vendredi 3 mars 2017

Teinture de la laine avec des colorants alimentaires

Cette expérience simple consiste à fixer un colorant sur une fibre naturelle, la laine. Il y a deux applications directes :

Plaque chauffante
Récipients en verre résistant à la chaleur (béchers)
Brins de laine blanche (100% laine)
Vinaigre d'alcool (acide acétique)
Ammoniaque
Colorants alimentaires purs, ou bien sirops colorés (sirop de menthe, de cassis, d'orange, etc.)
Petite pince en métal

Tout d'abord, tremper un brin de laine blanche dans un colorant au choix.
Le ressortir et le rincer à l'eau courante.
Constater que le brin de laine redevient blanc comme au départ. Le colorant n'a pas été fixé par la laine.

Sur une plaque chauffante (entre 50 et 60°C), placer un récipient en verre contenant :
- un brin de laine,
- un peu de sirop coloré ou du colorant pur,
- un peu de vinaigre d'alcool (ou acide acétique) .
Laisser chauffer pendant 5 minutes, en agitant de temps en temps avec la pince.
Sortir le brin de laine avec la pince et le tremper dans un verre d'eau. Observer qu'une partie de la couleur part dans l'eau.
Tremper le brin dans un autre verre d'eau. Observer que la couleur reste fixée à la laine et ne colore plus l'eau.
Sécher le brin de laine avec du papier essuie-tout.

- Sur une plaque chauffante (entre 50 et 60°C), placer un récipient en verre contenant :
- un brin de laine précédemment coloré,
- un peu d'ammoniaque .
Laisser chauffer pendant 5 minutes, en agitant de temps en temps avec la pince. Observer qu'une grande partie de la couleur teinte l'ammoniaque (ne pas respirer les vapeurs).
Sortir le brin de laine avec la pince et le tremper dans un verre d'eau. Observer que celui-ci est encore coloré mais a perdu de sa teinte.
Refaire les deux étapes précédentes dans un nouveau récipient avec de l'ammoniaque propre. Observer que la laine perd encore plus de sa couleur.

La première expérience sert à montrer qu'un colorant ne se fixe pas fortement si on trempe simplement la laine dedans. La laine est simplement imbibée ; le colorant est éliminé par simple rinçage à l'eau. Il faut réaliser une fixation chimique du colorant sur la laine.
La deuxième expérience montre qu'en milieu acide et en chauffant, le colorant peut pénétrer dans les fibres et se fixer fortement à la laine. Même après plusieurs rinçages à l'eau, le colorant ne part pas.
La troisième expérience montre que le colorant peut être retiré de la fibre en milieu alcalin (le contraire d'acide), grâce à l'ammoniaque. Le colorant repasse en solution et la laine se décolore après plusieurs bains. Dans le cas du sirop de menthe vert contenant en réalité un mélange de colorants bleu et jaune, on peut même remarquer que le colorant jaune est plus facilement dé-fixé que le colorant bleu : la laine prenant une teinte plus bleutée.

Outre que l'on peut colorer facilement de la laine avec toute sorte de colorants, cette expérience peut être utilisée pour extraire des colorants alimentaires et les analyser par chromatographie sur couche mince (CCM) ensuite. Il ne serait pas possible de réaliser une CCM en partant directement de sirops, car ceux-ci contiennent beaucoup de sucre, et des arômes qui pourraient gêner la migration sur la plaque CCM. En réalisant d'abord l'étape de fixation sur la laine, puis un rinçage à l'eau, puis une dé-fixation, nous pouvons extraire et isoler les colorants, grâce à la laine. L'ammoniaque contenant les colorants ainsi séparés peut être traitée par un solvant organique non-miscible, en vue d'une CCM.
On peut aussi déduire de cette expérience qu'il faut éviter de tâcher un vêtement coloré en laine avec un produit tel que l'ammoniaque ! Par contre, il serait conseillé de laver un vêtement coloré en laine avec du vinaigre d'alcool, au premier lavage, pour bien fixer la couleur et éviter qu'il ne déteigne.

D'autres méthodes pour fixer un colorant sur une fibre existent. Tout dépend aussi de la nature chimique de la substance colorante, et de la nature de la fibre. On distingue 3 types de fibres :
- Fibres animales (laine, soie...) : constituées essentiellement de protéines (les cheveux sont un peu à part, car protégés par des écailles de kératine).
- Fibres végétales (coton, lin, chanvre...) : essentiellement constituées de cellulose.
- Fibres synthétiques : souvent des polymères de familles très diverses (polyesters, polyamides, polyéthylène, etc.). Les polymères sont colorés dès leur fabrication, en masse.
Pour les fibres naturelles, végétales et animales, une méthode appelée mordançage consiste à tremper la fibre ou le tissu dans un bain contenant des ions métalliques (gros sel, alun de potassium, borate de sodium...) puis à appliquer le colorant.