est le cas des quatre corps, cités par M. Nœlting, répondant à la formule brute C,0H18AzsCl :

Chlorhydrate de triphénylguanidine.

Incolore.

Chlorhydrate de l’amidine p-amidobenzoïque.

Incolore.

Chlorhydrate de la diamidobenzophénone-phénylimide.

Jaune orangé.

Chlorhydrate de para-rosaniline.

Vert à Vétat solide; rouge intense en solution.

C°H5.AzH2 C =Az.CGH5.HCl \Az.C8H“

. CcHl. Azll2 C =Az.C«Ib\IICl \C6R4.AzH2

.CSH^.AzH2 C— -CGII4.AzH2 ^ C6H4 = AzH2Cl

La plupart des matières colorantes organiques, presque toutes, appartiennent à la série aromatique ou pyridique , quelques-unes à la série du furfurane, du thiopliène ou du pyrrol. A peu près toutes paraissent contenii un noyau d’atomes réunis en chaîne fermée. Des idées précises sur le rapport entre la constitution chimique des corps et leur couleur furent émises pour la première fois par M. O.-N. Witt (1). Les hydrocarbures aromatiques sont incolores. Par l’introduction de certains groupements fone-

(l) D. chem. G.. 9, 522. (1870).

tionnels, -AzO2, -Az = Az-, -O-O-, -IIAz-AzII-, etc., que M. Witt appelle chromophores , ils acquièrent la propriété de fournir des colorants; ils deviennent chromogènes.

Ces chromogènes, par eux-mêmes, sont en général peu colorés et ne montrent aucune affinité pour les fibres. Par l’introduction de groupes sali fiables, OU, AzII2, ils prennent une coloration plus intense, en même temps qu’une affinité marquée pour les fibres. M. Witt appelle ces groupements 011 et Azli2, qui exaltent la couleur et le pouvoir colorant, auxochromes.

Telle est la théorie de M. Witt. Bien qu’on puisse lui faire des objections, elle explique néanmoins d’une façon satisfaisante la généralité des phénomènes observés.

MM. Hartley, Krüss et Schütze ont fait d’intéressantes observations qui jettent un nouveau jour sur la théorie des matières colorantes. Ces savants ont étudié comparativement les spectres d’absorption de diverses matières colorantes et ceux de ces mêmes matières modifiées par l’introduction de groupements caractéristiques, CH3, C2H°, OCH3, S03H, C02II, Cl, Br, etc. Ils ont remarqué qu’un même groupement avait toujours pour effet de déplacer les bandes d’absorption d’un même côté du spectre.

La plupart des matières colorantes sont transformées par l’action des agents réducteurs en dérivés incolores, les leucodérivés, qui, sous l’influence des oxydants, régénèrent en général le colorant primitif. Dès 1868, MM. Græbe et Liebermann appelèrent l’attention sur ce fait et émirent l’opinion que la perte du pouvoir colorant était corrélative de la saturation du composé coloré non

GÉNÉRALITÉS

saturé. Ainsi la quinone, jaune, qu’on représentait à cette époque par la formule

xcr

se transforme par réduction en hydroquinone blanche

Cette conception s’est trouvée vérifiée par l’ensemble considérable des faits observés depuis cette époque. Tous les produits de substitution des quinones sont colorés, tandis que ceux des hydroquinones sont incolores.

Les matières colorantes azoïques, inconnues en 1868, dont le nombre est aujourd’hui considérable, dérivent du type non saturé

R — Az =Az — R”.

Par réduction, elles se transforment en produits incolores dérivés du type

R — AzH — AzH — R'.

Ces exemples pourraient être multipliés. Nous bornerons là notre aperçu de la théorie des matières colorantes.

La définition précise de la teinture a été donnée, il y a déjà longtemps, parChevreul : « L’art de teindre consiste à imprégner aussi profondément que possible le ligneux, la soie, la laine et la peau de matières colorées qui y restent fixées mécaniquement ou par affinité chimique ou à la fois par affinité et mécaniquement .

Plongeons un écheveau de coton dans une solution de hichiomate de potasse; il en sort coloré; mais un simple lavage a 1 eau enlève la totalité du sel, dont la solution avait été simplement absorbée par capillarité. Il n’y a pas eu teinture.

Si, au lieu d’un écheveau de coton, nous trempons dans la même solution un écheveau de laine, il en sort jaune, et le lavage n’enlève pas la totalité du sel absorbé. L analyse de la solution montre qu elle renferme, à côté du bichromate, du chromate neutre; le tissu a décomposé la solution, lui a pris une partie de son acide chromique. Cet acide chromique s’est fixé sur la fibre où, par suite d’une action réductrice spéciale, il s’est trouvé transformé, entièrement ou partiellement, en chromate d’oxyde de chrome. La laine s’est teinte (ou plus exactement mordanceé) en oxyde de chrome.

Si nous plongeons dans des solutions d’acide picrique, d’un sel de rosaniline, de carmin d’indigo, des tissus de coton, de lin, de soie et de laine, tous en sortent colorés. Mais au lavage, le coton et le lin, tissus végétaux, abandonnent complètement la couleur, tandis que la soie et la laine, tissus animaux, la retiennent énergiquement. Avec ces derniers, il y a eu teinture.

Plusieurs théories ont été proposées pour expliquer ce phénomène de la teinture.

La première en date, connue sous le nom de Théorie mécanique , est aujourd’hui abandonnée. Elle admettait (pie les particules de matière colorante abandonnaient Peu à peu le bain de teinture pour venir se fixer entre les molécules des fibres textiles. Il existe cependant des cas, tiès rares il est vrai, où cette explication serait suffisante. La laine, manœuvrée dans des bains contenant

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en suspension à l’état très divisé de l’outremer, du vert Guignet, des ocres, du vermillon et quelques autres pigments, se teint, par une simple action mécanique, en nuances très claires, mais inaltérables. Dans le meme ordre de phénomènes rentre l’azurage du linge. Mais ce sont là des faits isolés.

Une autre théorie, qui rend beaucoup mieux compte des faits, est la Théorie chimique , qui est le plus généralement adoptée aujourd’hui. Elle admet que les phénomènes de la teinture sont d ordre chimique, ce qui est mis en évidence par les observations suivantes.

Si l’on plonge pendant quelques heures des étoffes de laine, de soie ou de coton dans la dissolution d’un sel de peroxyde de fer, de préférence d’un sel basique, elles en sortent colorées en brun. Elles ont enlevé au bain une certaine quantité de peroxyde de fer, soit sous forme d’oxyde, soit sous forme d’un sel plus basique, car, dans le bain restant, le rapport entre l’acide et la base n’est plus le même que dans la liqueur primitive : la quantité d'acide est devenue relativement plus forte. Par affinité chimique , le tissu a enlevé à la solution une paitie de son oxyde, il s’est teint en peroxyde de fer. C’est ce que nous avons vu plus haut déjà, avec la laine et le bichromate de potasse; c’est ce qui se passe également avec un sel d’alumine basique.

Les fibres sont donc susceptibles d’être le siège de réactions chimiques, dues à ce qu’elles possèdent ellesmêmes des caractères basiques ou acides (übies animales) ou alcooliques (fibres végétales).

M. Jacquemin a montré qu’un échantillon de soie oii de laine, trempé dans une solution incolore de la base

rosaniline, se teint avec la couleur des sels de rosaniline. La fibre joue donc ici le rôle d’acide.

Nous reviendrons sur ces propriétés des fibres textiles lorsque nous les étudierons spécialement, dans la troisième partie. Ainsi le coton, grâce à l’existence de ses oxbydryles alcooliques, fixera des matières acides, telles que le tanin et les acides sulfoléiques. Les fibres animales, douées de propriétés tantôt basiques, tantôt acides, suivant les milieux où elles se trouvent, fixent directement la plupart des matières colorantes artificielles, sur bain neutre ou acide, plus rarement sur bain alcalin. Par contre, les couleurs se fixant directement sur la cellulose ne sont qu’en nombre très restreint. De ce nombre sont les dérivés azoïques de la benzidine et de ses homologues, les couleurs sulfurées du genre du cachou de Laval, et, parmi les colorants naturels, le curcuma, le carthame, le cachou.

Ces couleurs qui teignent directement la fibre portent le nom de colorants substantifs. Un certain nombre d’autres colorants, aussi bien sur laine que sur coton, ne se fixent — ne tirent — que peu ou point, ou s’ils tirent, ne donnent que des nuances faibles et peu solides. Au contraire, ils donnent des nuances très belles et très résistantes sur la fibre préalablement teinte ou mordancée avec des oxydes métalliques. Ces colorants sont désignés sous le nom de colorants adjectifs : de ce nombre sont, par exemple, les dérivés de l’anthraquinone (alizarine, purpurine, orangé d’alizarine), et presque tous les colorants naturels : campèche, bois rouge, cochenille, garnie, etc. M. Hummel, se basant sur le fait que les couleurs substantives ne donnent jamais qu’une seule jteinte, tandis que les couleurs adjectives donnent des

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teintes différentes suivant la nature de l'oxyde métallique auquel on les combine, donne aux premières le nom de nionogénè tiques, aux secondes celui de poly génétiques . Ainsi, pour donner un exemple, la fuchsine teint toujouis en rouge ; 1 alizarine, au contraire, donne avec 1 alumine des rouges, avec le fer des violets et des noirs, avec le chrome des grenats, avec Furane des gris et des noirs, avec l'étain des orangés, avec le nickel des violet clair. Comme nous l’avons dit plus haut, peuvent fonctionner comme mordants, non seulement les oxydes métalliques à caractère basique, mais encore des corps à réaction acide, tels que le tanin et 1 acide sulfoléique. Il faut évidemment choisir le mordant convenable suivant les propriétés chimiques de la fibre et de la matière colorante qu’il s’agit de fixer. Nous reviendrons d ailleurs plus loin sur cette importante question du mordançage.

Un autre fait vient donner un appui à cette théorie chimique de la teinture. Outre le mordançage, d’autres traitements chimiques peuvent venir modifier la réaction de la fibre, et par conséquent lui donner pour certaines couleurs une affinité qu’elle ne possédait pas. La laine chloree acquiert des propriétés acides qui la rendent plus apte à fixer les matières colorantes basiques. La cellulose traitée par les agents oxydants (oxycellulose) prend également un caractère acide qui lui permet de fixer les couleurs basiques; au contraire, le traitement en vase clos par l’ammoniaque (amidocellulosede M. Vignon) lui confère la propriété de fixer les colorants acides.

Un fait extrêmement intéressant est que, de même que le tanin, l’acide sulfoléique et les oxydes métalliques, certaines matières colorantes substantives jouissent

aussi de la propriété d’attirer d’autres colorants, jouant ainsi le rôle de véritables mordants. C’est le cas des couleurs azoïques de la benzidine et des couleurs sulfurées. La nuance obtenue est généralement la résultante de celle des deux colorants.

Telle est la théorie chimique de la teinture. Si on lui a fait d’assez sérieuses objections, qu’il est difficile de réfuter au point de vue théorique pur, elle est très suffisante poui expliquer les phénomènes connus de la teinture, et pour guider le praticien dans son travail. C’est pourquoi nous l’avons exposée avec quelque détail.

Comme corollaire, nous devons donner la classification des matières colorantes au point de vue de leur fixation sur la fibre. On peut les diviser en trois classes :

1° Matières basiques , comprenant tous les sels des bases colorées : fuchsine, safranine, bleu méthylène, etc. ;

2° Matières phénoliques , à caractère faiblement acide, comprenant 1 alizarine et ses congénères, ainsi que la plupart des colorants naturels;

3 Matières acides , comprenant les dérivés nitrés et sulfonés, les fluorescéines bromées, etc.

Les dérivés de la benzidine et leurs analogues sont également, par leurs caractères chimiques, des colorants acides , toutefois leur mode d’emploi est différent.

Enfin, il est des couleurs à réaction neutre, telles que I indigo. Comme nous le verrons, ce colorant nécessite un mode d’application spécial.

A côté de la théorie chimique, mentionnons la Théorie de la dissociation de M. Léo Vignon, et la Théorie de la dissolution de M. Witt.

M. Vignon admet également que les phénomènes de la teinture sont d’ordre chimique ; mais, outre les règles

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ordinaires de Faction chimique proprement dite, il fait intervenir les phénomènes de dissociation qui se produisent au sein des dissolvants.

L’exposé détaillé de la théorie de M. Witt, très ingénieuse et très séduisante, ne saurait malheureusement trouver place dans notre cadre restreint.

Son auteur l’a élaborée afin d’expliquer certains phénomènes incompatibles avec la théorie chimique simple. Ainsi un tissu de soie teint en fuchsine, qui résiste à l’action d’un bain de savon, abandonne complètement son colorant quand on le plonge dans l’alcool absolu. Pour expliquer ces faits, M. Witt considère les phénomènes de la teinture comme des phénomènes de dissolution, la couleur se partageant entre deux dissolvants : l’un liquide, le bain de teinture; l’autre solide, la fibre. Il y a teinture lorsque le pouvoir dissolvant de la fibre pour la couleur est plus grand que celui de l’eau. Si le pouvoir dissolvant de la fibre est moindre que celui de l’eau, on peut teindre néanmoins, en diminuant le pouvoir dissolvant de l’eau ou en augmentant celui de la fibre. Les phénomènes du mordançage s’expliquent avec la même facilité.

Ce que nous venons d’exposer suffira pour rendre compréhensible ce qui va suivre, c’est-à-dire la description des matières colorantes naturelles et artificielles. Certains points seront repris avec détails dans la troisième partie, lorsque nous décrirons les méthodes de teinture.