מתילן כחול בצביעת טקסטיל ונייר: Basic Blue 9 במצבעה

מתילן כחול שימש במשך חמש עשרה שנים כצבע מסחרי לפני שמישהו נתן אותו למטופל. היינריך קארו סינתז אותו ב-BASF בשנת 1876 כחומר צבע לטקסטיל, וגם התיאור ההיסטורי של BASF עצמה וגם האגודה האמריקאית לכימיה מתארים אותו כצבע שיוצר עבור כותנה. עבודתו של קוך בתחום הצביעה הרפואית החלה בסביבות 1880, והטיפולים במלריה בשנת 1891 הגיעו מאוחר עוד יותר. כל יתר התפקידים שהתרכובת מילאה — חומר לצביעה מעבדתית, אינדיקטור, תרופה — התחילו כרשומה בקטלוג צבעים.

הרשומה הזאת היא עדיין הדרך הנכונה להבין את החומר בסביבה תעשייתית. בשפת המצבעות, הוא אינו מתילתיוניניום כלוריד. הוא Basic Blue 9.

תרכובת אחת, שתי מערכות מספור

אינדקס הצבעים מזהה כל צבע מסחרי בשתי דרכים. השם הגנרי מתאר את היישום והשימוש; מספר המבנה מתאר את המבנה הכימי. מתילן כחול נושא את השם הגנרי C.I. Basic Blue 9 ואת מספר המבנה C.I. 52015, המשייכים אותו לקבוצת התיאזינים, המקיפה את המספרים 52000 עד 52999. זאת מאשרת סקירה עדכנית של אינדקס הצבעים, המשתמשת במתילן כחול כדוגמה מפורטת.

הכימיה שמאחורי המספרים היא קטיון הפנותיאזין לצד כלוריד: הנוסחה נטולת המים היא C16H18ClN3S, במסה מולרית של כ-319.9 g/mol ועם CAS 61-73-4, והטריהידראט המסחרי הנפוץ הוא בעל מסה מולרית של כ-373.9 g/mol ועם CAS 7220-79-3. המלח המסחרי יוצר גבישים ירוקים כהים בעלי ברק ברונזה, המתמוססים לתמיסה כחולה עמוקה. לתמיסה של 1 אחוז מהטריהידראט יש pH של 3 עד 4.5, לפי PubChem וסקירה עדכנית של תכונות מולקולריות. מי שקונה את החומר בחביות צריך לבדוק איזה מספר CAS מופיע על התווית, משום שקילוגרם של טריהידראט מכיל כ-15 אחוז פחות כרומופור מקילוגרם של מלח נטול מים. כדאי לברר מה בדיוק שוקלים לפני כל חישוב צביעה.

עקרון הקישור: קטיון שמחפש אניונים

צבעים בסיסיים הם צבעים קטיוניים. בתמיסה, הצורון הצבעוני נושא מטען חיובי, ולכן הוא נקשר באופן טבעי ביותר לסיבים המציעים אתרים אניוניים. העובדה היחידה הזאת מאפשרת לחזות כמעט את כל דפוס השימוש.

סיב אקרילי הוא המצע הקלאסי. בדרך כלל הוא נושא קבוצות קרבוקסילט או סולפונט, והמשיכה היונית בין האתרים האלה לבין קטיון הצבע מעניקה זיקת קישור חזקה לסיב, כפי שמתואר במחקרים על צביעה קטיונית רגילה של אקריליק ועל הכימיה של סיבים אקריליים. גם צמר ומשי קולטים צבעים בסיסיים ישירות באתרים בעלי מטען שלילי ומניבים גוונים עזים, אם כי מקורות בתחום הטקסטיל מזהירים שהצבעים הבסיסיים הוותיקים על סיבים אלה מגלים בדרך כלל עמידות נמוכה לאור. נקודה זו מסוכמת בספר לימוד פתוח על צביעת טקסטיל.

כותנה היא החריג החשוב. לתאית שלא עברה טיפול יש זיקה מועטה לצבעים בסיסיים מסורתיים, וזו בדיוק הסיבה לכך ש״הצבע לכותנה״ של קארו נזקק לעזרה. בשיטה ההיסטורית טיפלו בכותנה בחומצה טאנית כחומר מקבע, שבדרך כלל קובעה באמצעות טרטר אמטי (אנטימון אשלגן טרטרט), וכך נוצר על הסיב קומפלקס בלתי מסיס של טאנין וצבע. מדריך לצביעת כותנה מאותה תקופה מפרט את שלוש הפעולות — טיפול בטאנין, קיבוע ולאחר מכן צביעה — בצביעת בדי כותנה. גם לגבי ניילון רגיל נדרשת הסתייגות דומה: הוא בעיקר מצע לצבעים חומציים, ורק ניילון ששונה במכוון באמצעות קבוצות סולפונט, הנמכר כניילון הניתן לצביעה קטיונית ומתואר בפרסומים כגון US6312805B1, קולט צבעים בסיסיים בעוצמה.

לכן אפשר לסכם בקצרה את התאמת הסיבים: כותנה עם חומר מקבע על בסיס טאנין מסיבות היסטוריות; צמר ומשי ישירות, אך עם נטייה לדהייה; אקריליק כמצע המודרני המתאים באופן טבעי מבחינה כימית; וניילון רגיל לרוב אינו מתאים.

צבע עז, אך נוטה לדהות

נקודת התורפה מעולם לא הייתה בהקניית הצבע, אלא בשמירתו. מחקר משנת 2019, שבו נצבעו כותנה, משי וצמר ישירות בטריהידראט של מתילן כחול, מדד דירוג עמידות לאור של 1 — הנמוך ביותר בסולם — בכל שלושת הסיבים לפי ISO 105-B02. שימור הצבע השתפר רק לאחר טיפול משלים בסמקטיט, כפי שדווח ב-RSC Advances. הספרות הישנה אומרת אותו הדבר בלשון התקופה: צבעים בסיסיים רבים דוהים באור, כפי שמתועד בערך על צביעה באנציקלופדיה בריטניקה משנת 1911.

הכימיה של אמבט הצביעה מוסיפה הסתייגות שנייה. צבעים בסיסיים מיושמים בדרך כלל בתנאים ניטרליים עד חומציים קלות, ובסיסיות חזקה מזיקה במיוחד למתילן כחול: בתמיסה מימית בסיסית של 0.1 M הוא עובר הידרוליזה בעיקר למתילן סגול של ברנתסן, תוצר ליפופילי בעל צבע עז, במקום להישאר ללא שינוי. זאת לפי מחקר על השפעת בסיס על מתילן כחול. שאריות של תמיסת ניקוי בסיסית בחומר הטקסטילי, או טיפול משלים בסיסי, עלולים אפוא לשנות את הגוון מסיבות כימיות שאין להן קשר לקיבוע. מחזורי החמצון־חיזור שמאחורי שינויי הצבע הם נושא נפרד, אך הכלל המעשי פשוט: יש להימנע מבסיסיות חזקה באמבט הצביעה.

נייר, דיו והעתקי פחם

צביעת נייר מתועדת כיישום מסחרי עכשווי. ספק של Basic Blue 9 מציין נייר לצד צביעת משי, קנבוס, עץ ובמבוק, וכן ייצור דיו ופיגמנטים מסוג לכה, בדף יישומי המוצר שלו. לדיו יש תיעוד מבוסס יותר: בהודו היה בעבר תקן ייעודי, IS 2230:1962, לצבע מתילן כחול לתעשיית הדיו. התקן בוטל מאז, אך הוא מתועד בדוח השנתי של BIS לשנים 1962 עד 1963 ומופיע בקטלוג כתקן שבוטל.

גם נייר פחם מופיע בתיעוד. פטנט אמריקאי משנת 1933 לציפויי נייר פחם מתאר דיו על בסיס שמן ושעווה המכיל צבעי אנילין, ובהם מתילן כחול, ב-US1925235A. מחקר משנת 2024 בתחום מדעי שימור המורשת, שבחן עפרונות העתקה כחולים היסטוריים, מצא שמתילן כחול היה אחד מחומרי הצבע הנפוצים ביותר, ותיעד בדיוק את ההתנהגות שמצבעה הייתה צופה: רגישות גבוהה לאור ונטייה של הצבע להתפשט בעת הרטבה. המחקר פורסם ב-npj Heritage Science. העיפרון שיצר העתק עז ודהה בשמש מבוסס על אותה כימיה כמו הכותנה שנצבעה בגוון עז ודהתה ליד החלון.

שלוש דרגות, שלוש מסגרות מפרט

זו ההשוואה החשובה ביותר, משום שאותו שם כולל חומרים שיוצרו לפי מפרטים שאינם בני החלפה. דרגת טקסטיל, חומר לצביעה ביולוגית ודרגה פרמצבטית אינם שלבים בסולם טוהר אחד. הם תשובות לשאלות שונות.

שני מקורות לבלבול בטבלה ראויים להדגשה. ראשית, צבע טקסטיל של ״100 אחוז״ אינו כרומופור טהור ב-100 אחוז; ISO 105-Z10 מגדיר עוצמה ביחס לצבע ייחוס. שנית, חומר מוסמך לצביעה מעבדתית עם תכולת צבע של 82 אחוז אינו חומר פרמצבטי שנכשל; הוא עבר מבחן אחר. הצד הפרמצבטי מודגם בדוח על פיתוח תהליך שבו נשמרו רמות המתכות הכוללות מתחת ל-20 ppm, רמת Azure B מתחת ל-2 אחוז ורמות זיהומים אחרים מתחת ל-0.5 אחוז. אלה נתונים המתארים את אותו תהליך במחקר Proveblue שפורסם, ולא מפרט אוניברסלי לטקסטיל. הסיבה לכך של-Azure B יש חומר ייחוס משלו היא שהוא גם הזיהום העיקרי הנוצר מדה־מתילציה וגם מטבוליט בעל פעילות פרמקולוגית בפני עצמו — נושא שנדון במחקר על Azure B.

במצבעה, בדיקות הקבלה המעשיות נגזרות מהעמודה השמאלית: גוון ביחס לתקן, עוצמה יחסית, מסיסות וחומר בלתי מסיס, לחות ועקביות בין אצוות. שום סעיף ברשימה הזאת אינו הופך את תכולת החבית למתאימה למעבדה, ובוודאי שלא לצריכה.

כיצד לקרוא דף נתונים של Basic Blue 9

דף נתונים טכני טיפוסי מציג ארבעה נתונים, וכל אחד עונה על שאלה אחרת. העוצמה, המבוטאת באחוזים ביחס לאצוות הייחוס של הספק, אומרת לצבע כמה חומר צבע לשקול כדי להגיע לעומק הצבע הרצוי; אצווה בעוצמה של 105 אחוז דורשת משקל נמוך בכ-5 אחוז מהתקן. תכולת הצבע, כאשר היא מצוינת, היא החלק הכימי של הכרומופור בפועל, והיא תמיד נמוכה ממה שנתון העוצמה עשוי לרמוז, משום שאבקה מסחרית כוללת לחות וחומרי דילול. חומר בלתי מסיס במים, המוגבל לרמות כגון 1.5 אחוז, מנבא נקודות צבע וסתימת מסננים ולא את הגוון. הלחות משלימה את התמונה, והיא קשורה לשאלת ההידראט: הטריהידראט מכיל שלוש מולקולות מי גביש, ולכן קילוגרם שלו מכיל בערך שש שביעיות מכמות הכרומופור שבקילוגרם מלח נטול מים. מתכון שנכתב עבור הידראט אחד ונשקל באמצעות האחר יחטיא את עומק הצבע בשיעור הזה עוד לפני שהחומר הטקסטילי נכנס לאמבט.

הערה על שפכים

למתילן כחול צבע עז וקל לעקוב אחריו בספקטרופוטומטריה. מחקרי ספיחה עוקבים בדרך כלל אחר הבליעה שלו בתחום הנראה סביב 663 עד 665 nm, כמו במחקר על ספיחה ביולוגית ובמחקר על ספיחה בהידרוג׳ל. הנוחות הזאת הפכה אותו לצבע הקטיוני המשמש כמודל בחקר שפכים: סקירה רחבה בכתב העת Journal of Hazardous Materials סוקרת את הרחקתו באמצעות ספיחה על חומרים זולים, תוך התייחסות לשפכי טקסטיל, נייר ודפוס.

למעמד כחומר מודל יש שני צדדים. ריבוי המאמרים על ספיחה אינו מוכיח שמתילן כחול עצמו הוא מזהם מרכזי בתעשיית הטקסטיל המודרנית; הוא מוכיח שהתרכובת היא תחליף נוח לצבעים קטיוניים באופן כללי. יש לקרוא טענות הנוגעות לשפכים תוך שמירה על ההבחנה הזאת.

השם הוא האזהרה

Basic Blue 9, C.I. 52015, מתילתיוניניום כלוריד: שלושה שמות לכרומופור אחד, הנמכר לפי לפחות שלוש מסגרות מפרט. חומר הטקסטיל שקארו ייצר עבור כותנה מעולם לא נדרש להיות מתאים לבליעה, ושום תעודה שנכתבה עבור גוון ועוצמת צבע אינה יכולה להפוך אותו לכזה. כאשר אותו שם שעל החבית מופיע על מדף המעבדה, המפרט — ולא הצבע — הוא שמבהיר מה נמצא בידיכם.