לצבעים ריאקטיביים יש צבעים בהירים וכרומטוגרמות מלאות. הם ידועים ביישום הפשוט שלהם, בעלות נמוכה וביציבות מעולה. במיוחד עם התפתחות סיבי תאית בשנים האחרונות, צבעים ריאקטיביים הפכו לסוג הצבע החשוב ביותר לצביעת טקסטיל מסיבי תאית.

אבל הבעיה הבולטת ביותר של צבעים ריאקטיביים היא קצב התשה וקצב קיבוע נמוכים. בתהליך הצביעה המסורתי של סיבי תאית, על מנת לשפר את ספיגת הצבע וקצב הקיבוע של צבעים ריאקטיביים, יש להוסיף כמות גדולה של מלח אנאורגני (נתרן כלורי או נתרן גופרתי). בהתאם למבנה הצבע ולצבעו, כמות המלח המשמשת היא בדרך כלל 30 עד 150 גרם/ליטר. למרות שהושגה התקדמות רבה בטיפול בתרכובות אורגניות במי הדפסה וצביעה, לא ניתן לטפל בתוספת של כמות גדולה של מלחים אנאורגניים בתהליך הצביעה בשיטות פיזיקליות וביוכימיות פשוטות.

מחקר על טכנולוגיית צבעים ריאקטיביים וצבעים ללא מלחים

מנקודת מבט אקולוגית, פליטת מי שפכים לדפוס וצביעה בעלי מליחות גבוהה משנה באופן ישיר את איכות המים בנהרות ובאגמים והורסת את הסביבה האקולוגית.
תְמוּנָה
החדירות הגבוהה של המלח תגרום להמליחת הקרקע סביב הנהרות והאגמים, ותפחית את תנובת היבולים. בקיצור, השימוש בכמות גדולה של מלחים אנאורגניים אינו ניתן לפירוק או למחזור, ובמקביל משפיע לרעה מאוד על איכות המים והקרקע. בהתבסס על כך, מאמר זה סוקר את התקדמות המחקר האחרונה של טכנולוגיית צביעה ללא מלח, ודן באופן שיטתי בשינויים המבניים של צבעים ריאקטיביים דלי מלח, טכנולוגיית השתלה וטכנולוגיית קישור צולב.

צבעים ריאקטיביים לצביעה ללא מלח

המאפיינים הבולטים של צבעים ריאקטיביים הם מבנה מולקולרי קטן, הידרופיליות טובה ושטיפה קלה של צבע צף לאחר קיבוע. זהו חידוש חשוב בתכנון מולקולות צבע. אך הדבר גם גורם לקצב התרוקנות הצבע ולקצב הקיבוע להיות נמוכים, ויש צורך להוסיף כמות גדולה של מלח במהלך הצביעה. זה מוביל לאובדן כמות גדולה של שפכים מלוחים וצבעים, ובכך מגדיל את עלות הטיפול בשפכים. זיהום סביבתי הוא חמור. חלק מחברות הצבעים החלו לשים לב לסינון ושיפור של מבשרי צבע וקבוצות ריאקטיביות, ולפתח צבעים ריאקטיביים לצביעה דלת מלח. CibacronLs שהושקה על ידי Ciba הוא סוג של צבעי צביעה דלי מלח המשתמשים בקבוצות פעילות שונות לשילוב. המאפיין של צבע זה הוא שכמות המלח המשמשת בצביעה היא 1/4 עד 1/2 מזו של צבעים ריאקטיביים כלליים. הוא אינו רגיש לשינויים ביחס האמבטיה ובעל יכולת שחזור טובה. סוג זה של צבעים הוא בעיקר צביעה בטבילה וניתן להשתמש בו יחד עם צבעים מפוזרים לצביעה מהירה באמבטיה אחת של תערובות פוליאסטר/כותנה.

תאגיד Sumitomo מיפן הציע סדרה של שיטות צביעה המתאימות לצבעי סדרת Sumifux Supra. שיטת הצביעה נקראת שיטת LETfS. כמות המלח האנאורגני המשמשת בשיטה זו היא רק 1/2 עד 1/3 מהתהליך המסורתי, ויחס האמבטיה יכול להגיע ל-1:10. בנוסף, השיק סדרה של צבעים ריאקטיביים התואמים לתהליך. סדרת צבעים זו היא צבע הטרו-בי-ריאקטיבי המורכב ממונוכלורו-טריאזין ו-B-אתילסולפון סולפט. כמות הצבע השיורי במי השפכים של צביעה בסדרת צבעים זו היא רק 25%-30% מתכולת הצבע במי השפכים של צביעה ריאקטיבית כללית. מומלץ לצביעת סיבי טנסל. הוא מציג ביצועי יישום מצוינים מבחינת קצב קיבוע, קלות כביסה ומהירות מגוונת של מוצרים צבועים.

חברת DyStar השיקה את סדרת צבעי RemazolEF המתאימים לצביעה ללא מלח, כאשר הקבוצה הפעילה היא בעיקר B-הידרוקסיאתיל סולפון סולפט, והשיקה תהליך צביעה ידידותי לסביבה ללא מלח. כמות המלח האנאורגני המשמשת היא 1/3 מהתהליך המקובל. תהליך הצביעה מתקצר. בנוסף, המערכת מכסה מגוון רחב של כרומטוגרמות. ניתן לשלב מגוון של שלושה צבעי יסוד כדי להשיג צבעים בהירים. חברת Clariant (Clariant) השיקה את סדרת הצבעים הריאקטיביים DrimareneHF, בעיקר ב-4 סוגים: DrimareneBlueHF-RL, 戡ownHF-2RL, NavyHF-G, RedHF-G, המשמשים לצביעה רציפה ולצביעה רציפה של סיבי תאית, ביצועי יישום ועמידות טובה. קצב הקיבוע גבוה למדי, יחס מלחים ויחס אלכוהול נמוך. קיבוע ניטרלי, יכולת שטיפה טובה.

כמה צבעים ריאקטיביים שפותחו לאחרונה יכולים להגביר את הישירות של צבעים על ידי הגדלת נפח מולקולות הצבע ולהפחית את כמות המלחים האי-אורגניים. לדוגמה, הכנסת קבוצות אוריאה יכולה להגביר את הישירות של הקבוצות הפעילות ולהפחית את כמות המלחים האי-אורגניים. לשפר את קצב הקיבוע; ישנם גם מבשרי צבע פוליאזו (כגון טריזאזו, טטראזאזו) כדי להגביר את הישירות של הצבע, ולהשיג את המטרה של צביעה ללא מלחים. אפקט הפרעה סטרית גבוהה של צבעים מסוימים במבנה יכול גם לשנות באופן משמעותי את הריאקטיביות של הקבוצות הריאקטיביות של צבעים ריאקטיביים ואת כמות המלח המשמשת בצביעה. השפעות הפרעה סטרית אלו הן בדרך כלל הכנסת תחליפי אלקיל במיקומים שונים על מטריצת הצבע. המאפיינים המבניים הבסיסיים שלהם מסוכמים על ידי חוקרים כדלקמן:

קבוצה פעילה ראשונה SO: CH2CH: oS03Na יכולה להיות בעמדה מטא או פארא של טבעת הבנזן;

R3 יכול להיות בעמדה האורתו, הבין-צדדית או הפרה של טבעת הבנזן. נוסחת המבנה היא צבעי ויניל סולפונים ריאקטיביים.

תחליפים שונים או עמדות החלפה שונות על הצבעים יכולים להשיג את אותו ערך צביעה באותם תנאי צביעה, אך כמויות מלחי הצביעה שלהם שונות למדי.

צבעים ריאקטיביים מצוינים בעלי ריכוז מלח נמוך חייבים להיות בעלי המאפיינים הבאים: 1) כמות המלח המשמשת לצביעה מופחתת משמעותית; 2) צביעה באמבט צבע עם יחס אמבט נמוך, יציבות אמבט הצביעה; 3) יכולת שטיפה טובה. הפחתת זמן העיבוד לאחר העיבוד; 4) יכולת שחזור מעולה. מבחינת שיפור הצבע, בנוסף לשיפור מבנה מטריצת הצבע שהוזכר לעיל ושילוב סביר של קבוצות פעילות, יש אנשים שסינתזו את מה שנקרא צבעים ריאקטיביים קטיוניים, שניתן לצבוע אותם ללא תוספת מלח. לדוגמה, צבעים ריאקטיביים קטיוניים בעלי המבנה הבא:

ניתן לראות מהנוסחה לעיל שגוף הצבע מחובר לקבוצה הפעילה של מונוכלורו-טריאזין. קבוצת אמוניום רביעונית פירידין מחוברת גם לטבעת s-טריאזין. הצבע טעון חיובית וקבוצת האמוניום הרביעונית היא קבוצה מסיסה במים. מכיוון שלא רק שאין דחיית מטען בין מולקולות הצבע לסיב, אלא גם משיכה של מטענים חיוביים ושליליים, הצבע מתקרב בקלות לפני השטח של הסיב ונספג לסיב הצבוע. נוכחות אלקטרוליטים בתמיסת הצביעה לא רק שלא תיצור את האפקט המקדם צבע, אלא גם תחליש את המשיכה בין הצבע לסיב, כך שניתן לצבוע סוג זה של צביעה ללא אלקטרוליטים לצביעה ללא מלחים. תהליך הצביעה דומה לצבעים ריאקטיביים רגילים. עבור צבעים ריאקטיביים מונוכלורו-טריאזין, עדיין מוסיפים נתרן פחמתי כחומר קיבוע. טמפרטורת הקיבוע היא כ-85 ℃. שיעור ספיגת הצבע יכול להגיע ל-90% עד 94%, ושיעור הקיבוע הוא 80% עד 90%. יש לו עמידות טובה לאור ועמידות טובה לשטיפה. צבעים ריאקטיביים קטיוניים דומים דווחו גם הם באמצעות מונופלואורו-s-טריאזין כקבוצה פעילה. הפעילות של מונופלואורו-s-טריאזין גבוהה יותר מזו של מונוכלורו-s-טריאזין.

ניתן לצבוע צבעים אלה גם בתערובות כותנה/אקריליק, ויש צורך לחקור עוד תכונות אחרות של הצבעים (כגון יישור ותאימות וכו'). אך הם מספקים דרך חדשה עבור סיבי תאית לבצע צביעה ללא מלח.