Pigments et toxicologie

01 Aperçu de la législation relative aux pigments

Pour répondre aux exigences en matière de sécurité des produits et d'environnement, les plastiques et les produits en plastique doivent se conformer aux réglementations en vigueur dans les différents pays et régions, en particulier en ce qui concerne le contrôle des substances chimiques. Parmi celles-ci, les spécifications chimiques des colorants (pigments) font l'objet d'une attention particulière. En fonction de la région et du type de produit, les exigences pertinentes peuvent viser les pigments eux-mêmes, les matériaux plastiques ou englober des dispositions générales.

Les effets des produits chimiques sur les membranes muqueuses telles que la peau et les yeux sont évalués par des tests de contact avec des animaux en laboratoire et classés en fonction de la gravité de l'irritation ou de la corrosion. Les recherches indiquent que la grande majorité des pigments organiques ne sont pas irritants pour la peau et les muqueuses ; parmi les 192 pigments organiques couramment utilisés, seuls 6 ont présenté une légère irritation chez les animaux de laboratoire.

Les pigments organiques ne présentent aucune toxicité lors des tests d'exposition répétée et sont exclus des substances nécessitant le label R48 (l'exposition répétée provoque des dommages graves) en vertu de la réglementation de l'UE.

Inorganic pigments often contain heavy metals (defined as having a density >4.5 g/mL). Except for aluminum powder, carbon black, and ultramarine blue/violet, most contain heavy metals. Testing indicates that, apart from chromium and cadmium-based pigments, most inorganic pigments are harmless in terms of toxicology and ecology.

02 Toxicologie et écologie des pigments

Les pigments sont peu solubles dans l'eau et les solvants courants. Leur impact écologique provient essentiellement des émissions de gaz d'échappement et des eaux usées lors de la production.

-Gaz résiduaire : La pollution par les poussières de pigments organiques exige des concentrations dans l'air inférieures à 6 mg/m³ et doit faire l'objet d'une purification avant d'être rejetée. Le personnel de production doit porter des équipements de protection.

- Eaux usées : Les effluents de production peuvent contenir des substances cancérigènes telles que des amines aromatiques et des nitrites, ce qui nécessite un traitement physique et biologique pour les rendre non toxiques pour les poissons.

Des études approfondies confirment que la toxicologie et l'écologie des colorants englobent neuf aspects :

2.1 Toxicité aiguë

Se réfère à la toxicité résultant d'une seule exposition. Des tests effectués sur des souris avec 108 pigments organiques ont montré que leur DL₅₀ dépassent toutes 5 000 mg/kg, soit plus que le sel de table (environ 3 000 mg/kg). L'UE définit les substances ayant une DL₅₀ Les essais ETAD ont montré que les colorants dont la concentration est inférieure à 2000 mg/kg sont considérés comme toxiques. Des essais ETAD portant sur plus de 4 400 colorants et pigments ont révélé que seuls 8% environ présentent une toxicité aiguë, principalement des colorants cationiques, des colorants à complexe métallique et des produits contenant des auxiliaires. Actuellement, 13 pigments à toxicité aiguë sont interdits (tableau 1), dont 6 pigments basiques, 2 pigments acides, 1 pigment direct, 3 colorants basiques et 1 phtalocyanine.

Tableau 1 : Pigments de toxicité aiguë actuellement interdits sur le marché

Numéro de série	Pigment	Numéro de série	Pigment
1	Jaune basique 21	8	Orange acide 165
2	Rouge de base 12	9	Direct Orange 62
3	Violet de base 16	10	Ice Dye Base 20
4	Bleu de base 3	11	Ice Dye Base 24
5	Bleu de base 7	12	Ice Dye Base 41
6	Bleu basique 81	13	Bleu ingrain 2:2
7	Orange acide 156

Ces pigments à toxicité aiguë présentent les caractéristiques suivantes : les pigments solubles dans l'eau constituent la grande majorité d'entre eux ; ils se dissolvent facilement dans des solvants polaires tels que l'éthanol ; et leurs structures moléculaires contiennent des substituants donneurs d'électrons puissants tels que des groupes aminés ou des groupes aminés substitués.

2.2 Toxicité en cas d'exposition répétée

Lors d'essais d'exposition répétée à des doses sublétales sur des animaux, la plupart des colorants et des pigments n'ont montré aucune toxicité organique à des doses ne dépassant pas 1 000 mg/kg.

2.3 Irritation

Se réfère aux effets d'irritation sur la peau et les membranes muqueuses. Des tests ETAD portant sur 68 colorants et pigments ont révélé qu'environ 30% provoquaient une irritation des yeux ou de la peau, en partie imputable aux additifs.

2.4. L'allergénicité

Certain pigments may cause skin or respiratory allergies. Allergenic pigments in textiles must be controlled below 0.006%. ETAD identified 27 allergenic pigments (Table 2), including 26 disperse dyes and 1 acid dye; the Oeko-Tex Standard 100 lists 20. Their common characteristics include: predominantly azo or anthraquinone structures, relatively low molecular weight (230 – 400), presence of strong electron-donating groups such as hydroxyl or amino, and solubility in organic solvents.

Tableau 2 Pigments allergènes actuellement connus

Numéro de série	Pigment	Numéro de série	Pigment
1	C.I. Disperse Yellow 1	15	C.I. Disperse Blue 1
2	C.I. Disperse Yellow 3	16	C.I. Disperse Blue 3
3	C.I. Disperse Yellow 9	17	C.I. Disperse Blue 7
4	C.I. Disperse Yellow 39	18	C.I. Disperse Blue 26
5	C.I. Disperse Yellow 49	19	C.I. Disperse Blue 35
6	C.I. Disperse Orange 1	20	C.I. Disperse Blue 85
7	C.I. Disperse Orange 3	21	C.I. Disperse Blue 102
8	C.I. Disperse Orange 13	22	C.I. Disperse Blue 106
9	C.I. Disperse Orange 37	23	C.I. Disperse Blue 124
10	C.I. Disperse Orange 76	24	C.I. Disperse Brown 1
11	C.I. Disperse Red 1	25	C.I. Disperse Black 1
12	C.I. Disperse Red 11	26	C.I. Disperse Black 2
13	C.I. Disperse Red 15	27	C.I. Acid Black 48
14	C.I. Disperse Red 17

2.5 Mutagénicité

La génotoxicité est évaluée par des tests tels que le test d'Ames. Plus des deux tiers de plus de 200 colorants ne présentent aucune mutagénicité, tandis qu'un seul des 36 pigments organiques présente une génotoxicité. Les impuretés peuvent également contribuer aux effets mutagènes.

Le tableau 3 présente la mutagénicité de 25 pigments organiques testés à l'aide de la méthode d'Ames, qui ne révèle que des effets mutagènes mineurs pour quelques variétés spécifiques de pigments organiques.

Tableau 3 : Résultats des tests de mutagénicité des pigments organiques par le test d'Ames

Pigments	Indice de colorant Numéro de structure	Résultats	Pigments	Indice de colorant Numéro de structure	Résultats
C.I.Pigment Yellow 1	11680	Négatif	Rouge pigmentaire C.I. 49:2	15630:2	Négatif
C.I.Pigment Yellow 12	21090	Négatif	Rouge pigmentaire C.I. 53:1	15585 1	Négatif
C.I.Pigment Yellow 74	11741	Négatif	C.I. Pigment Red 57:1	15850 1	Négatif
C.I.Pigment Orange 5	12075	Faiblement positif	Rouge pigmentaire C.I. 63:1	158801	Négatif
C.I.Pigment Orange 13	21110	Négatif	C.1. Pigment bleu 15	74160	Négatif
C.I.Pigment Red 1	12070	Faiblement positif	C1. Bleu pigmentaire 15:1	74160.1	Négatif
C.I.Pigment Red 4	12085	Négatif	C1. Bleu pigmentaire 1512	74160 2	Négatif
C.I.Pigment Red 22	12815	Négatif	C1. Bleu pigmentaire 15:3	74160-3	Négatif
C.I.Pigment Red 23	12355	Négatif	C1. Bleu pigmentaire 15:4	74160 4	Négatif
C.I.Pigment Red 48:1	15865-1	Négatif	C.1. Pigment vert 7	74260	Négatif
C.I. Pigment Red 48:2	15865 2	Négatif	C.1. Pigment vert 36	74265	Négatif
C.I.Pigment Red 49	15630	Négatif	C.1. Pigment Violet 19	73900	Négatif
C.I.Pigment Red 49:1	15630:1	Négatif

2.6 Toxicité chronique et cancérogénicité

Certains colorants peuvent se décomposer en libérant des amines aromatiques cancérigènes ou présenter une cancérogénicité directe. L'ETAD a identifié 143 colorants susceptibles de se décomposer en amines cancérigènes, dont 11 classés comme cancérigènes directs, la plupart présentant des structures azoïques ou des substituants aminés. Les pigments tels que la phtalocyanine de cuivre peuvent s'adsorber sur les protéines sériques et s'accumuler, affectant ainsi la composition du sang.

2.7 Toxicité aquatique et biodégradabilité

ETAD testing indicates that 59% of dyes and pigments exhibit low fish toxicity (LD50 > 100 mg/L), while only 2% demonstrate high toxicity (LD50 < 1 mg/L). In bacterial toxicity tests, a small number of dyes inhibit bacterial growth.

2.8 Irritation de la peau et des muqueuses

Parmi les 192 pigments organiques, seul un très petit nombre présente une irritation de la peau et des muqueuses des animaux de laboratoire, y compris les effets des additifs.

2.9 Impuretés dans les pigments

- Traces d'amines aromatiques : Les pays imposent des limites à leur teneur ; par exemple, les matériaux d'emballage alimentaire exigent des teneurs inférieures à 50μg/g.

- Traces de métaux lourds : Les recherches de la DCMA américaine indiquent que les niveaux de métaux lourds des pigments organiques sont conformes à la réglementation.

- Biphényles polychlorés (PCB) : Strictement réglementé en Europe et aux États-Unis, peut être présent dans certains pigments azoïques ou pigments produits à l'aide de solvants chlorés.

In summary, organic pigments exhibit no acute toxicity, repeated-dose toxicity, significant mutagenicity, or carcinogenicity under conventional conditions. Germany’s 1994 ban applies only to dyes, not organic pigments. However, attention must still be paid to harmful aromatic amines in production auxiliaries, additives, and raw materials. Additionally, monitor varieties prone to decomposing harmful substances at high temperatures (e.g., bichlorobenzidine-based pigments) and byproducts like dioxins that may form during wastewater treatment.