II. CORANTES TÊXTEIS
II.2. CORANTES
Como vimos anteriormente, a estética e, em particular, a cor representam parâmetros condicionais na obtenção de produtos que agradem aos olhos dos humanos. Para isso tem-se o uso de substâncias que conferem cores aos diversos tipos de materiais. Essas substâncias podem ser corantes, naturais ou sintéticos, e pigmentos.
CORANTES NATURAIS
Um corante natural é um substância que pode ser extraída de organismos vivos, tanto animal ou vegetal, por processos físicos-químicos ou bioquímicos. Essas substâncias possuem a característica de conferir cor ao meio liquido em que se encontra, sendo portanto solúveis nesses meios. (ARAÚJO, 2005). Os métodos de extração desses corantes podem ser dissolução, precipitação, fermentação, entre outros.
Os corantes naturais são bastante instáveis, sendo degradados por ação da luz. A estabilidade destes corantes está relacionada com o tamanho da molécula dos mesmos e com o tamanho dos agregados de corante que se depositam sobre a fibra
Os corantes naturais podem ser classificados de acordo com o modo de aplicação. Em seguida vemos os grupos nos quais os corantes naturais se enquadram (ARAÚJO, 2005).
Corantes diretos – são aqueles corantes que se ligam às fibras do tecido sem ser necessário um tratamento prévio. Como exemplo desse grupo podem-se citar os corantes amarelo turmérico, obtido através da Curcuma longa, corante amarelo extraído do Crocus sativa (açafrão), e a bixina (Fig.2, p.28). Esses corantes diretos também incluem-se no grupo dos corantes ácidos. Podemos ver as estruturas responsáveis pelas cores do corante tumérico na figura 5 (p.32) e do corante do açafrão na figura 6 (p.32).
O O
O H H3C O
O H
O C H3
O O
O H H3C O
O H C u r c u m i n a
D e m e t o x i c u r c u m i n a
O O
O H B i s d e m e t o x i c u r c u m i n a O H
Figura 5. Estruturas responsáveis pela cor do corante amarelo turmérico.
Figura 6. Estrutura química da crocetina e da crocina, responsáveis pela coloração amarela dos corantes estraídos do açafrão.
Corantes diretos são adequados no tingimento de seda e lã, que são tecidos protéicos de origem animal, em virtude de poderem formar ligações iônicas com resíduos carboxilatos da proteína (ARAÚJO, 2005 apud PEREIRA, 2008).
C O O H H O O C
c r o c e t in a
C O O - g e n ti o b i o s e g e n ti o b i o s e - O O C
c r o c i n a
Corantes de tina – o corante desse grupo é aplicado ao tecido numa forma reduzida e incolor, denominado leuco, solúvel em meio líquido. Dessa forma, o tecido é banhado em solução contendo o corante na forma leuco. Após o banho, o tecido é colocado para secar em ambiente aberto. A forma leuco, que penetrou no tecido, se oxida com a presença de oxigênio do ar, originando a forma corada do corante, que é insolúvel e fica depositada nas fibras do material do tecido. Assim, o tingimento dos tecidos com corantes de tina não ocorre com ligações químicas, apenas uma ação mecânica. Isso acarreta na remoção de corantes do tecido ao longo do tempo e com as lavagens sucessivas a que este é submetido. O uso desses corante se dá principalmente em tecidos de algodão e lã. Um exemplo de corante de tina é o índigo, onde a forma leuco é obtida por putrefação da matéria vegetal em meio levemente básico (ARAÚJO, 2005).
Hoje em dia é usado o hidrosulfito de sódio para reduzir o índigo à forma leuco. A figura 7 mostra as estruturas do índigo na forma insolúvel, (cor azul) e solúvel, a forma leuco de cor amarelada (PEREIRA, 2005).
N
N O
O H
H
Í n d i g o i n so l ú v e l (só l i d o a z u l )
N
N O-N a+
+N a-O H
H
Í n d i g o so l ú v e l (so l u ç ã o a m a r e l a ) F O R M A L E U C O
Figura 7. Redução do índigo a forma leuco.
Corantes que necessitam de mordentes – também conhecidos como corantes mordentes, estes necessitam da aplicação de outra substância, o mordente, para se ligar às fibras do tecido. Geralmente, os mordentes são sais ou hidróxidos de metais, sendo os mais efetivos o dicromato de potássio (KCr2O4) e o alúmen de potássio (Al2(SO4)3K2SO4.H2O).
De acordo com Araújo (2005), Índia, Grécia, Egito e as Américas usavam alúmen no tingimento de tecidos. Antigamente outras substâncias também foram usadas para o mesmo fim, como é o caso de gregos e romanos tingirem tecidos de púrpura com índigo ou púrpura do tiro usando a urina como mordente. Hindus usavam leite de búfala para fixar corante da ruiva indiana nos tecidos.
Os mordentes podem ser aplicados antes ou durante o tingimento dos tecidos. Esse tipo de corante interage com o complexo formado mordente-fibra, levando a um produto
insolúvel e com uma cor brilhante (WEBB, 1942 apud PEREIRA, 2008).
Corantes vegetais envolvem as substâncias extraídas de plantas, sementes, raiz ou qualquer outra parte de vegetais. Embora as plantas apresentem variadas cores, poucas possuem substâncias estáveis à luz e resistentes à lavagem e aplicação ao tecido. Algumas substâncias, além disso, não dão a adequada cor e brilho que se deseja a um tecido.
Quimicamente, as estruturas desses compostos são bastante variadas. Entretanto, podemos destacar a família química dos flavonóides, antraquinonas e naftoquinonas. A figura 8 representa as estruturas dessas espécies químicas (ARAÚJO, 2005).
O
O
O
O
O
Figura 8. Estrutura geral de um flavonóede, antraquinona e naftoquinona, respectivamente.
Como exemplo, citamos alguns corantes de origem vegetal como é o caso da garança ou ruiva dos tintureiros, corante vegetal vermelho importante extraído da Rubia tinctorum.
Este corante é encontrado nas raízes da planta. O tingimento com a ruiva permitia obter tecidos de um vermelho intenso e brilhante conhecido por “vermelho da Turquia” (Turkey red), sem comparação com outros corantes da altura (ARAÚJO, 2005).
A garança é uma mistura complexa de antraquinonas. Na figura abaixo (FIG. 9 podemos ver os compostos majoritários que são a alizarina, a purpurina e a pseudopurpurina.
O
O
O H O H
O
O
O H O H
O H
O
O
O H O H
C O2H O H
A l i z a r i n a P u r p u r i n a P s e u d o p u r p u r i n a
Figura 9. Estrutura química dos constituintes da garança
Também podemos citar o lírio dos tintureiros, corante amarelo extraído da planta Reseda luteola (gualda ou lírio dos tintureiros), concentrado na semente. A principal estrutura do corante é a luteolina representado na figura 10 (ARAÚJO, 2005).
Figura 10. Estrutura química da luteolina.
Além desses, outros diversos corantes podem ser citados como: açafroa, fustete, taninos, campeche e urzela (ARAÚJO, 2005).
Corantes naturais também são de origem animal. Entretanto, poucas substâncias foram utilizadas como corantes têxteis. Esses corantes são raros e de difícil obtenção, sendo muito valiosos e bastante apreciados.
Temos como exemplos os corantes vermelhos obtidos de um molusco, a púrpura de Tiro, sendo estes importantes na cultura de corantes. Têm-se também corantes de insetos: o quermes e o cochinilha. O quermes é um corante vermelho escarlate extraído das fêmeas grávidas do pulgão, Kermes illici. O princípio corante presente é o ácido quermésico, representado na figura 11 (ARAÚJO, 2005).
A cochinilha (ou cochonilha) também é um corante vermelho escarlate. Porém este é extraído de outra espécie, a Nopalea coccinilifera ou a Dactylopius coccus originárias do México. O princípio corante é o ácido carmínico (Fig. 11) semelhante ao ácido quermésico.
O H O H
C H3 O O
O H
C H3 O
O H
O O H O H
C H3 O O H
O H O
H
O
O O H H
O H O
H
O
Ácido quemésico Ácido carmínico Figura 11. Estrutura química do ácido quermésico e ácido carmínico.
O
O
OH OH
OH O
H
luteolina
Como mencionado, o corante púrpura de Tiro ou “dos antigos” é de origem animal.
Este foi o corante de maior renome e mais caro de todos os corantes antigos. Era considerado um corante símbolo de riqueza e distinção. Na Roma antiga só o imperador tinha o direito de a usar. O corante era produzido a partir de espécies de um molusco do gênero Murex. O corante é encontrado numa secreção produzida pela glândula hipocondrial situada junto do trato respiratório. A extração deste corante consistia em esmagar o animal ou retirar a glândula. Para a produção desse corante era necessário eliminar uma grande quantidade do molusco. Por isso, seu grande valor e importância. O composto responsável pela cor púrpura é o 6,6’-dibromo índigo (Fig. 12).
Figura 12. Estrutura química do 6,6’-dibromo-índigo.
PIGMENTOS
De acordo com Bondioli (1998), pigmentos se definem como:
“um particulado sólido, orgânico ou inorgânico, branco, preto, colorido ou fluorescente, que seja insolúvel no substrato no qual venha a ser incorporado e que não reaja quimicamente ou fisicamente com este. Ao contrario do que acontece com as tintas (ou corantes), as quais são solúveis no substrato perdendo as próprias características estruturais e cristalinas, o pigmento fornece a cor através da simples dispersão mecânica no meio a ser colorido.”
(p. 13)
A classificação dos pigmentos possui vários modos. Entretanto, a classificação mais básica, quimicamente, é aquela que divide os pigmentos em orgânicos e inorgânicos.
Os pigmentos orgânicos se diferenciam dos inorgânicos pela grande capacidade de coloração e por possuir uma variedade maior de tons muitos brilhantes. Entretanto, o pigmento orgânico apresenta uma instabilidade química e térmica e pode ser tóxico ao ser humano.
N H
N H O
O Br
Br
6,6'-dibromo-índigo
Pigmentos de ocorrência natural têm origens vegetal e animal, sendo estes extraídos por técnicas semelhantes e aplicados a diversos fins. Embora, comparado a corantes, sua ocorrência seja menor, estes possuem tanta importância quanto os corantes.
CORANTES SINTÉTICOS
Os corantes sintéticos começaram a ser produzidos em 1856, acidentalmente, por Willian Henry Perkin. Ele iniciou seu trabalho tentando sintetizar a quinina, um medicamento que era usado no tratamento de pessoas contaminadas por malária. Ao pesquisar e realizar experimentos no intuito de obter quinina (C20H24N2O2) oxidando a toluidina (C10H12N), chegou a um material de cor púrpura que podia ser tingido em seda. Estava aí a síntese do primeiro corante sintético, a mauveína (Fig. 15, p.37) (PEREIRA, 2008).
Nas figuras 13 e 14, respectivamente, vemos a primeira tentativa de síntese da quinina e as estruturas químicas da quinina e p-toluidina.
Figura 13. 1ª tentativa de sintetizar a quinina em 1856.
N H2
Figura 14. Estrutura da quinina e p-toluidina.
Figura 15. Estruturas identificadas em 1994 e 2007.
A partir daí, diversos outros corantes sintéticos foram produzidos por muitos químicos e pesquisadores.
Outros corantes foram conseguidos seguindo basicamente os passos de Perkin. Como é o caso do corante vermelho magenta, produzido por Emmanuel Verguin, em 1859, por meio da oxidação da mistura toluidina/anilina com cloreto de estanho.
Após várias pesquisas, outros corantes foram conseguidos a partir de novos materiais.
O ácido nitroso foi usado no lugar de agentes oxidantes. Esta reação (Fig. 16) permitiu o surgimento de novos corantes baseados em um composto chamado de diazônio: átomos de nitrogênio em tripla ligação com grupo amino aromático. Este produto, quando exposto a fenóis, naftóis ou aminas, sofre condensação formando novos complexos mais estáveis (ROSE, 1926 apud PEREIRA, 2008).
Figura 16. Reação de formação de grupo azo.
Outros tipos de corantes sintéticos de grande importância foram os amarelos e castanhos de Manchester (Fig. 17). Estes possuem grupos azóicos (- N = N -), obtidos por reação entre meta-fenil-diamina com ácido nitroso. Outro corante também produzido baseada nesse grupo é o vermelho congo (Fig. 18).
Figura 17. Estrutura do corante azóico castanho Manchester.
Figura 18. Estrutura química do vermelho congo.
E dessa forma, num processo de pesquisa, investimentos e experimentos, muitos químicos industriais conseguiram sintetizar vários compostos corantes. Os químicos alemães Karl Graebe e Karl Liebermann sintetizaram o componente responsável pela cor da garança – a alizarina. O índigo foi sintetizado por Adolf Von Bayer. (PEREIRA, 2008)
Os corantes sintéticos marcaram um grande crescimento na área da química. São comercial e economicamente viáveis. Entretanto, devem ser feitos muitos estudos para se pesquisar possíveis efeitos toxicológicos nos humanos. A tabela 1 (p.40) lista os principais corantes, aplicações e efeitos adversos (LIMA, 2005).
Tabela 1. Principais corantes, aplicações e efeitos adversos
TIPO APLICAÇÕES EFEITOS ADVERSOS
Amarelo Crepúsculo
Cereais, balas, coberturas, xaropes, laticínios, gomas de
mascar
A tinta azóica, em algumas pessoas, causa alergia,
urticária e problemas gástricos
Azul Brilhante
Laticínios, balas, cereais, queijos, recheios, gelatinas,
licores, refrescos
Pode causar hiperatividades, eczema e asma
Amaranto (Vermelho Bordeaux)
Cereais, balas, geléias, sorvetes, xaropes, coberturas
Deve ser evitada por pessoas sensíveis a aspirina. Foi proibido em vários países
Vermelho eritrosina Gelatinas, laticínios, geléias, refrescos
Tóxico. Contém 557 mg de iodo/g de produto. Pode causar hipertireoidismo
Indigotina (azul escuro) Gomas de mascar, bebidas, balas, iogurtes, etc.
Pode causa náuseas, vômitos, problemas respiratórios e
hipertensão
Vermelho Ponceau 4R
Frutas em calda, refrescos, polpas artificiais, cereais,
refrigerantes
Evitado por pessoas sensíveis à aspirina e asmáticas. Pode causar anemia e doenças renais Amarelo Tartrazina Xaropes para bebidas,
refrigerantes, geléias
Problemas respiratórios, eczema
II.3. TIPOS DE CORANTES CONFORME A CONSTITUIÇÃO DO CROMÓFORO