A reaktív festékek vízben nagyon jól oldódnak. A reaktív festékek vízben való oldódása főként a festékmolekulán lévő szulfonsavcsoporton múlik. A vinilszulfoncsoportokat tartalmazó mezohőmérsékletű reaktív festékek esetében a szulfonsavcsoport mellett a β-etil-szulfonil-szulfát is nagyon jól oldódó csoport.

A vizes oldatban a szulfonsavcsoporton és az etilszulfon-szulfát-csoporton lévő nátriumionok hidratációs reakción mennek keresztül, melynek során a festék aniont képez és feloldódik a vízben. A reaktív festék festése a szálhoz festendő festék anionjától függ.

A reaktív festékek oldhatósága meghaladja a 100 g/l-t, a legtöbb festék oldhatósága 200-400 g/l, egyes festékek oldhatósága pedig elérheti a 450 g/l-t is. A festési folyamat során azonban a festék oldhatósága különböző okok miatt csökken (vagy akár teljesen oldhatatlanná is válhat). Amikor a festék oldhatósága csökken, a festék egy része egyetlen szabad anionból részecskékké alakul a részecskék közötti nagy töltés-taszítás miatt. Csökkenés esetén a részecskék és a részecskék vonzzák egymást, ami agglomerációt okoz. Ez a fajta agglomeráció először a festékrészecskéket agglomerátumokba gyűjti, majd agglomerátumokká, végül flokkulatokká alakul. Bár a flokkulatok laza szerkezetet alkotnak, a pozitív és negatív töltések által alkotott környező elektromos kettős réteget általában nehéz lebontani a festékfolyadék keringésekor fellépő nyíróerő hatására, és a flokkulatok könnyen kicsapódnak a szöveten, ami felületi festést vagy foltosodást eredményez.

Miután a festék ilyen módon összetapadt, a színtartósság jelentősen csökken, és ezzel egyidejűleg különböző mértékű foltokat, foltokat és foltokat okoz. Egyes festékek esetében a flokkuláció tovább gyorsítja az összeszerelést a festékoldat nyíróereje alatt, ami kiszáradást és sózást okoz. A sózás után a festett szín rendkívül világos lesz, vagy akár nem is fog színezni, még ha festve is van, komoly színfoltok és foltok keletkeznek.

A festék aggregációjának okai

A fő ok az elektrolit. A festési folyamatban a fő elektrolit a festékgyorsító (nátriumsó és só). A festékgyorsító nátriumionokat tartalmaz, és a festékmolekulában lévő nátriumionok mennyisége sokkal alacsonyabb, mint a festékgyorsítóé. A nátriumionok ekvivalens száma, a festékgyorsító normál koncentrációja a normál festési folyamatban nem befolyásolja jelentősen a festék oldhatóságát a festékfürdőben.

Azonban, ahogy a festékgyorsító mennyisége növekszik, az oldatban lévő nátriumionok koncentrációja is ennek megfelelően növekszik. A felesleges nátriumionok gátolják a nátriumionok ionizációját a festékmolekula oldócsoportján, ezáltal csökkentve a festék oldhatóságát. 200 g/l felett a legtöbb festék különböző mértékű aggregációt mutat. Amikor a festékgyorsító koncentrációja meghaladja a 250 g/l-t, az aggregáció mértéke fokozódik, először agglomerátumokat képezve, majd a festékoldatban. Az agglomerátumok és flokkulák gyorsan képződnek, és egyes rosszul oldódó festékek részben kisózódnak vagy akár dehidratálódnak. A különböző molekulaszerkezetű festékek eltérő agglomeráció-gátló és sókicsapódás-gátló tulajdonságokkal rendelkeznek. Minél alacsonyabb az oldhatóság, annál inkább antiagglomerációs és sótűrő tulajdonságok jelentkeznek. Annál rosszabb az analitikai teljesítmény.

A festék oldhatóságát főként a festékmolekulában lévő szulfonsavcsoportok száma és a β-etilszulfon-szulfátok száma határozza meg. Ugyanakkor minél nagyobb a festékmolekula hidrofilitása, annál nagyobb az oldhatósága és minél alacsonyabb a hidrofilitása. Minél alacsonyabb az oldhatóság. (Például az azoszerkezetű festékek hidrofilebbek, mint a heterociklusos szerkezetű festékek.) Ezenkívül minél nagyobb a festék molekulaszerkezete, annál kisebb az oldhatósága, és minél kisebb a molekulaszerkezete, annál nagyobb az oldhatósága.

A reaktív festékek oldhatósága
Nagyjából négy kategóriába sorolható:

Az A osztályú, dietilszulfon-szulfátot (azaz vinil-szulfont) és három reaktív csoportot (monoklór-triazin + divinil-szulfon) tartalmazó festékek oldhatósága a legnagyobb, mint például a Yuan Qing B, a Navy GG, a Navy RGB, a Golden: RNL. Valamint az összes reaktív fekete, amelyet a Yuanqing B, a három reaktív csoportot tartalmazó festékek, például az ED típusú, a Ciba típusú stb. keverésével állítanak elő. Ezen festékek oldhatósága többnyire 400 g/l körül van.

B osztályú, heterobireaktív csoportokat (monoklór-triazin+vinilszulfon) tartalmazó színezékek, mint például a sárga 3RS, a piros 3BS, a piros 6B, a piros GWF, az RR három alapszíne, az RGB három alapszíne stb. Oldhatóságuk 200–300 grammon alapul. A meta-észter oldhatósága nagyobb, mint a para-észteré.

C típus: Sötétkék, amely egyben heterobireaktív csoport is: BF, sötétkék 3GF, sötétkék 2GFN, vörös RBN, vörös F2B stb., a kevesebb szulfonsavcsoport vagy a nagyobb molekulatömeg miatt az oldhatósága is alacsony, mindössze 100-200 g/l. D osztály: Monovinilszulfoncsoporttal és heterociklusos szerkezettel rendelkező, a legalacsonyabb oldhatósággal rendelkező festékek, mint például a Brilliant Blue KN-R, Turquoise Blue G, Bright Yellow 4GL, Violet 5R, Blue BRF, Brilliant Orange F2R, Brilliant Red F2G stb. Az ilyen típusú festék oldhatósága mindössze körülbelül 100 g/l. Ez a típusú festék különösen érzékeny az elektrolitokra. Miután ez a típusú festék összetapadt, még a flokkulációnak, a közvetlen kisózódásnak sem kell átesnie.

A normál festési eljárás során a festékgyorsító maximális mennyisége 80 g/l. Csak sötét színekhez szükséges ilyen magas koncentrációjú festékgyorsító. Ha a festékkoncentráció a festőfürdőben kevesebb, mint 10 g/l, a legtöbb reaktív festék még mindig jól oldódik ebben a koncentrációban, és nem aggregálódik. A probléma azonban a kádban rejlik. A normál festési eljárás szerint először a festéket adják hozzá, és miután a festék teljesen felhígult a festőfürdőben egyenletes állagúra, adják hozzá a festékgyorsítót. A festékgyorsító lényegében befejezi az oldódási folyamatot a kádban.

A következő folyamat szerint járjon el

Feltételezés: a festékkoncentráció 5%, a folyadékarány 1:10, a szövet súlya 350 kg (dupla cső folyadékáramlása), a vízszint 3,5 t, a nátrium-szulfát 60 g/liter, a nátrium-szulfát teljes mennyisége 200 kg (50 kg/csomag, összesen 4 csomag) (Az anyagtartály kapacitása általában körülbelül 450 liter). A nátrium-szulfát feloldásához gyakran a festéktartály reflux folyadékát használják. A reflux folyadék tartalmazza az előzőleg hozzáadott festéket. Általában 300 liter reflux folyadékot öntenek először az anyagtartályba, majd két csomag nátrium-szulfátot (100 kg) öntenek bele.

A probléma az, hogy a legtöbb festékanyag ilyen nátrium-szulfát-koncentrációnál különböző mértékben agglomerálódik. Közülük a C típusú festékanyag komoly agglomerációt mutat, a D festékanyag pedig nemcsak agglomerálódik, hanem ki is sózik. Bár az általános kezelő a fő keringtető szivattyún keresztül lassan feltölti a nátrium-szulfát-oldatot a festékanyag-tartályban a festékanyag-tartályba, a 300 liter nátrium-szulfát-oldatban lévő festékanyag mégis pelyhesedik, sőt ki is sózik.

Amikor az anyagtartályban lévő összes oldatot betöltjük a festőkádba, jól látható, hogy zsíros festékrészecskék rétege van a kád falán és alján. Ha ezeket a festékrészecskéket lekaparjuk és tiszta vízbe tesszük, általában nehéz újra feloldódni. Valójában a festőkádba jutó 300 liter oldat mind ilyen.

Ne feledd, hogy két csomag Yuanming port is feloldunk és így újratöltünk a festéktartályba. Ezután foltok, foltok és sárgák keletkeznek, és a színtartósság jelentősen csökken a felületi festés miatt, még akkor is, ha nincs nyilvánvaló flokkuláció vagy sózás. Az A és B osztályú, nagyobb oldhatóságú festékek esetében festékagglomeráció is előfordulhat. Bár ezek a festékek még nem képeztek flokkulációkat, a festékek legalább egy része már agglomerátumokat képezett.

Ezek az aggregátumok nehezen hatolnak be a szálba. Mivel a pamutszál amorf területe csak a monoionos festékek behatolását és diffúzióját teszi lehetővé, az aggregátumok nem juthatnak be a szál amorf zónájába. Csak a szál felületén tudnak adszorbeálódni. A színtartósság is jelentősen csökken, súlyos esetekben pedig színfoltok és foltok is előfordulhatnak.

A reaktív színezékek oldódási foka összefügg a lúgos közegekkel

Amikor az lúgos reagenst hozzáadjuk, a reaktív festék β-etilszulfon-szulfátja eliminációs reakción megy keresztül, és valódi vinil-szulfont képez, amely nagyon jól oldódik a génekben. Mivel az eliminációs reakció nagyon kevés lúgos reagenst igényel (gyakran a folyamat dózisának kevesebb, mint 1/10-ét teszi ki), minél nagyobb az lúgos adag, annál több festék szünteti meg a reakciót. Az eliminációs reakció bekövetkezte után a festék oldhatósága is csökken.

Ugyanez a lúgos reagens egyben erős elektrolit is, és nátriumionokat tartalmaz. Ezért a túlzott lúgos reagens koncentráció a vinil-szulfont képző festék agglomerációját vagy akár sókicsapódását is okozhatja. Ugyanez a probléma jelentkezik az anyagtartályban is. Amikor a lúgos reagens feloldódik (például a szóda), ha reflux oldatot használnak. Ekkor a reflux folyadék már tartalmazza a festékgyorsító szert és a festéket a normál folyamatkoncentrációban. Bár a festék egy részét a szál elhasználhatta, a maradék festék legalább több mint 40%-a a festéklében van. Tegyük fel, hogy egy csomag szódát öntenek a tartályba működés közben, és a szóda koncentrációja a tartályban meghaladja a 80 g/l-t. Még ha a reflux folyadékban lévő festékgyorsító koncentrációja ekkor 80 g/l, a tartályban lévő festék is lecsapódik. A C és D festékek akár sókicsapódást is okozhatnak, különösen a D festékek esetében, még ha a szóda koncentrációja 20 g/l-re csökken is, lokális sókicsapódás lép fel. Közülük a Brilliant Blue KN.R, a Turquoise Blue G és a Supervisor BRF a legérzékenyebbek.

A festék agglomerációja vagy akár a kisózása nem jelenti azt, hogy a festék teljesen hidrolizált. Ha a festék gyorsítója okozta az agglomerációt vagy a kisózást, akkor is festhető, amíg újra feloldható. Az újraoldódáshoz azonban elegendő mennyiségű festéksegédanyagot (például 20 g/l vagy több karbamidot) kell hozzáadni, és a hőmérsékletet 90°C-ra vagy magasabbra kell emelni megfelelő keverés mellett. Nyilvánvaló, hogy ez a tényleges folyamat során nagyon nehézkes.
Annak érdekében, hogy a festékek ne agglomerálódjanak vagy sósodjanak ki a kádban, a transzferfestési eljárást kell alkalmazni a mély és koncentrált színek előállításakor a rosszul oldódó C és D festékek, valamint az A és B festékek esetében.

Folyamatműködés és elemzés

1. A festőkádban visszajuttatjuk a festésgyorsítót, és felmelegítjük a kádban, hogy feloldódjon (60–80 °C). Mivel a friss vízben nincs festék, a festésgyorsítónak nincs affinitása az anyaggal. Az oldott festésgyorsítót a lehető leggyorsabban be lehet tölteni a festőkádba.

2. Miután a sóoldatot 5 percig keringettük, a festékgyorsító gyakorlatilag teljesen egyenletessé vált, majd hozzáadtuk az előzőleg feloldott festékoldatot. A festékoldatot hígítani kell a refluxoldattal, mivel a festékgyorsító koncentrációja a refluxoldatban mindössze 80 gramm/liter, a festék nem fog összetapadni. Ugyanakkor, mivel a festéket nem befolyásolja a (viszonylag alacsony koncentrációjú) festékgyorsító, festési probléma merül fel. Ekkor a festékoldat feltöltését nem kell idővel szabályozni, és általában 10-15 perc alatt elkészül.

3. A lúgos reagenseket a lehető legnagyobb mértékben hidratálni kell, különösen a C és D festékek esetében. Mivel ez a festéktípus nagyon érzékeny a lúgos anyagokra festékkel kapcsolatos elősegítő szerek jelenlétében, a lúgos szerek oldhatósága viszonylag magas (a szóda oldhatósága 60°C-on 450 g/l). A lúgos reagens feloldásához szükséges tiszta víznek nem kell túl soknak lennie, de a lúgos oldat hozzáadásának sebességét a folyamat követelményeinek megfelelően kell meghatározni, és általában jobb, ha apránként adagoljuk.

4. Az A kategóriába tartozó divinil-szulfon festékek esetében a reakciósebesség viszonylag magas, mivel ezek különösen érzékenyek a lúgos szerekre 60°C-on. Az azonnali színrögzítés és az egyenetlen szín elkerülése érdekében a lúgos szer 1/4-ét előre, alacsony hőmérsékleten adagolhatjuk.

A transzferfestési eljárásban csak az alkáli reagensnek kell szabályoznia az adagolási sebességet. A transzferfestési eljárás nemcsak a melegítési módszerre, hanem az állandó hőmérsékletű módszerre is alkalmazható. Az állandó hőmérsékletű módszer növelheti a festék oldhatóságát, és felgyorsíthatja a festék diffúzióját és penetrációját. A szál amorf területének duzzadási sebessége 60°C-on körülbelül kétszer olyan magas, mint 30°C-on. Ezért az állandó hőmérsékletű eljárás alkalmasabb sajt, gombolyag festésére. A láncfonal-festéshez alacsony folyadékarányú festési módszereket alkalmaznak, mint például a kombofestés, amelyek nagy penetrációt és diffúziót vagy viszonylag magas festékkoncentrációt igényelnek.

Megjegyzendő, hogy a piacon jelenleg kapható nátrium-szulfát néha viszonylag lúgos, és a pH-értéke elérheti a 9-10-et. Ez nagyon veszélyes. Ha összehasonlítjuk a tiszta nátrium-szulfátot a tiszta sóval, a só nagyobb hatással van a festékanyag aggregációjára, mint a nátrium-szulfát. Ez azért van, mert az asztali sóban a nátriumionok egyenértéke magasabb, mint az azonos tömegű nátrium-szulfátban.

A festékek aggregációja szorosan összefügg a vízminőséggel. Általában a 150 ppm alatti kalcium- és magnéziumion-koncentrációnak nincs nagy hatása a festékek aggregációjára. A vízben lévő nehézfém-ionok, például a vas- és alumíniumionok, beleértve néhány alga mikroorganizmust is, azonban felgyorsítják a festék aggregációját. Például, ha a vas-ionok koncentrációja a vízben meghaladja a 20 ppm-et, a festék antikohéziós képessége jelentősen csökkenhet, és az algák hatása súlyosabbá válik.

Festék-agglomeráció és kisózásállósági teszttel rögzítve:

1. meghatározás: Mérjünk ki 0,5 g festéket és 25 g nátrium-szulfátot vagy sót, majd oldjuk fel 100 ml tisztított vízben 25°C-on körülbelül 5 percig. Csepegtetőcső segítségével szívjuk fel az oldatot, és cseppentsünk folyamatosan 2 cseppet a szűrőpapír ugyanarra a helyre.

2. meghatározás: Mérjünk ki 0,5 g festéket, 8 g nátrium-szulfátot vagy sót és 8 g szódát, majd oldjuk fel 100 ml tisztított vízben körülbelül 25°C-on körülbelül 5 percig. Cseppentővel folyamatosan szívjuk fel az oldatot a szűrőpapírra. 2 csepp.

A fenti módszerrel egyszerűen megítélhető a festék agglomerációgátló és kisózásgátló képessége, és alapvetően megítélhető, hogy melyik festési eljárást kell alkalmazni.