לצבעים ריאקטיביים יש מסיסות טובה מאוד במים. צבעים ריאקטיביים מסתמכים בעיקר על קבוצת החומצה הסולפונית על מולקולת הצבע כדי להתמוסס במים. עבור צבעים ריאקטיביים בטמפרטורה מזוטמפרטורתית המכילים קבוצות וינילסולפון, בנוסף לקבוצת החומצה הסולפונית, גם β-אתילסולפוניל סולפט היא קבוצת המסה טובה מאוד.

בתמיסה המימית, יוני הנתרן בקבוצת החומצה הסולפונית ובקבוצת האתילסולפון סולפט עוברים תגובת הידרציה כדי לגרום לצבע ליצור אניון ולהתמוסס במים. צביעת הצבע הריאקטיבי תלויה באניון של הצבע המיועד לצבוע לסיב.

מסיסותם של צבעים ריאקטיביים עולה על 100 גרם/ליטר, לרוב הצבעים יש מסיסות של 200-400 גרם/ליטר, וחלק מהצבעים יכולים להגיע אפילו ל-450 גרם/ליטר. עם זאת, במהלך תהליך הצביעה, מסיסות הצבע תפחת מסיבות שונות (או אפילו בלתי מסיסה לחלוטין). כאשר מסיסות הצבע יורדת, חלק מהצבע יהפוך מאניון חופשי יחיד לחלקיקים, עקב דחיית המטען הגדולה בין החלקיקים. בירידה, חלקיקים וחלקיקים ימשכו זה את זה ויוצרים אגלומרציה. סוג זה של אגלומרציה אוסף תחילה חלקיקי צבע לאגלומרטים, לאחר מכן הופך לאגלומרטים, ולבסוף הופך לגושים. למרות שהגוושים הם סוג של הרכבה רופפת, בגלל השכבה החשמלית הכפולה שמסביב, שנוצרת על ידי מטענים חיוביים ושליליים, קשה בדרך כלל לפרק על ידי כוח הגזירה כאשר נוזל הצבע מסתובב, והגוושים קלים לשקיעה על הבד, מה שגורם לצביעה או כתמים על פני השטח.

ברגע שהצבע יקבל הצטברות כזו, עמידות הצבע תפחת משמעותית, ובמקביל הדבר יגרום לדרגות שונות של כתמים, כתמים וכתמים. עבור צבעים מסוימים, ההסתבכות תאיץ עוד יותר את ההרכבה תחת כוח הגזירה של תמיסת הצבע, מה שיגרום להתייבשות ולהמלחה. לאחר המלחה, הצבע הצבוע יהפוך לבהיר במיוחד, או אפילו לא צבוע, גם אם הוא צבוע, יהיו כתמי צבע וכתמים חמורים.

גורמים להצטברות צבע

הסיבה העיקרית היא האלקטרוליט. בתהליך הצביעה, האלקטרוליט העיקרי הוא מאיץ הצבע (מלח נתרן ומלח). מאיץ הצבע מכיל יוני נתרן, וכמות יוני הנתרן במולקולת הצבע נמוכה בהרבה מזו של מאיץ הצבע. כמות יוני הנתרן המקבילה, הריכוז הרגיל של מאיץ הצבע בתהליך הצביעה הרגיל, לא תשפיע רבות על מסיסות הצבע באמבט הצבע.

עם זאת, כאשר כמות מאיץ הצבע עולה, ריכוז יוני הנתרן בתמיסה עולה בהתאם. עודף יוני נתרן יעכב את יינון יוני הנתרן על הקבוצה המתמוססת של מולקולת הצבע, ובכך יפחית את מסיסות הצבע. לאחר יותר מ-200 גרם/ליטר, לרוב הצבעים יהיו דרגות צבירה שונות. כאשר ריכוז מאיץ הצבע עולה על 250 גרם/ליטר, דרגת הצבירה תתעצם, תחילה נוצרות צברים, ולאחר מכן בתמיסת הצבע. צברים ופלוקולים נוצרים במהירות, וחלק מהצבעים בעלי מסיסות נמוכה מתמוססים חלקית או אף מיובשים. לצבעים בעלי מבנים מולקולריים שונים יש תכונות שונות של עמידות בפני צבירה ומלח. ככל שהמסיסות נמוכה יותר, כך התכונות של עמידות בפני צבירה וסבילות למלח יורדות. כך הביצועים האנליטיים ירודים יותר.

מסיסות הצבע נקבעת בעיקר על ידי מספר קבוצות החומצה הסולפונית במולקולת הצבע ומספר β-אתילסולפון סולפטים. יחד עם זאת, ככל שההידרופיליות של מולקולת הצבע גדולה יותר, כך המסיסות גבוהה יותר וההידרופיליות נמוכה יותר. כך המסיסות נמוכה יותר. (לדוגמה, צבעים בעלי מבנה אזו הידרופיליים יותר מצבעים בעלי מבנה הטרוציקלי.) בנוסף, ככל שהמבנה המולקולרי של הצבע גדול יותר, כך המסיסות נמוכה יותר, וככל שהמבנה המולקולרי קטן יותר, כך המסיסות גבוהה יותר.

מסיסות של צבעים ריאקטיביים
ניתן לחלק זאת באופן גס לארבע קטגוריות:

צבעים מסוג A המכילים דיאתילסולפון סולפט (כלומר ויניל סולפון) ושלוש קבוצות ריאקטיביות (מונוכלורוס-טריאזין + דיוויניל סולפון) הם בעלי המסיסות הגבוהה ביותר, כגון Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL וכל הצבעים השחורים הריאקטיביים המיוצרים על ידי ערבוב של Yuanqing B, צבעי שלוש קבוצות ריאקטיביות כגון סוג ED, סוג Ciba s וכו'. המסיסות של צבעים אלה היא בעיקר סביב 400 גרם/ליטר.

סוג B, צבעים המכילים קבוצות הטרובירואקטיביות (מונוכלורוס-טריאזין + וינילסולפון), כגון צהוב 3RS, אדום 3BS, אדום 6B, אדום GWF, שלושת צבעי היסוד RR, שלושת צבעי היסוד RGB וכו'. מסיסותם מבוססת על 200 ~ 300 גרם. מסיסות המטא-אסטר גבוהה מזו של פארא-אסטר.

סוג C: כחול כהה שהוא גם קבוצה הטרובירואקטיבית: BF, כחול כהה 3GF, כחול כהה 2GFN, אדום RBN, אדום F2B וכו', בשל פחות קבוצות חומצה סולפונית או משקל מולקולרי גדול יותר, גם המסיסות שלו נמוכה, רק 100-200 גרם/ליטר. סוג D: צבעים עם קבוצת מונובינילסולפון ומבנה הטרוציקלי, בעלי המסיסות הנמוכה ביותר, כגון כחול מבריק KN-R, כחול טורקיז G, צהוב בהיר 4GL, סגול 5R, כחול BRF, כתום מבריק F2R, אדום מבריק F2G וכו'. המסיסות של סוג זה של צבע היא רק כ-100 גרם/ליטר. סוג זה של צבע רגיש במיוחד לאלקטרוליטים. לאחר שסוג זה של צבע הצטבר, הוא אפילו לא צריך לעבור תהליך של פלוקולציה, אלא המלחה ישירה.

בתהליך צביעה רגיל, הכמות המקסימלית של מאיץ צבע היא 80 גרם/ליטר. רק צבעים כהים דורשים ריכוז כה גבוה של מאיץ צבע. כאשר ריכוז הצבע באמבט הצביעה נמוך מ-10 גרם/ליטר, לרוב הצבעים הריאקטיביים עדיין יש מסיסות טובה בריכוז זה והם לא יתקבצו. אבל הבעיה טמונה במיכל. על פי תהליך הצביעה הרגיל, הצבע מוסיף תחילה, ולאחר שהצבע מדולל לחלוטין באמבט הצבע לאחידות, מוסיפים את מאיץ הצבע. מאיץ הצבע משלים למעשה את תהליך ההמסה במיכל.

לפעול לפי התהליך הבא

הנחה: ריכוז הצביעה הוא 5%, יחס האלכוהול הוא 1:10, משקל הבד הוא 350 ק"ג (זרימת נוזלים בצינור כפול), מפלס המים הוא 3.5T, נתרן גופרתי הוא 60 גרם/ליטר, הכמות הכוללת של נתרן גופרתי היא 200 ק"ג (50 ק"ג/חבילה, סה"כ 4 חבילות)) (קיבולת מיכל החומר היא בדרך כלל כ-450 ליטר). בתהליך המסת נתרן גופרתי, משתמשים לעתים קרובות בנוזל הריפלוקס של מכל הצבע. נוזל הריפלוקס מכיל את הצבע שנוסף מראש. בדרך כלל, שמים תחילה 300 ליטר נוזל ריפלוקס במכל החומר, ולאחר מכן מוזגים שתי שקיות של נתרן גופרתי (100 ק"ג).

הבעיה כאן היא שרוב הצבעים יצטברו בדרגות שונות בריכוז זה של נתרן גופרתי. ביניהם, לסוג C תהיה הצטברות משמעותית, וצבע D לא רק יצטבר, אלא אף ימלח. למרות שהמפעיל הכללי יבצע את ההליך של מילוי איטי של תמיסת נתרן גופרתי במיכל החומר לתוך מיכל הצבע דרך משאבת הסירקולציה הראשית. אבל הצבע ב-300 ליטר של תמיסת נתרן גופרתי יצר פתיתי צבע ואף המלח.

כאשר כל התמיסה שבמיכל החומר מלאה במיכל הצביעה, ניתן לראות בבירור שכבה של חלקיקי צבע שומניים על דופן המיכל ועל תחתיתו. אם מגרדים את חלקיקי הצבע הללו ומכניסים למים נקיים, בדרך כלל קשה להמיס אותם שוב. למעשה, 300 ליטר התמיסה הנכנסים למיכל הצביעה נראים כך.

זכרו שישנן גם שתי חבילות של אבקת יואנמינג שגם הן יומסו וימולאו מחדש לתוך מכל הצבע בדרך זו. לאחר מכן, כתמים, כתמים ועוד כתמים צפויים להיווצר, ועמידות הצבע תפחת באופן משמעותי עקב צביעת פני השטח, גם אם אין פלוקולציה או מלחה ברורים. עבור מסיסות גבוהה יותר של Class A ו- Class B, תתרחש גם צבירת צבע. למרות שצבעים אלה טרם יצרו פלוקולציות, לפחות חלק מהצבעים כבר יצרו אגרגטים.

קשה לחדור אגרגטים אלה לתוך הסיבים. מכיוון שהאזור האמורפי של סיבי הכותנה מאפשר רק חדירה ופיזור של צבעים חד-יוניים, אגרגטים לא יכולים להיכנס לאזור האמורפי של הסיב. הם יכולים להיספג רק על פני השטח של הסיב. גם עמידות הצבע תפחת משמעותית, וכתמי צבע וכתמים יתרחשו גם במקרים חמורים.

דרגת התמיסה של צבעים ריאקטיביים קשורה לחומרים אלקליים

כאשר מוסיפים חומר אלקלי, ה-β-אתילסולפון סולפט של הצבע הריאקטיבי יעבור תגובת אלמינציה כדי ליצור את הוויניל סולפון האמיתי שלו, שהוא מסיס מאוד בגנים. מכיוון שתגובת האלימינציה דורשת מעט מאוד חומרים אלקליים (לעתים קרובות מהווים פחות מ-1/10 ממינון התהליך), ככל שמוסיפים יותר מינון אלקלי, כך יותר צבעים מבטלים את התגובה. לאחר שתגובת האלימינציה מתרחשת, גם מסיסותו של הצבע תפחת.

אותו חומר אלקלי הוא גם אלקטרוליט חזק ומכיל יוני נתרן. לכן, ריכוז מוגזם של חומר אלקלי יגרום גם לצבע שיצר ויניל סולפון להצטבר או אפילו להתמלח. אותה בעיה מתרחשת במיכל החומר. כאשר חומר האלקלי מתמוסס (קחו אפר סודה כדוגמה), אם משתמשים בתמיסת ריפלוקס. בשלב זה, נוזל הריפלוקס כבר מכיל את חומר האצת הצבע ואת הצבע בריכוז התהליך הרגיל. למרות שחלק מהצבע אולי נשלל על ידי הסיבים, לפחות יותר מ-40% מהצבע שנותר נמצא במשקל הצבע. נניח שנמזגים חבילת אפר סודה במהלך הפעולה, וריכוז אפר הסודה במיכל עולה על 80 גרם/ליטר. גם אם מאיץ הצבע בנוזל הריפלוקס הוא 80 גרם/ליטר בשלב זה, הצבע במיכל גם יתעבה. צבעי C ו-D עלולים אף להתמלח, במיוחד עבור צבעי D, גם אם ריכוז אפר הסודה יורד ל-20 גרם/ליטר, תתרחש המלחה מקומית. ביניהם, כחול בריליאנט KN.R, כחול טורקיז G, ו-Supervisor BRF הם הרגישים ביותר.

הצטברות או אפילו המלחה של הצבע אינם מעידים על כך שהצבע עבר הידרוליזה מלאה. אם מדובר בהצטברות או המלחה שנגרמו על ידי מאיץ צבע, עדיין ניתן לצבוע אותו כל עוד ניתן להמיס אותו מחדש. אך כדי לגרום לו להתמוסס מחדש, יש צורך להוסיף כמות מספקת של עוזר צבע (כגון אוריאה 20 גרם/ליטר או יותר), ולהעלות את הטמפרטורה ל-90 מעלות צלזיוס או יותר תוך ערבוב מספק. ברור שזה קשה מאוד בתהליך עצמו.
על מנת למנוע הצטברות או המלחה של הצבעים במיכל, יש להשתמש בתהליך צביעה באמצעות העברה בעת יצירת צבעים עמוקים ומרוכזים עבור צבעי C ו-D בעלי מסיסות נמוכה, כמו גם עבור צבעי A ו-B.

תפעול וניתוח תהליכים

1. השתמשו במיכל הצביעה כדי להחזיר את מאיץ הצבע וחממו אותו במיכל כדי להמיס אותו (60~80 מעלות צלזיוס). מכיוון שאין צבע במים המתוקים, למאיץ הצבע אין זיקה לבד. ניתן למלא את מאיץ הצבע המומס במיכל הצביעה במהירות האפשרית.

2. לאחר סחיטת תמיסת המלח במשך 5 דקות, מאיץ הצבע הופך לאחיד לחלוטין, ולאחר מכן מוסיפים את תמיסת הצבע שהומסה מראש. יש לדלל את תמיסת הצבע בתמיסת הריפלוקס, מכיוון שריכוז מאיץ הצבע בתמיסת הריפלוקס הוא רק 80 גרם/ליטר, הצבע לא יצטבר. יחד עם זאת, מכיוון שהצבע לא יושפע ממאיץ הצבע (הריכוז הנמוך יחסית), תתעורר בעיית צביעה. בשלב זה, אין צורך לשלוט בזמן על תמיסת הצבע כדי למלא את מכל הצביעה, ובדרך כלל זה מסתיים תוך 10-15 דקות.

3. יש להרטיב חומרים אלקליים ככל האפשר, במיוחד עבור צבעי C ו-D. מכיוון שסוג זה של צבע רגיש מאוד לחומרים אלקליים בנוכחות חומרים מקדמי צבע, המסיסות של חומרים אלקליים גבוהה יחסית (המסות של אפר סודה ב-60 מעלות צלזיוס היא 450 גרם/ליטר). כמות המים הנקיים הדרושים להמסת חומר האלקלי אינה צריכה להיות גדולה מדי, אך מהירות הוספת תמיסת האלקלי צריכה להיות בהתאם לדרישות התהליך, ובדרך כלל עדיף להוסיף אותה בשיטה הדרגתית.

4. עבור צבעי דיוויניל סולפון בקטגוריה A, קצב התגובה גבוה יחסית מכיוון שהם רגישים במיוחד לחומרים אלקליים בטמפרטורה של 60 מעלות צלזיוס. על מנת למנוע קיבוע צבע מיידי וצבע לא אחיד, ניתן להוסיף מראש 1/4 מהחומר האלקלי בטמפרטורה נמוכה.

בתהליך צביעת ההעברה, רק חומר הבסיס צריך לשלוט בקצב ההזנה. תהליך צביעת ההעברה לא רק ישים בשיטת החימום, אלא גם ישים בשיטת הטמפרטורה הקבועה. שיטת הטמפרטורה הקבועה יכולה להגביר את מסיסות הצבע ולהאיץ את דיפוזיה וחדירה של הצבע. קצב הנפיחות של האזור האמורפי של הסיב ב-60 מעלות צלזיוס גבוה בערך פי שניים מזה שב-30 מעלות צלזיוס. לכן, תהליך הטמפרטורה הקבועה מתאים יותר לגבינה, נצנצים. קורות עיוות כוללות שיטות צביעה עם יחס אלכוהול נמוך, כגון צביעת ג'יג, הדורשות חדירה ודיפוזיה גבוהות או ריכוז צבע גבוה יחסית.

שימו לב שסודיום גופרתי הזמין כיום בשוק הוא לעיתים בסיסי יחסית, וערך ה-pH שלו יכול להגיע ל-9-10. זה מסוכן מאוד. אם משווים סודיום גופרתי טהור למלח טהור, למלח יש השפעה גבוהה יותר על צבירת הצבע מאשר לסויד גופרתי. הסיבה לכך היא שכמות יוני הנתרן במלח שולחן גבוהה יותר מזו שבסויד גופרתי באותו משקל.

הצטברות הצבעים קשורה במידה רבה לאיכות המים. באופן כללי, יוני סידן ומגנזיום מתחת ל-150ppm לא ישפיעו רבות על הצטברות הצבעים. עם זאת, יוני מתכות כבדות במים, כגון יוני ברזל ויוני אלומיניום, כולל מיקרואורגניזמים מסוימים של אצות, יאיצו את הצטברות הצבעים. לדוגמה, אם ריכוז יוני הברזל במים עולה על 20ppm, יכולת האנטי-הלכידות של הצבע יכולה להיות מופחתת משמעותית, והשפעת האצות חמורה יותר.

מחובר עם בדיקת עמידות בפני הצטברות צבע ומלחה:

קביעה 1: שקלו 0.5 גרם של צבע, 25 גרם של נתרן גופרתי או מלח, והמיסו אותם ב-100 מ"ל של מים מטוהרים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס למשך כ-5 דקות. השתמשו בצינור טפטוף כדי לשאוב את התמיסה וטפטפו 2 טיפות ברציפות באותו מיקום על נייר הסינון.

קביעה 2: שקלו 0.5 גרם של צבע, 8 גרם של נתרן גופרתי או מלח ו-8 גרם של אפר סודה, והמיסו אותם ב-100 מ"ל של מים מטוהרים בטמפרטורה של כ-25 מעלות צלזיוס למשך כ-5 דקות. השתמשו בטפטפת כדי לשאוב את התמיסה על נייר הסינון ברציפות. 2 טיפות.

ניתן להשתמש בשיטה הנ"ל כדי להעריך בפשטות את יכולת הצבע נגד הצטברות ומניעת המלחה, ובעיקרון ניתן להעריך באיזה תהליך צביעה יש להשתמש.