INTRODUCCIÓN Los colorantes son uno de los grupos de productos químicos industriales de mayor uso, producidos y utilizados en grandes cantidades a!o una gran "ariedad de denominaciones comerciales y químicas en casi todas las industrias# Un colorante colorante es un compuesto compuesto que al aplicarse aplicarse a un sustrato $casi $casi siempre a una %ira te&til, pero tami'n a cuero, papel, alg(n material pl)stico o alimento* se le con%iere un color mas o menos permanent permanente# e# Un colorante colorante se aplica en soluci+n soluci+n o dispersi+n dispersi+n y el sustra sustrato to dee dee tener tener cierta cierta a%inid a%inidad ad para para asor asorerlo erlo## Los colora colorante ntess en genera generall son solules en el medio en el que se aplican o en el producto %inal# Un pigm pigment ento, o, por el cont contrar rario, io, esta esta comp compues uesto to por partíc partícula ulass dimin diminuta utass de un compuesto colorido disperso en un medio en el que es insolule# Los pigmentos no se adieren a los sustratos en la misma %orma que los colorantes# -n lugar de esto se, se dispersan en un "eículo aderente $casi siempre un polímero* que se adiere al sustrato# Los pigmentos son importantes en las aplicaciones en que la insoluilidad e esencial, como son las tintas tintas de impresi+n, impresi+n, donde un colorante colorante se esparcía esparcía o .sangraría .sangraría// sore el )rea en que se aplica# Los pigmentos tienen tami'n mayor opacidad, poder curiente y resistencia al calor, por lo tanto es de "alor en pinturas y en coloraci+n de pl)sticos# Las princi principal pales es propie propiedade dadess de que los colora colorante ntess de colora colorante ntess uscan uscan son color color,, resistencia a la luz y aderencia al sustrato para que el color no se des"anezca, se desgaste o se e&traiga por la"ado# Tami'n es importante el ni"elado del colorante $la uni%ormidad de color en una gran )rea*0 se usca %acilidad de aplicaci+n, lo mismo que compatiilid compatiilidad ad con otros colorantes colorantes## -l colorante no dee da1ar da1ar la %ira# -l costo costo es relati"amente poco importante por que los colorantes se usan en peque1as cantidades#Un colorante es un compuesto que al aplicarse a un sustrato le con%iere un color mas o menos permanente#
COLORANTES I.
HISTORIA DE LO LOS CO COLORANTES
-l color destaca su presencia cotidiana en todo lo que rodea al omre# 2e prodiga tanto en los o!etos de creaci+n umana como en la naturaleza# Desde las etapas m)s
tempranas de la cultura umana el omre izo uso consciente y "ariado del color, lo aplic+ sore las super%icies rocosas de las ca"ernas e incluso, sore su propia piel# Los ser"icios que el color a rindado recorren una amplia gama de %unciones, desde curir la super%icie de un o!eto, asta representar sim+licamente una idea o un concepto# 3oy mara"illan toda"ía los prodigios que en este arte decorati"o realizaron los asirios y ailonios, y sore todo los egipcios# 2orprende los numerosos productos colorantes que conocían y su ailísima manera de prepararlos para darles "i"eza, realce y acerlos inalterales# Los egipcios conocían una t'cnica llamada de mordiente, a tra"'s de la cual cons conseg eguí uían an te1i te1irr un te!i te!ido do con con mati matice cess di%e di%ere rent ntes es empl emplea eando ndo una una mism misma a mate materi ria a colorante# 4ucos de estos secretos de la antig5edad se an perdido, y oy día no se saen preparar mucos de los tintes que para la decoraci+n de las piedras, mosaicos y te!idos usaron los antiguos# -n el a1o 6789 se inici+ la era de los colorantes sint'ticos, -l primer colorante sint'tico que se prepar+ %ue la 4au"ine que %ue preparado por :illian 3enry ;er
;osteriormente al descurimiento de la 4au"ine se prepararon los colorantes 4agenta, =nilina =zul, >ioleta 4etil, >ioleta 3o%%mann, =nilina Negra y >erde =ldeído# -n 678? se sintetiz+ la @ucsina, preparado por >erguin en @rancia, y utilizada como colorante te&til#
-n 6797, Aroee y Lieerman anunciaron la primera síntesis de un colorante azul naturalB =lizarina0 y en 679? Caro, Aroee, Lieerman y ;er
II.
EL COLOR
-l mundo es de colores, donde ay luz, ay color# La percepci+n de la %orma, pro%undidad o claroscuro est) estrecamente ligada a la percepci+n de los colores# -l color es un atriuto que perciimos de los o!etos cuando ay luz# La luz es constituida por ondas electromagn'ticas que se propagan a unos #
ÍNDICE DE COLOR -l índice de color es la medida de color de una estrella y, por tanto, de su temperatura super%icial# Las magnitudes "isual y %otogr)%ica de una estrella no suelen coincidir y a su di%erencia se denomina índice de color# La escala se a!usta de %orma que una estrella lanca, como 2irius, tenga un índice de color cero, una estrella azul lo tenga negati"o y una estrella amarilla o ro!a, positi"o# -n el sistema normal UG> $ultra"ioleta, azul, "isual* el índice de color se consigue restando la magnitud "isual de la estrella de su magnitud en luz ultra"ioleta o azul# PERCEPCIÓN DEL COLOR -n la retina del o!o e&isten millones de c'lulas especializadas en detectar las longitudes de onda procedentes de nuestro entorno# -stas c'lulas %otoreceptoras, conos y los astoncillos, recogen parte del espectro de luz solar y lo trans%orman en impulsos
el'ctricos, que son en"iados al cerero a tra"'s de los ner"ios +pticos, siendo estos los encargados de crear la sensaci+n del color# -&isten grupos de conos especializados en detectar y procesar un color determinado, siendo di%erente el total de ellos dedicados a un color y a otro# ;or e!emplo, e&isten m)s c'lulas especializadas en traa!ar con las longitudes de onda correspondientes al ro!o que a ning(n otro color, por lo que cuando el entorno en que nos encontramos nos en"ía demasiado ro!o se produce una saturaci+n de in%ormaci+n en el cerero de este color, originando una sensaci+n de irritaci+n en las personas# -l mecanismo de mezcla y producci+n de colores producidos por la re%le&i+n de la luz sore un cuerpo no es el mismo al de la otenci+n de colores por mezcla directa de rayos de luz#
III.
COLORANTE
-s cualquiera de los productos químicos pertenecientes a un e&tenso grupo de sustancias, empleados para colorear te!idos, tintas, productos alimenticios y otras sustancias# -n la moderna terminología industrial se amplía el concepto de colorantes a los productos que contienen colorantes org)nicos puros !unto con agentes reductores o de relleno que los acen m)s mane!ales# -l color de los compuestos org)nicos depende de su estructura# Aeneralmente, los compuestos empleados como tintes son productos químicos org)nicos insaturados# La característica del color es especialmente notale en productos químicos que contienen ciertos grupos insaturados ien de%inidos# -stos productos químicos, conocidos como crom+%oros $portadores de color*, tienen di%erentes capacidades para dar color# Los radicales químicos llamados au&ocromos, tienen la propiedad de %i!ar e%icazmente el colorante deseado# 2e trata de )cidos y ases que originan colorantes )cidos y )sicos# -n algunos compuestos, la presencia de un grupo au&ocromo puede colorear compuestos incoloros#
CRO1OFOROS 3r&$o e(i"eno 3r&$o cr*oni"o 3r&$o ni(roso 3r&$o ni(ro 3r&$o o
C4C R4C7 O 4N7N 4 4 NO5
3r&$o o8i 3r&$o ;&inoideo IV.
AU2OCRO1OS 3r&$o s&",onico 3r&$o Cr*o8)"ico 3r&$o Hidro8i"o 3r&$o A!ino
4 NH5
C"oro
C"5
-ro!o
-r5
4 H5SO6 R 9 COOH R 9 OH
CLASIFICACION DE COLORANTES COLORANTES:
CLASIFICACIÓN DE LOS COLORANTES COLORANTES NATURALES Orgánicos de origen coc#ini"" ni!" $%r$&r Orgánicos de origen 'ege("
)ndigo $"o c!$ec#e
Inorg. de origen !iner"
cin*rio $"o!o co*"(o
COLORANTES ARTIFICIALES +cidos " (in -ásicos de $ig!en(cin Direc(os Dis$ersos Rec(i'os 0. COLORANTES NATURALES: 0.0. Co"orn(es n(&r"es de origen ni!"
s&",&rosos de co!$"e/o !e(á"ico co"orn(es so*re !ordien(e
;or lo que se re%iere a los colorantes animales, algunos que tu"ieron tantísima importancia, como la cochinilla, an desaparecido de la tintura te&til, dado que su naturaleza org)nica presenta mucos prolemas de solidez0 esa naturaleza org)nica, precisamente, es la que a reclamado de nue"o para ellos la importancia de su aplicaci+n en otras industrias $por e!emplo la alimentaría*, donde los colorantes arti%iciales resultan m)s da1inos que los naturales, que no producen per!uicio alguno# -l colorante de la cocinilla, que procede del insecto del mismo nomre, se conoci+ en el mundo occidental despu's de la llegada de los espa1oles al territorio del actual 4'&ico, ya que los aztecas la utilizaan aundantemente0 %ue a tra"'s de -spa1a que el uso de 'ste colorante pas+ al resto del mundo# -l colorante de la púrpura procede de una secreci+n del molusco marino que lle"a este nomre0 aunque ay otros que segregan una sustancia similar a la p(rpura# 2on aundantes los "estigios de su utilizaci+n en tiempos anteriores a la era cristiana# La utilizaci+n de este colorante no es sencilla, llegando a desconocerse durante largo tiempo despu's de la caída del Imperio Romano# = %inales del siglo H>II se "ol"i+ a utilizar# Ciertamente el color p(rpura tiene muco de especial, y no s+lo por sus connotaciones casi míticas# -s por ello que con el nacimiento de la química de laoratorio, a principios del siglo HH se aisl+ la sustancia colorante de la p(rpura, encontrando que su composici+n química es C 6937ONGr , que se corresponde con el diromoíndigo# 3oy día, la p(rpura es un colorante arti%icial sint'tico que se otiene a partir del nitroromoenzaldeído por tratamiento con sosa, acetona y alcool etílico#
0.5. Co"orn(es n(&r"es de origen 'ege(" -l índigo es el colorante natural m)s utilizado en todos los tiempos, incluso actualmente, deido a su solidez0 resiste ien a la luz, al la"ado, a los )lcalis y )cidos# 2e utiliza en tintura te&til como colorante a la tina# -l índigo es el colorante de los !eans y prendas "aqueras azules# -sta sustancia se e&trae de plantas del g'nero indigo%era $que se dan en el =sia 2ur oriental, culti"adas y empleado como tal sore todo en la India, para el algod+n*, que lo contienen en %orma de gluc+sido0 'ste se idroliza por )cidos o por %ermentos en glucosa e indo&ilo, se o&ida de %orma natural por el o&ígeno del aire y se trans%orma en el colorante índigo o a1il# 2u composici+n química es C 6936ON Una "ez se consigui+ aislar esta sustancia, su producci+n química a eco que el índigo como colorante arti%icial sea m)s arato y aundante que el natural# -l palo campeche es un )rol leguminoso, de la %amilia de las papilion)ceas, de madera muy dura y negra, algo arom)tico, cuya especie m)s importante se da en 4'&ico y otras regiones de =m'rica Central# De esta especie se e&trae la sustancia colorante emato&ilina o emateína, de color típicamente encarnado, que se llama com(nmente campece o palo campece#
0.<. Co"orn(es !iner"es
De los colorantes naturales, los minerales siguen utiliz)ndose, pero no de la %orma natural como se izo en la antig5edad sino apro"ecando sus propiedades químicas que la ciencia a ido descuriendo, e incorpor)ndolos así a la industria como colorante arti%iciales# Tal es el caso del blanco de plomo, el &" co*"(o, el ocre del cinabrio, etc#
5. COLORANTES ARTIFICIALES 2on los m)s importantes en la tintura te&til# 4ucos de ellos proceden de aislar en laoratorio las sustancias correspondientes a los mismos colorantes en estado natural, parte de los cuales emos "isto, y proceder posteriormente a sintetizar químicamente colorantes id'nticos a sus correspondientes naturales# -l eco de proceder mediante química a la otenci+n de colorantes da ocasi+n a que en tales procedimientos se usquen y consigan productos colorantes con cualidades apropiadas a los %ines te&tiles que se les "a a dar#
3ENERALIDADES Características que de%inen y clasi%ican a la ma yoría de los colorantes arti%iciales#
Co"orn(es ácidos -mpleados para tintura de lanas, seda, poliamidas# Tienen di%erentes grados de solideces# Co"orn(es *ásicos -mpleados para tintura directa de lana, seda y, sore todo, las acrílicas, en las que se otienen colores "i"os y rillantes y con muy uenas solideces# Co"orn(es direc(os $sustanti"os* -mpleados para la tintura de celul+sicas, con muy uenas solideces# Co"orn(es " (in Necesitan del o&ígeno amiental para ser e%ecti"os# 2u constituci+n química es an)loga a la del índigo# Colorantes pigmentaci+n Necesitan de aglutinantes para su %i!aci+n# Co"orn(es dis$ersos @ino grado de dispersi+n# -mpleados para la tintura de ray+n, acetatos y poli'steres# 2e usan con au&iliares FcarriersF# Co"orn(es s&",&rosos -mpleados para %iras celul+sicas# 4uy econ+micos pero de resultados pores de matices# Co"orn(es de co!$"e/o !e(á"ico 2e emplean en la lana# De uena solidez#
Co"orn(es so*re !ordien(e ;oco empleados# Co"orn(es rec(i'os -mpleados en la tintura de %iras celul+sicas, mediante reacci+n química0 producen matices de coloreado muy "i"os y rillantes# COLORANTES PARA LANA 0= Los co"orn(es cidos 2on los utilizados para tintar la lana y %iras proteicas en medio )cido# 2u grupo crom+%oro es ani+nico# De ellos, los icos son los tintes amarillos, anaran!ados, ro!os, escarlatas, marinos s+lidos, algunos "erde oscuros, y marrones $mezclas de "arios az+icos*#
De los colorantes )cidos, los n(rno;&innicos son los azules de uena solidez a la luz y a tratamientos en (medo# Corren peligro de "ol"er a o&idarse con la umedad amiental una "ez te1idos# Los (ri,eni"!e(ánicos son los "ioletas, azules y "erdes de tonos muy rillantes y moderadamente s+lidos a la luz, me!or a los tratamientos (medos# -stos colorantes tienen su índice de soluilidad $en agua* y su índice de a%inidad en relaci+n in"ersa# ;or otra parte, a mayor soluilidad, mayor igualaci+n pero menor solidez ante agentes (medos#
5= Los co"orn(es *ásicos Ti1en las %iras animales de %orma directa0 pero de entre las naturales "egetales, solo el yute tiene a%inidad por estos colorantes# Ti1en las %iras arti%iciales celul+sicas indirectamente, mordentadas con tanino0 de entre ellas, s+lo el ray+n nitroJseda tiene a%inidad por los colorantes )sicos# -l uso m)s com(n de los colorantes )sicos se da en la tintura de las %iras acrílicas y de algunos poli'steres $los modi%icados*# -n la tintura de estas %iras para controlar el proceso de tintura con colorantes )sicos se utilizan agentes cati+nicosJani+nicos adicionales# -stos agentes son sales de ases
org)nicas que %uerzan al grupo crom+%oro a unirse al cati+n, resultando el ani+n incoloro# -sta reacci+n química da como resultado tres grupos de colorantes )sico nue"oB o
o
o
Colorantes con diKtri%enilmetano#
carga
positi"a
deslocalizada0
deri"ados
del
Colorantes con carga cati+nica localizada0 de tipo antraquin+nico o azoico, que poseen ele"ada solidez a la luz y uena estailidad al p# Colorantes con estructura eterocíclica, conteniendo nitr+geno cuaternario0 estos son solules en alcool etílico0 menos solules en agua#
<= Co"orn(es $re!e("idos: 2e trata de soluciones tint+reas creadas mediante un proceso químico pre"io a la %ase de tintura0 en este caso el procedimiento es el siguienteB una o "arias mol'culas de colorante, generalmente )cido, se asocian con un )tomo met)lico %ormando un comple!o molecular con a%inidad por las %iras proteicas y poliamídicas# La %ormaci+n de este comple!o químico se consigue calentando una soluci+n acuosa del crom+%oro con una sal de cromo tri"alente, siempre en un medio de p por dea!o de # 2i ien se otiene con ellos una e&tensa gama de colores, estos adolecen de %alta de rillo en azules, "erdes y "ioletas# 2uelen aplicarse a te!idos inencogiles#
COLORANTES PARA FI-RAS CELULOSICAS 0= Co"orn(es r(i,ici"es direc(os
Los colorantes arti%iciales directos se llaman así porque ti1en la %ira sin necesidad de un segundo producto que act(e como mordiente de 'sta# -&isten dos %amilias de colorantes directosB
= Co"orn(es icos Los colorantes az+icos son deri"ados de las aminas del di%enilo
en donde N $&ede ser J3NJN3J arildiaminas, enlace simple de encidínicos JC3MC3J etil'nicos JN3J JOJ J2J JCON3J JN3JCOJN3J
R $&ede ser J3 2ONa JCl JNO JO3 JC3 JOC3 JOC3J CONa
*= Co"orn(es (i"icos Los colorantes tiaz+licos se llaman así porque en su mol'cula contienen el anillo tiaz+lico# -stos colorantes son solamente amarillos, anaran!ados y pardos#
Crc(er)s(ics de "os co"orn(es r(i,ici"es direc(os o
o
Aeneralmente son solules en agua, aunque algunos precisan para ello la presencia de caronato s+dico# 2u soluilidad aumenta con el n(mero de grupos sul%+nicos y disminuye al aumentar su peso molecular#
o
o
o
-n %río %orman soluciones coloidales# Los colorantes directos resisten ien a los )cidos, aunque tienden a enro!ecer# -n presencia de agentes reductores rompen su mol'cula acia deri"ados aminados#
Res&"(do de co"orn(es direc(os con gen(es red&c(ores
C"si,iccin de "os co"orn(es direc(os 2eg(n la Society of Dyers and Coulorists •
Colorantes autorregulales
•
Colorantes controlales mediante la sal
Co"orn(es reg&"*"es $or (e!$er(&r Los colorantes autorregulales poseen uenas propiedades de igualaci+n y dispersi+n# ;ueden aplicarse por agotamiento, sin precauci+n especial, dentro de los límites normales de la tintura# Los colorantes controlales mediante la sal dan un índice de agotamiento de 8 en a1o de soluci+n 6K, con contenido de sal in%erior al 6# Los colorantes regulales por temperatura son de gran sensiilidad, llegando a una asorci+n de un 8 de colorante, en soluciones de menos del 6 de sal# De esa %orma la tintura es demasiado rusca y necesita, por tanto, ser controlada mediante su temperatura#
2eg(n su tratamiento posterior •
Con sales de core
•
Con %ormaldeído
•
Dazotaci+n
•
=caado con resinas
2eg(n se comercialice en •
Directos
•
Directos s+lidos a la luz
•
Directos con tratamiento de sales met)licas
•
Directos diazotales y copulales
5= Co"orn(es de (in 2on colorantes que tienen entre sí di%erente constituci+n química pero todos son insolules en agua# ;or su reducci+n en un medio alcalino se trans%orman en leucoderi"ados idrosolules# -l proceso de reducci+n se %undamenta en la acci+n reductora del idr+geno sore el grupo caronilo, tras%iri'ndolo al grupo alco+lico#
Una "ez realizada la tintura, es %)cilmente o&idale por el o&ígeno del aire# -stos colorantes dan tinturas m)s rillantes que los antraquin+nicos, pero menos s+lidos ante la luz y el la"ado#
C"si,iccin de "os co"orn(es direc(os " (in
Deri"ados del índigoB romoíndigo, tioíndigo Deri"ados de la antraquinona
Deri'dos > s&*deri'dos de " n(r;&inon Los deri"ados de la antraquinona tienen mayor importancia comercial# 2e pueden di"idir en tres su%amilias Deri"ados de la antraquinona Deri"ados de la indantrona Deri"ados de la dienzatrona y del perileno
Crc(er)s(ics (in(res de "os deri'dos > s&*deri'dos de " n(r;&inon •
;resentan uenas solideces en tonalidades intensas0 no tan uenas en tonos p)lidos
•
-n tintura en %loca son s+lidos al la"ado y menos en tintura en pieza
•
2on apreciados por su solidez al descrudado a presi+n y al lanqueo
•
Aeneralmente se usan para tonos intensos#
1?(odos de (in(&r ;&e se e!$"en en "os deri'dos > s&*deri'dos de " n(r;&inon Dependiendo de la %acilidad de reducci+n y la sustanti"idad del leucoderi"adoB o
-n soluci+n caliente 9 C $IN*
o
-n soluci+n tiia 8 C $I:*
o
-n soluci+n %ría 8 C $IP*
-n todos los m'todos la tintura se realiza siguiendo los mismos pasosB 6B Reducci+n del colorante B ;reparaci+n de la tina de tintura B Tintura B O&idaci+n del leucoderi"ado 8B Tratamientos posteriores
<= Co"orn(es dis$ersos -stos colorantes son compuestos org)nicos no i+nicos# 2e aplican con un dispersante, porque son insolules en agua, y se caracterizan %undamentalmente porque tienen un alto grado de dispersi+n# 2e emplean para la tintura de ray+n, acetatos y poli'steres0 tami'n se usan con au&iliares carriers#
6= Co"orn(es s&",&rosos 2e llaman sul%urosos porque en su mol'cula est) presente el azu%re, pero no como lo est) en los colorantes directos, tiaz+licos, etc#, sino que aquí este azu%re puede ser o&idado con %acilidad# ;or su aspecto, los colorantes sul%urosos son parecidos a los colorantes de tina y a los sustanti"os0 ti1en las %iras directamente en estado reducido y se cominan con los colorantes )sicos para dar una laca insolule0 la cantidad de colorante asorido depende de su porcenta!e en la soluci+n, de la concentraci+n de sal en el a1o y de la temperatura# Lo mismo que los colorantes de tina, tami'n son insolules en agua pero solules en medio alcalino y en presencia de sul%uro s+dico como agente reductor#
-n este proceso de reducci+n camia la estructura molecular del colorante pero sin a%ectar al grupo J2J2J sul%uroso# -l leucoderi"ado solule resulta con un coloreando di%erente al del colorante original y ya ti1e la %ira, comport)ndose como un colorante directo de a!a a%inidad por la %ira# @inalmente, mediante la o&idaci+n queda con"ertido otra "ez en colorante sul%uroso no solule en el agua#
@= Co"orn(es rec(i'os -stos colorantes son empleados en la tintura de %iras celul+sicas, mediante reacci+n química con las mol'culas de celulosa# o
Co"orn(es rec(i'os ;&e ,or!n ?s(eres de ce"&"os
o
Co"orn(es rec(i'os ;&e ,or!n ?(eres de ce"&"os
Los primeros tienen anillos eterocíclicos en su mol'cula y su reacci+n se asa en sustituci+n nucle+%ila, como se e&pone en el gr)%ico que representa su estructura molecular#
De entre los segundos, unos son "inisul%+nicos y otros acriloilamídicos# 2u reacci+n se asa en el dole enlace JCMCJ que son capaces de %ormar en un medio alcalino, adicionando n(cleos# ColoranteJ2OJC3JC3JOJ2O3 0 Qmediante O3J produceB ColoranteJ2OJC3$JD-LT=*MC3$SD-LT=*SCelJOJ ColoranteJ2OJC3JC3JOJCel0 Q4ediante 3S produceB Colorante tint+reo J2OJC3JOJCel E/e!$"os de co"orn(es rec(i'os
3r&$o rec(i'o
Ao $ricin
No!*re co!erci"
6?89
;orci+n 4 $I#C#I#*
Diclorotriazinicos
Ciacron $ CIG= * 6?8E ;roci+n 3 $I#C#I#* 4onoclorotriazinicos >inilsul%+nicos Colorante J 2 J C3 J C3 J 2O3
Triclorotriazinicos >inilsul%+namidicos
6?87
Remazol $ de 3oecst *
6?9
Drimaren $ de 2andoz* Reacton $ de Aeigy*
6?9
Le"a%i& $de Gayer *
Colorante J 2 J N3 J C3 J C3 J O2O3
6?9E
2olidazol N $ de C#@#4# *
6?E6
Drimaren R $ 2andoz*
>inilsul%+nicos
4onocloroJdi%luorJpirimidinicos
COLORANTES PARA FI-RAS SINTETICAS Las %iras de ray+n y acetato de celulosa tienen mucos grupos o&idrilo lire y pueden te1irse por medio de t'cnicas y colorantes similares a los que se emplean en el algod+n# -l ad"enimiento de las otras %iras sint'ticas presento grandes prolemas a la industria del te1ido y los colorantes# Las %iras tienden a carecer de grupos reacti"os a los largo de sus cadenas %ormando %iras relati"amente gruesas que no tiene los intersticios de la lana y el algod+n y, lo que es peor, son marcadamente idro%+icas# -l poli'ster y las %iras de triacetato de celulosa son m)s idro%oicas que el nylon# -n general se ti1en con colorantes dispersos# Los colorantes dispersos son idro%+icos y ligeramente solules# 2e aplican en %orma de dispersi+n acuosa caliente estailizada por un detergente ani+nico o no i+nico# -l colorante se trans%iere a la dispersi+n y %orma una soluci+n solida dentro de la %ira donde se retiene por medio de %uerzas de "alencia secundarias# 2u insoluilidad asegura su %irmeza al la"ado# Lo mismo que con los remo"edores de pintura, la penetraci+n del polímero requiere de una mol'cula peque1a# =sí los colorantes dispersos tienen las mol'culas m)s peque1as de todos los colorantes0 con %recuencia son compuestos monoazoicos simples, insolules en agua, como el Ro!o disperso $6 CI 6666*#
V.
FA-RICACION DE COLORANTES
-n la %aricaci+n de colorantes es necesario tener en mente "arios %actores con el prop+sito de otener la mayor calidad y producti"idad posile# De entre 'stos %actores se pueden nomrar los siguientesB
1(eris $ri!s e in(er!edios: Como primer punto podemos nomrar que deen de ser de la calidad adecuada para el colorante que se desea otener, así como que su disponiilidad sea la m)s accesile posile dei'ndose no perder la idea de racionalizaci+n de los mismos para e"itar el mane!o de gran n(mero de ellos, que nos e"itar)n todo tipo de prolemas tanto en el )rea t'cnica como administrati"a# Tecno"og). Los procedimientos de operaci+n para la producci+n de colorantes deen de ser lo mas claro posile en cuanto a seguridad y "ariales del proceso comoB temperatura, p3, e&ceso de reacti"os, etc# deiendo de estar de%inidos en rangos que ayan sido estudiados detalladamente# Todo esto con el %in de tener una calidad reproducile, pues siendo la química de colorantes comple!a, cualquier des"iaci+n en estas "ariales pueden dar por resultado una calidad %uera de las normas# Dos reacciones muy usadas para la %aricaci+n de colorantes son las que se lle"an a cao entre una amina arom)tica con el )cido nitroso para producir un compuesto diazo, el cu)l posteriormente se cominar) con un FacopladorF y así %ormar dico colorante# -stas reacciones son conocidas desde ace muco tiempo $Ariess, 6787*, pero asta los a1os recientes se a clari%icado su mecanismo# Los colorantes asados en esta reacci+n son considerados la clase química m)s grande que e&iste, con la gama de tonos m)s amplia y los m)s di"ersos usos# Deido a la %acilidad y economía en la preparaci+n de colorante por esta t'cnica, a sido seleccionada en multitud de casos para su uso en escala industrial# =dem)s de las dos reacciones mostradas, son usadas otra gran "ariedad de ellas comoB adici+n, protonizaci+n, condensaci+n, o&idaci+n, etc#, que para el o!eti"o del presente traa!o no e&iste %undamento para presentarlas# muco muy general para dar una idea sore este tipo de producci+n#
COLORANTES DEL TIPO ABO: Un grupo azo es un grupo %uncional del tipo RJNMNJR, en donde R y R son grupos que contienen )tomos de carono, y los )tomos de nitr+geno est)n unidos por un enlace dole# Los compuestos que contienen el enlace JNMNJ se denominan azoderi"ados, compuestos azoicos, o azocompuestos# Cuando el grupo azo est) con!ugado con dos anillos arom)ticos, el compuesto que lo contiene asore radiaci+n electromagn'tica en el espectro "isile, por lo que presenta coloraci+n y, adem)s, 'sta es intensa# ;or esto son empleados como colorantes en la industria te&til, papelera, alimentaría, etc# ;or e!emplo, el pJdimetilaminoazoenceno se emple+ como colorante en la margarina# La presencia de otros grupos en el compuesto puede pro"ocar que 'ste asora a distintas longitudes de onda $por tanto se otienen distintos compuestos con distintos
colores*# Tami'n pueden pro"ocar que el compuesto asora la luz con mayor o menor intensidad# =simismo, algunos grupos $por e!emplo grupos sul%+nicos* sir"en para que el compuesto sea solule en el medio en el que se "a a aplicar# -n 677 se sintetiz+ el ro!o congo, un colorante azoico que se emple+ para te1ir algod+n, y actualmente los colorantes azoicos son los m)s empleados en la industria te&til#
Naran!a de metilo -stos compuestos tami'n se utilizan como indicadores en "olumetrías )cidoJase# ;or e!emplo, el naran!a de metilo $o anaran!ado de metilo*# 2eg(n el p3 el naran!a de metilo puede tener el grupo azo protonado o no, presentando de esta %orma di%erentes colores seg(n el p3# Constituye el grupo indi"idual m)s numeroso, comprendiendo m)s de la mitad del n(mero de colorantes sint'ticos de estructura conocida# 2e preparan por copulaci+n de una amina arom)tica diazotada como componente primario con un %enol o una amina arom)tica como componente secundario#los colorantes azoicos pueden serB 4onoazoicos Qa su "ez, 'stos pueden serB )sicos $como el anaran!ado )sico , que se usa para te1ir el cuero y el papel *0 )cidos $como el anaran!ado )cido E, que se usa para te1ir lana, seda, nylon, cuero y papel *0 azoicos $que se emplean no s+lo para el te1ido s+lido de la tela sino tami'n en el estampado*0 colorantes dispersos y solules en aceite $como, respecti"amente, el amarillo disperso y el amarillo sol"ente 6 *0 mordientes $como el negro mordiente 66*0 reacti"o para las %iras $como el ro!o porci+n*# Diazoicos Qque pueden serB )sicos $como el pardo )sico *0 )cidos $como el negro )cido 6*0 directos para el algod+n $como el ro!o congo, el ro!o directo o el azul directo *0 desarrollados $como el negro desarrollado G3*# Triazoicos $como el negro directo 7 * Colorantes del estileno $"arían entre el amarillo y el anaran!ado* ;irrazolonas $como el amarillo )cido , que se usa para te1ir la lana, el cuero y el papel y en la preparaci+n de %iltros de luz amarilla para %otogra%ía*# -stos colorantes se preparan copulando una amina arom)tica diazotada con un %enol o una amina arom)tica# -l m)s sencillo de estos colorantes es el .amarillo de anilina/, que corresponde al .paraJamino azoJenceno/#
CH@ 4 N 77 N 4 CH6NH5
2e usa para te1ir lana y seda, su color es %ugaz# 2e emplea para preparar otros colorantes con dos grupos azo#
L Crisoidin: ;ertenece al mismo grupo# 2e requiere para la preparaci+n del prontosil $con un grupo 2ON3*, que es una sul%amina que se utiliza contra los estretococos#
E" Prdo de -is!r: 2e emplea para te1ir el cuero# Ro/o de 1e(i"o: -2 un "alioso indicador# E" Ro/o Congo: Ti1e el algod+n de color ro!o, pero el color camia a azul por la acci+n de los )cidos minerales# 2e emplea por ello como indicador#
1?(odos de $"iccin Colorantes azoicosB son compuestos azoicos, insolules en agua que se %orman sore la %ira# Aenelamente se utilizan para el algod+n# -n la aplicaci+n de los colorantes al ielo, la tela se impregna con un compuesto capaz de copularse con una sal de diazonio y luego se sumerge en una soluci+n de una amina diazotada en%riada al ielo# De esta manera se %orma un colorante azoico insolule en agua# -n el te1ido por re"elado la tela se colorea con un colorante directo que contenga un grupo amino lire# -l colorante luego se diazota sore la %ira y se re"ela al copularlo con una amina o un %enol# -L nue"o colorante, deido a su mayor peso molecular se %i!a m)s sore la %ira y es m)s resistente al la"ado# •
COLORANTES DEL TIPO ANTRAUINONA: L n(r;&inon o G04dio8on(rceno es un compuesto org)nico arom)tico, deri"ado del antraceno# 2us sin+nimos en la industria y el comercio son ?,6Jantraceno diona, antradiona, antracenoJ?,6Jquinona, etc#
-s un pol"o cristalino amarillento o de un color que "aria del gris claro al gris "erduzco# -s insolule en agua y alcool, pero se disuel"e %)cilmente en nitroenceno y anilina# Vuímicamente es astante estale en condiciones normales La antraquinona se encuentra en %orma natural en algunas plantas $ Ruiaro, -spino Cer"al y el g'nero Áloe*, ongos, liquenes e insectos, donde sir"e como esqueleto )sico para sus pigmentos# -stos deri"ados naturales de la antraquinona son gluc+sidos con acci+n la&ante y purgante sumamente potente#
H> 'ris !ners de o*(encin de " n(r;&inon: O8idcin de" n(rceno: Condensaci+n del enceno con anídrido %t)lico, en presencia de =lCl $=cilaci+n de @riedelJCra%ts*# -l )cido oJenzoil enzoico generado, su%re un proceso de ciclaci+n, %ormando la antraquinona#
Reccin de" Die"s4A"der U(i"indo n,(o;&inon > &n 0G<4dieno : -n una reacci+n org)nica cl)sica llamada síntesis de GallyJ2coll $6?8*, la antraquinona se condensa con el glicerol, %ormando enzantreno# -n esta reacci+n, el primer paso es la reducci+n de la quinona con core en )cido sul%(rico $Con"irtiendo un grupo caronilo en un grupo metileno* despu's del cual, le es adicionado el glicerol#
Co"orn(es deri'dos de " n(r;&inon: Colorantes a mordienteB el compuesto m)s conocido es la alizarina, otro colorante natural conocido por los antiguos persas y egipcios# La alizarina es poligen'tica, es decir, da distintos colores con di%erentes mordientes# =sí, con un mordiente a ase de magnesio produce un color "ioleta0 con calcio, un ro!o p(rpura0 con ario, azul0 con aluminio, un ro!o rosado0 con cromo, un marr+n "iol)ceo y con ierro %erroso, un negro "iol)ceo# La alizarina se utiliz+ principalmente para producir un color conocido como ro!o turco sore el algod+n mordentado con idr+&ido de aluminio en presencia de aceite de castor o de oli"a sul%atados#
Colorantes )cidos $como el azul )cido 8 y el "erde )cido 8, que producen sore la lana una pureza de tonalidad igual a la de los colorantes del tri%enilmetano y son muy resistentes a la acci+n de la luz* Colorantes dispersos $usados para el acetato de celulosa, el nylon y las %iras de poli'steres, son en general aminoantraquinonas simples o sus deri"ados que tienen uno o m)s )tomos de idr+geno de los grupos amino reemplazado por otros grupos* Colorantes reacti"os para las %iras $como el azul proci+n* Colorantes a la tinaB las antraquinonas, al igual que el índigo, dan por reducci+n deri"ados diidrogenados que son solules en )lcali y que al ser e&puestos al aire o a agentes químicos o&idantes se o&idan %ormando nue"amente las antraquinonas insolules# Las quinonas simples no se %i!an en las %iras "egetales o animales pero sí lo acen los compuestos m)s comple!os# a* =ntraquinonasB son e!emplos el ro!o a la tina y el "ioleta a la tina 6E * 3idroacinas $como el azul a la tina o el azul a la tina 9* c* Deri"ados caraz+licos $como el pardo a la tina 6 y el "erde a la tina 7* d* Compuestos carocíclicos comple!os $como el "erde a la tina 6, considerado como el me!or colorante para el algod+n*
COLORANTES DEL TIPO ESTIL-ENO: -l primero de los colorantes del estileno %ue el amarillo directo 66 y toda"ía se emplea muco# 2e otiene por acci+n del calor sore una soluci+n de acido J notrotoluenJJ sul%onico en idr+&ido de de sodio acuoso o por o&idaci+n del mismo compuesto con ipoclorito# 2e %orma una mezcla de colorantes amarillos# Dependiendo de las condiciones# -l principal producto es tal "ez la curcumina 2# Los colorantes del estileno son todos colorantes directos y la mayoría se asan en acido JnotrotoluenJJsul%+nico#
TECNOLO3ÍA EN COLORANTES Los procedimientos de operaci+n para la producci+n de colorantes deen de ser lo mas claro posile en cuanto a seguridad y "ariales del proceso comoB temperatura, p3, e&ceso de reacti"os, etc# deiendo de estar de%inidos en rangos que ayan sido estudiados detalladamente# Todo esto con el %in de tener una calidad reproducile, pues siendo la química de colorantes comple!a, cualquier des"iaci+n en estas "ariales pueden dar por resultado una calidad %uera de las normas# Los ciclos de proceso en lo que se re%iere a cargos, calentamientos, en%riamientos, re%lu!os, destilaciones, %iltraciones, secado y molido0 deer)n ser determinados en planta y estalecidos dentro de rangos que permitan una calidad aceptale al m)s a!o costo# -n cada uno de los pasos m)s importantes de los procesos, deen e&istir prueas de control que nos indiquen que la calidad del colorante "a por la ruta correcta o en su de%ecto, poder realizar alg(n camio para dirigirlo acia ella# Dos reacciones muy usadas para la %aricaci+n de colorantes son las que se lle"an a cao entre una amina arom)tica con el )cido nitroso para producir un compuesto diazo, el cu)l posteriormente se cominar) con un FacopladorF y así %ormar dico colorante# -stas reacciones son conocidas desde ace muco tiempo $Ariess, 6787*, pero asta los a1os recientes se a clari%icado su mecanismo# Los colorantes asados en esta reacci+n son considerados la clase química m)s grande que e&iste, con la gama de tonos m)s amplia y los m)s di"ersos usos# =dem)s de las dos reacciones mostradas, son usadas otra gran "ariedad de ellas comoB adici+n, protonizaci+n, condensaci+n, o&idaci+n, etc# = continuaci+n se dar)n unas re"es descripciones de diagramas de %lu!o generales .
CONTROL DE CALIDAD E2I3ENCIAS A LOS COLORANTES So"ide "os á"c"is -l colorante solule dee ser resistente a )lcalis diluidos, como soluciones de caronato s+dico o amoníaco y no dee presentar camios repentinos del tono del color#
Rendi!ien(o -l te1ido es determinado por la composici+n química de los colorantes y de las propiedades del cuero a te1ir# La capacidad de rendimiento de un colorante, es transmitida por tinturas en di"ersas concentraciones y determinada con una cur"a de rendimiento# Cuando la intensidad de un te1ido no aumenta m)s, es alcanzada la capacidad de saturaci+n del colorante# -l colorante sorante se queda en el a1o, se deposita, sin enlazarse en el sustrato o penetra pro%undamente en las zonas interiores# La cur"a de rendimiento, permite reconocer claramente, que un te1ido m)s all) de la
capacidad de saturaci+n, es antiecon+mica# Un m'todo de la capacidad de rendimiento, uni%orme y o%icial para cuero al cromo o cuero recurtido, no e&iste en estos momentos#
Co!$or(!ien(o de ,i/cin -l comportamiento de %i!aci+n de un colorante es transmitido y caracterizado por decoloraciones, cuanto colorante $* en una unidad de tiempo $min* es %i!ado en el sustrato cuero# Wunto a la estructura química del colorante, la "elocidad de %i!aci+n, determinada en gran parte por el tipo de curtici+n, el tipo y la cantidad de recurtientes aplicados, del "alor de p3 y de la temperatura del te1ido# -l comportamiento de %i!aci+n produce un deilitamiento de la cominailidad con otros colorantes#
Ho!ogeneidd Un colorante es omog'neo desde el punto de "ista de la %aricaci+n si tiene menos del 8 de colorante de matizado, es decir cuando no se le adiciona ninguna otra sustancia colorante en cantidad importante# -sto se "eri%ica realizando una pruea que consiste en umedecer un papel de %iltro en el orde, se coloca una punta de esp)tula de colorante, se sopla y las partículas del colorante pasan por la zona (meda, quedando aderidas y comienzan a disol"erse# =l soplar se dispersan los distintos componentes de la mezcla y se "en los distintos colores# Lo gra"e sería que por e!emplo para acer un "erde aya un azul y amarillo, entonces en el te1ido al camiar los p3 pueden otenerse distintos colores %inales# 2i los componentes de la mezcla son similares no ay mayor prolema# -l mismo ensayo se puede acer llenando una proeta con agua y espol"oreando el colorante, así se oser"ar)n sus componentes en el agua# Desde el punto de "ista químico un colorante no es omog'neo ya que en toda reacci+n química de %ormaci+n de un colorante se otiene una mezcla de productos secundarios siempre#
In(ensidd de co"or -s una importante propiedad y es indagada con di"ersos m'todos# De acuerdo a cada tipo de colorante y al tipo de curtici+n y recurtici+n, para un determinado te1ido de pro%undidad se requieren di%erentes cantidades de colorante#
Es(*i"idd " g& d&r -l colorante disuelto, no dee ense1ar ninguna %loculaci+n al diluirse con agua dura# Colorantes inestales a la dureza producen "ariadas coloraciones sore todo en el lado de carne, desigualdades y desplazamientos de tonos#
So"&*i"idd La soluilidad es importante para te1idos a a!a temperatura, para te1idos con pol"o y para te1idos sin a1os# Colorantes di%íciles de disol"er, pueden conducir a %ormaciones
de mancas como puntos y mancado en la %lor y en el lado de la carne# -n las mezclas de colorantes, se pueden presentar desplazamientos del tono# Colorantes altamente solules pueden ocasionar un mal agotamiento del a1o y luego de la desacidulaci+n un muy %uerte te1ido de la super%icie# 2e controla disol"iendo el colorante en agua destilada a XC y a 9 XC y se oser"a la cantidad de colorante, que toda"ía se mantiene despu's de disol"erse por er"irse y en%riarse, a la temperatura dada# La adici+n se e%ect(a, en gramo por litro#
Es(*i"idd de co!$"e/o =lgunos comple!os colorantes de metal, especialmente el comple!o de ierro, pueden ser desplazados de su cominaci+n y producir desplazamientos del tono# No se dee poner en contacto con metales, al cla"ar el cuero para curtir, con por e!emplo core, placas de curir de core o tuerías de core#
Es(*i"idd "os ácidos -l colorante disuelto, dee ser resistente a )cidos diluidos, como por e!emplo )cido %+rmico o soluciones )cido sul%(rico y no dee %locular#
So"ide "os ácidos -l colorante disuelto, no dee conlle"ar a camios repentinos de color con )cidos diluidos#
Es(ndricin Los colorantes son diluidos al %inal del proceso de %aricaci+n para otener una estandarizaci+n comerciale# Los colorantes se comercializan con porcenta!es re%eridos al est)ndar que pueden llegar a ser incluso superiores al 6# ;or e!emplo, si suponemos que el est)ndar es y el %aricante lo "ende al 9, entonces este colorante ser) respecto del est)ndar# Como diluyentes se utilizan sales neutras como el Na 2O o taninos sint'ticos# COLORANTES EN EL 1UNDO =unque la pre%erencia por los tintes sint'ticos en el sector te&til a ni"el gloal es notoria, algunos tintes naturales an mantenido una posici+n importante en este sector deido a sus características (nicas# -l sector alimenticio, por el contrario, presenta una tendencia acia la utilizaci+n de colorantes naturales# -ste camio no s+lo a sido impulsado por la industria alimenticia, sino tami'n por los consumidores, quienes an e&presado su preocupaci+n por los posiles riesgos de salud que se asocian con el consumo de aditi"os sint'ticos# Dentro del mercado internacional los principales colorantes, pigmentos y tintes naturales sonB
2emilla de =ciote $y sus e&tractos* La semilla seca de aciote se otiene de la especie Gi&a orellana L# $Gi&aceae*, un arusto siempre "erde, nati"o de =m'rica Central y la zona tropical de 2ur =m'rica# Aeneralmente se usa como e&tracto empleado en la industria alimenticia y es apreciada como %uente de pigmentos que dan color ro!o o naran!a matizado, dependiendo de su uso# 3ennaB La 3enna comercial es la misma o!a seca de LaYsonia inermis l#, un )rol peque1o pro"eniente de una zona entre Ir)n y el norte de la India# La e&tracci+n acuosa de esta o!a seca pro"ee un tinte que "a desde el negro asta el amarillo $neutro* pasando por el ro!o# 3ist+ricamente la enna a sido utilizada como tinte para el caello, la piel y las u1as# Recientemente en -uropa Occidental y -stados Unidos su empleo como tinte para el caello se a incrementado notalemente# Campece $y sus e&tractos* -l campece otenido de la especie 3aemato&ylum campecianum L# $Caesalpinacae*, es un peque1o )rol nati"o de Centro =m'rica y la parte norte tropical de 2ur =m'rica# Contiene alrededor del 6 de un compuesto incoloroB emato&ilina, la cual al o&idarse se trans%orma en una sustancia azul J "ioleta, $ematina*0 'sta se a mantenido en el mercado pese a la creciente utilizaci+n de tintes sint'ticos# Las aplicaciones principales del campece son como tinte de telas naturales y sint'ticas, tinte para cuero, pieles, plumas, papel, madera y la incorporaci+n a otras tintas# 2)ndalo ro!oB Otenido de la especie pterocarpus santalinus L#, )rol de tama1o medio nati"o de la India# -l s)ndalo ro!o en algunas comidas aporta un saor agridulce con una coloraci+n ro!a a naran!a0 deido a esto no es posile aplicarlo en todos los casos# Un gran n(mero de colorantes y tintes son principalmente producidos en sistemas de orticultura# -ntre los productos latinoamericanos que lideran el mercado se encuentranB la cocinilla y el carmín, el e&tracto de croco, el índigo, la cal'ndula y la turma, estos en cantidades no lo su%icientemente representati"as en un marco mundial#
1ERCADO DE COLORANTES NATURALES EN EL 1UNDO Los principales productos son mencionados en la tala siguiente, paralelamente se mencionan los principales países e&portadores y sus cantidades m)s signi%icati"as# Princi$"es $rod&c(os > $)ses i!$or(dores de co"orn(esG $ig!en(os > (in(es n(&r"es.
@uenteB estimados del Natural Resources Institute $NRI*#
Princi$"es $)ses $rod&c(ores.
Prod&c(os $rinci$"es > cn(iddes n&"es.
Los países destino m)s importante son =lemania y el Reino Unido, representando casi del "alor importado por la Uni+n -uropea# Los pro"eedores líderes a la Uni+n -uropea son -spa1a, =lemania, @rancia, ;er( y 4'&ico, Penya, India, ZimaYe y -tiopía posicionaron cantidades por encima del mill+n de -CU $Unidad 4onetaria -uropea*# -n 6??8, los países en "ías de desarrollo consiguieron pro"eer el 7 de la totalidad de importaciones, consistente en su mayoría de [otros tintes de origen "egetal\# $Ottens, 6???*# Una ligera re"isi+n de las ci%ras puede indicarnos que se trata de un mercado creciente que merece el desarrollo de productos y alternati"as capaces de contriuir al logro de mayores destinos y productos#
-i*"iogr,)
Giasioli, I#, :itz N#, Candías C# B &)!ic Orgánic # -d# Papelusz# Guenos =ires, 6??# 3englein, R B Co!$endio de &)!ic Orgánic. Seg&nd Edicin. -d# 4arin# Garcelona, 6?89# 2re"e, =# B Ind&s(ris de $roceso ;&)!ico# -d# Dossat# 4adrid, 6?8# T]T -d# B L $in(&rG considerciones gener"es # Guenos =ires, 6??9# 4orrison B &)!ic Orgánic #
