Reaktívne farbivá majú veľmi dobrú rozpustnosť vo vode. Reaktívne farbivá sa pri rozpúšťaní vo vode spoliehajú najmä na sulfónovú skupinu na molekule farbiva. Pre reaktívne farbivá s mezoteplotným rozpustením obsahujúce vinylsulfónové skupiny je okrem sulfónovej skupiny veľmi dobrou rozpúšťacou skupinou aj β-etylsulfonylsulfát.

Vo vodnom roztoku podliehajú sodné ióny na sulfónovej skupine a etylsulfátovej skupine hydratačnej reakcii, za vzniku aniónu farbiva, ktoré sa rozpúšťa vo vode. Farbenie reaktívneho farbiva závisí od aniónu farbiva, ktoré sa má naniesť na vlákno.

Rozpustnosť reaktívnych farbív je viac ako 100 g/l, väčšina farbív má rozpustnosť 200 – 400 g/l a niektoré farbivá môžu dosiahnuť až 450 g/l. Počas procesu farbenia sa však rozpustnosť farbiva z rôznych dôvodov znižuje (alebo sa stáva úplne nerozpustným). Keď sa rozpustnosť farbiva znižuje, časť farbiva sa zmení z jedného voľného aniónu na častice v dôsledku veľkého odpudzovania náboja medzi časticami. Pri znižovaní rozpustnosti sa častice a častice navzájom priťahujú, čo vedie k aglomerácii. Tento typ aglomerácie najprv zhromažďuje častice farbiva do aglomerátov, potom sa mení na aglomeráty a nakoniec sa mení na vločky. Hoci vločky sú druhom voľnej štruktúry, kvôli ich okolitej elektrickej dvojitej vrstve tvorenej kladnými a zápornými nábojmi sa pri cirkulácii farbiacej kvapaliny vo všeobecnosti ťažko rozkladá šmykovou silou a vločky sa ľahko vyzrážajú na tkanine, čo vedie k farbeniu alebo zafarbeniu povrchu.

Keď sa farbivo takto zhlukuje, stálosť farby sa výrazne zníži a zároveň spôsobí rôzne stupne škvŕn, škvŕn a škvŕn. Pri niektorých farbivách flokulácia ešte viac urýchli zhlukovanie pod šmykovou silou roztoku farbiva, čo spôsobí dehydratáciu a vysolenie. Po vysolení sa farbivo stane extrémne svetlým alebo vôbec nefarbeným, a aj keď je farbené, bude to mať vážne škvrny a škvrny.

Príčiny agregácie farbív

Hlavným dôvodom je elektrolyt. V procese farbenia je hlavným elektrolytom urýchľovač farbenia (sodná soľ a soľ). Urýchľovač farbenia obsahuje sodné ióny a ekvivalent sodných iónov v molekule farbiva je oveľa nižší ako ekvivalent sodných iónov v urýchľovači farbenia. Ekvivalentný počet sodných iónov, normálna koncentrácia urýchľovača farbenia v bežnom procese farbenia, nebude mať veľký vplyv na rozpustnosť farbiva vo farbiacom kúpeli.

Avšak, keď sa množstvo urýchľovača farbenia zvýši, koncentrácia sodných iónov v roztoku sa zodpovedajúcim spôsobom zvýši. Nadbytok sodných iónov inhibuje ionizáciu sodných iónov na rozpúšťacej skupine molekuly farbiva, čím sa znižuje rozpustnosť farbiva. Po koncentrácii vyššej ako 200 g/l bude mať väčšina farbív rôzny stupeň agregácie. Keď koncentrácia urýchľovača farbiva prekročí 250 g/l, stupeň agregácie sa zintenzívni, najprv sa vytvoria aglomeráty a potom sa v roztoku farbiva zhlukujú. Aglomeráty a vločky sa tvoria rýchlo a niektoré farbivá s nízkou rozpustnosťou sa čiastočne vysolia alebo dokonca dehydratujú. Farbivá s rôznymi molekulárnymi štruktúrami majú rôzne vlastnosti proti aglomerácii a odolnosti voči vysoleniu. Čím nižšia je rozpustnosť, tým lepšie sú vlastnosti proti aglomerácii a odolnosti voči soliam. Tým horší je analytický výkon.

Rozpustnosť farbiva je určená hlavne počtom skupín sulfónových kyselín v molekule farbiva a počtom β-etylsulfónsulfátov. Zároveň platí, že čím väčšia je hydrofilnosť molekuly farbiva, tým vyššia je rozpustnosť a tým nižšia je hydrofilnosť. Čím nižšia je rozpustnosť. (Napríklad farbivá s azo štruktúrou sú hydrofilnejšie ako farbivá s heterocyklickou štruktúrou.) Okrem toho, čím väčšia je molekulová štruktúra farbiva, tým nižšia je rozpustnosť a čím menšia je molekulová štruktúra, tým vyššia je rozpustnosť.

Rozpustnosť reaktívnych farbív
Dá sa zhruba rozdeliť do štyroch kategórií:

Trieda A, farbivá obsahujúce dietylsulfónsulfát (t. j. vinylsulfón) a tri reaktívne skupiny (monochlórs-triazín + divinylsulfón) majú najvyššiu rozpustnosť, ako napríklad Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL a všetky reaktívne čierne farbivá vyrobené zmiešaním Yuanqing B, farbív s tromi reaktívnymi skupinami, ako napríklad typu ED, typu Ciba atď. Rozpustnosť týchto farbív je väčšinou okolo 400 g/l.

Trieda B, farbivá obsahujúce heterobireaktívne skupiny (monochlórs-triazín + vinylsulfón), ako napríklad žltá 3RS, červená 3BS, červená 6B, červená GWF, tri základné farby RR, tri základné farby RGB atď. Ich rozpustnosť je založená na 200～300 gramoch. Rozpustnosť meta-esteru je vyššia ako rozpustnosť para-esteru.

Typ C: Námornícka modrá, ktorá je tiež heterobireaktívnou skupinou: BF, námornícka modrá 3GF, tmavomodrá 2GFN, červená RBN, červená F2B atď., kvôli menšiemu počtu sulfónových kyselín alebo väčšej molekulovej hmotnosti má tiež nízku rozpustnosť, iba 100 – 200 g/l. Trieda D: Farbivá s monovinylsulfónovou skupinou a heterocyklickou štruktúrou s najnižšou rozpustnosťou, ako napríklad brilantná modrá KN-R, tyrkysová modrá G, jasne žltá 4GL, fialová 5R, modrá BRF, brilantná oranžová F2R, brilantná červená F2G atď. Rozpustnosť tohto typu farbiva je iba približne 100 g/l. Tento typ farbiva je obzvlášť citlivý na elektrolyty. Po aglomerácii tohto typu farbiva nemusí ani prejsť procesom flokulácie, teda priamym vysoľovaním.

Pri bežnom farbení je maximálne množstvo urýchľovača farbiva 80 g/l. Takúto vysokú koncentráciu urýchľovača farbiva vyžadujú iba tmavé farby. Aj keď je koncentrácia farbiva vo farbiacom kúpeli nižšia ako 10 g/l, väčšina reaktívnych farbív má pri tejto koncentrácii stále dobrú rozpustnosť a nehromadí sa. Problém však spočíva v vani. Pri bežnom farbení sa najprv pridá farbivo a po úplnom zriedení vo farbiacom kúpeli do rovnomernosti sa pridá urýchľovač farbenia. Urýchľovač farbenia v podstate dokončí proces rozpúšťania vo vani.

Postupujte podľa nasledujúceho postupu

Predpoklad: koncentrácia farbiva je 5 %, pomer lúhu je 1:10, hmotnosť látky je 350 kg (dvojitý prietok kvapaliny), hladina vody je 3,5 T, síran sodný je 60 g/liter, celkové množstvo síranu sodného je 200 kg (50 kg/balenie, spolu 4 balenia)). (Kapacita nádrže na materiál je zvyčajne okolo 450 litrov). Pri procese rozpúšťania síranu sodného sa často používa refluxná kvapalina z farbiacej nádrže. Refluxná kvapalina obsahuje predtým pridané farbivo. Vo všeobecnosti sa do nádoby na materiál najprv vloží 300 litrov refluxnej kvapaliny a potom sa nalejú dve balenia síranu sodného (100 kg).

Problém je v tom, že väčšina farbív sa pri tejto koncentrácii síranu sodného v rôznej miere zhlukuje. Medzi nimi sa farbivo typu C výrazne zhlukuje a farbivo D sa nielen zhlukuje, ale dokonca aj vysolí. Hoci bežný operátor bude postupovať podľa postupu pomalého dopĺňania roztoku síranu sodného z nádoby s materiálom do nádoby na farbenie cez hlavné obehové čerpadlo, farbivo v 300 litroch roztoku síranu sodného však vytvorilo vločky a dokonca sa vysolilo.

Keď sa všetok roztok z nádoby na materiál naplní do farbiacej nádoby, je veľmi viditeľné, že na stene nádoby a na dne nádoby je vrstva mastných častíc farbiva. Ak sa tieto častice farbiva zoškrabú a vložia do čistej vody, je zvyčajne ťažké ich znova rozpustiť. V skutočnosti je všetkých 300 litrov roztoku vstupujúcich do nádoby na farbenie takto.

Pamätajte, že existujú aj dve balenia prášku Yuanming, ktoré sa tiež rozpustia a opäť naplnia do farbiacej nádoby týmto spôsobom. Potom sa nevyhnutne objavia škvrny, škvrny a škvrny a stálosť farieb sa v dôsledku povrchového farbenia výrazne zníži, aj keď nedochádza k zjavnej flokulácii alebo vysoleniu. Pri farbivách triedy A a triedy B s vyššou rozpustnosťou dôjde aj k agregácii farbív. Hoci tieto farbivá ešte nevytvorili flokulácie, aspoň časť farbív už vytvorila aglomeráty.

Tieto agregáty ťažko prenikajú do vlákna. Pretože amorfná oblasť bavlneného vlákna umožňuje prenikanie a difúziu iba monoiónových farbív, žiadne agregáty nemôžu vstúpiť do amorfnej zóny vlákna. Môžu sa adsorbovať iba na povrchu vlákna. Stálofarebnosť sa tiež výrazne zníži a v závažných prípadoch sa vyskytnú aj farebné škvrny a škvrny.

Stupeň rozpustnosti reaktívnych farbív súvisí s alkalickými činidlami.

Po pridaní alkalického činidla β-etylsulfónsulfát reaktívneho farbiva podstúpi eliminačnú reakciu za vzniku skutočného vinylsulfónu, ktorý je v génoch veľmi dobre rozpustný. Keďže eliminačná reakcia vyžaduje veľmi málo alkalických činidiel (často len menej ako 1/10 procesnej dávky), čím viac alkálie sa pridá, tým viac farbív eliminuje reakciu. Po prebehnutí eliminačnej reakcie sa zníži aj rozpustnosť farbiva.

To isté alkalické činidlo je zároveň silným elektrolytom a obsahuje sodné ióny. Preto nadmerná koncentrácia alkalického činidla spôsobí aglomeráciu alebo dokonca vysolenie farbiva, ktoré vytvorilo vinylsulfón. Rovnaký problém sa vyskytuje aj v nádrži na materiál. Keď sa alkalické činidlo rozpustí (napríklad sóda), ak sa použije refluxný roztok, v tomto čase už refluxná kvapalina obsahuje urýchľovač farbenia a farbivo v bežnej procesnej koncentrácii. Hoci časť farbiva mohla byť vyčerpaná vláknom, najmenej viac ako 40 % zostávajúceho farbiva je vo farbiacom roztoku. Predpokladajme, že počas prevádzky sa nasype balenie sódy a koncentrácia sódy v nádrži presiahne 80 g/l. Aj keď je v tomto čase urýchľovač farbenia v refluxnej kvapaline 80 g/l, farbivo v nádrži tiež kondenzuje. Farbivá C a D sa môžu dokonca vysoliť, najmä v prípade farbív D, aj keď koncentrácia sódy klesne na 20 g/l, dôjde k lokálnemu vysoleniu. Medzi nimi sú najcitlivejšie Brilantná modrá KN.R, Tyrkysová modrá G a Supervisor BRF.

Aglomerácia alebo dokonca vysoľovanie farbiva neznamená, že farbivo bolo úplne hydrolyzované. Ak je aglomerácia alebo vysoľovanie spôsobené urýchľovačom farbiva, je možné farbivo stále farbiť, pokiaľ sa dá znovu rozpustiť. Na jeho opätovné rozpustenie je však potrebné pridať dostatočné množstvo pomocného farbiva (napríklad močoviny 20 g/l alebo viac) a teplota by sa mala zvýšiť na 90 °C alebo viac za dostatočného miešania. Je zrejmé, že v samotnom procese je to veľmi náročné.
Aby sa zabránilo zhlukovaniu alebo vysoľovaniu farbív v kadi, pri výrobe sýtych a koncentrovaných farieb pre farbivá C a D s nízkou rozpustnosťou, ako aj pre farbivá A a B sa musí použiť proces prenosového farbenia.

Procesná prevádzka a analýza

1. Vráťte urýchľovač farbenia do farbiacej nádrže a zahrejte ho v nádrži, aby sa rozpustil (60～80℃). Keďže v sladkej vode nie je žiadne farbivo, urýchľovač farbenia nemá žiadnu afinitu k látke. Rozpustený urýchľovač farbenia je možné čo najrýchlejšie naplniť farbiacu nádrž.

2. Po 5 minútach cirkulácie soľanky je urýchľovač farbenia v podstate úplne jednotný a potom sa pridá vopred rozpustený roztok farbiva. Roztok farbiva je potrebné zriediť roztokom s refluxom, pretože koncentrácia urýchľovača farbiva v roztoku s refluxom je iba 80 gramov/l, takže farbivo sa nezhlukuje. Zároveň, pretože farbivo nebude ovplyvnené (relatívne nízkou koncentráciou) urýchľovača farbiva, môže dôjsť k problémom s farbením. V tomto čase nie je potrebné kontrolovať čas naplnenia farbiacej nádoby roztokom farbiva a zvyčajne je to hotové za 10-15 minút.

3. Alkalické činidlá by mali byť čo najviac hydratované, najmä farbivá C a D. Keďže tento typ farbiva je veľmi citlivý na alkalické činidlá v prítomnosti činidiel podporujúcich farbenie, rozpustnosť alkalických činidiel je relatívne vysoká (rozpustnosť sódy pri 60 °C je 450 g/l). Čistá voda potrebná na rozpustenie alkalického činidla nemusí byť príliš veľká, ale rýchlosť pridávania alkalického roztoku musí byť v súlade s požiadavkami procesu a vo všeobecnosti je lepšie pridávať ho postupne.

4. Pri divinylsulfónových farbivách v kategórii A je reakčná rýchlosť relatívne vysoká, pretože sú obzvlášť citlivé na alkalické činidlá pri teplote 60 °C. Aby ste predišli okamžitej fixácii farby a nerovnomernému zafarbeniu, môžete pri nízkej teplote vopred pridať 1/4 alkalického činidla.

Pri procese transferového farbenia je potrebné riadiť rýchlosť podávania iba pomocou alkalického činidla. Proces transferového farbenia nie je použiteľný len pri metóde ohrevu, ale aj pri metóde konštantnej teploty. Metóda konštantnej teploty môže zvýšiť rozpustnosť farbiva a urýchliť jeho difúziu a penetráciu. Rýchlosť napučiavania amorfnej oblasti vlákna je pri 60 °C približne dvakrát vyššia ako pri 30 °C. Preto je proces konštantnej teploty vhodnejší pre syr a pradenú niť. Osnovné farbiace lúče zahŕňajú metódy farbenia s nízkym pomerom alkoholu, ako je napríklad jigové farbenie, ktoré vyžaduje vysokú penetráciu a difúziu alebo relatívne vysokú koncentráciu farbiva.

Upozorňujeme, že síran sodný, ktorý je v súčasnosti na trhu dostupný, je niekedy relatívne zásaditý a jeho hodnota pH môže dosiahnuť 9 – 10. To je veľmi nebezpečné. Ak porovnáte čistý síran sodný s čistou soľou, soľ má väčší vplyv na agregáciu farbív ako síran sodný. Je to preto, že ekvivalent sodíkových iónov v kuchynskej soli je vyšší ako v sírane sodnom pri rovnakej hmotnosti.

Agregácia farbív do značnej miery súvisí s kvalitou vody. Vo všeobecnosti ióny vápnika a horčíka pod 150 ppm nemajú veľký vplyv na agregáciu farbív. Avšak ióny ťažkých kovov vo vode, ako sú železité ióny a hliníkové ióny, vrátane niektorých riasových mikroorganizmov, urýchľujú agregáciu farbív. Napríklad, ak koncentrácia železitých iónov vo vode prekročí 20 ppm, antikohézna schopnosť farbív sa môže výrazne znížiť a vplyv rias je závažnejší.

Pripojený s testom odolnosti voči aglomerácii farbiva a vysoľovaniu:

Stanovenie 1: Odvážte 0,5 g farbiva, 25 g síranu sodného alebo soli a rozpustite to v 100 ml čistenej vody pri teplote 25 °C približne 5 minút. Pomocou kvapkacej trubice odsávajte roztok a kvapkajte 2 kvapky nepretržite na rovnaké miesto na filtračnom papieri.

Stanovenie 2: Odvážte 0,5 g farbiva, 8 g síranu sodného alebo soli a 8 g sódy a rozpustite ich v 100 ml čistenej vody pri teplote približne 25 °C počas približne 5 minút. Pomocou kvapkadla plynule nasávajte roztok na filtračný papier. 2 kvapky.

Vyššie uvedená metóda sa dá použiť na jednoduché posúdenie schopnosti farbiva proti zhlukovaniu a vysoľovaniu a v podstate sa ňou dá posúdiť, ktorý farbiaci proces by sa mal použiť.