Reaktīvās krāsvielas ļoti labi šķīst ūdenī. Reaktīvās krāsvielas galvenokārt izšķīst ūdenī, pateicoties krāsvielas molekulas sulfonskābes grupai. Mezotemperatūras reaktīvajām krāsvielām, kas satur vinilsulfona grupas, papildus sulfonskābes grupai arī β-etilsulfonilsulfāts ir ļoti laba šķīstošā grupa.

Ūdens šķīdumā nātrija joni uz sulfonskābes grupas un N-etilsulfona sulfāta grupas tiek pakļauti hidratācijas reakcijai, veidojot krāsvielu anjonu un izšķīstot ūdenī. Reaktīvās krāsvielas krāsošana ir atkarīga no šķiedrai paredzētās krāsvielas anjona.

Reaktīvo krāsvielu šķīdība pārsniedz 100 g/l, lielākajai daļai krāsvielu šķīdība ir 200–400 g/l, un dažas krāsvielas var sasniegt pat 450 g/l. Tomēr krāsošanas procesā krāsvielas šķīdība dažādu iemeslu dēļ samazinās (vai pat pilnībā nešķīst). Kad krāsvielas šķīdība samazinās, daļa krāsvielas mainīsies no viena brīva anjona uz daļiņām, pateicoties lielajai lādiņu atgrūšanai starp daļiņām. Samazinoties, daļiņas un daļiņas pievilks viena otru, radot aglomerāciju. Šāda veida aglomerācija vispirms savāc krāsvielas daļiņas aglomerātos, pēc tam pārvēršas aglomerātos un visbeidzot pārvēršas flokos. Lai gan floki ir sava veida vaļīga struktūra, to apkārtējo elektrisko dubultslāni, ko veido pozitīvie un negatīvie lādiņi, parasti ir grūti sadalīt bīdes spēka ietekmē, kad krāsvielas šķīdums cirkulē, un floki viegli nogulsnējas uz auduma, kā rezultātā virsma krāsojas vai iekrāsojas.

Kad krāsvielai ir šāda aglomerācija, krāsas noturība ievērojami samazināsies, un vienlaikus tā izraisīs dažādas pakāpes traipus, plankumus un traipus. Dažām krāsvielām flokulācija vēl vairāk paātrinās montāžu krāsvielas šķīduma bīdes spēka ietekmē, izraisot dehidratāciju un izsāļošanos. Kad notiek izsāļošanās, krāsotā krāsa kļūs ārkārtīgi gaiša vai pat nekrāsosies, pat ja tā tiks krāsota, tā radīs nopietnus krāsas plankumus un traipus.

Krāsvielu agregācijas cēloņi

Galvenais iemesls ir elektrolīts. Krāsošanas procesā galvenais elektrolīts ir krāsošanas paātrinātājs (nātrija sāls un sāls). Krāsošanas paātrinātājs satur nātrija jonus, un nātrija jonu ekvivalents krāsas molekulā ir daudz mazāks nekā krāsošanas paātrinātājā. Ekvivalents nātrija jonu skaits, kas atbilst krāsas paātrinātāja normālajai koncentrācijai parastajā krāsošanas procesā, īpaši neietekmēs krāsas šķīdību krāsošanas vannā.

Tomēr, palielinoties krāsvielas paātrinātāja daudzumam, attiecīgi palielinās arī nātrija jonu koncentrācija šķīdumā. Nātrija jonu pārpalikums kavēs nātrija jonu jonizāciju krāsvielas molekulas šķīstošajā grupā, tādējādi samazinot krāsvielas šķīdību. Pēc vairāk nekā 200 g/l lielākajai daļai krāsvielu būs atšķirīga aglomerācijas pakāpe. Kad krāsvielas paātrinātāja koncentrācija pārsniedz 250 g/l, aglomerācijas pakāpe pastiprinās, vispirms veidojot aglomerātus un pēc tam krāsvielas šķīdumā. Aglomerāti un flokulas veidojas ātri, un dažas krāsvielas ar zemu šķīdību daļēji izsālītas vai pat dehidrējas. Krāsvielām ar atšķirīgu molekulāro struktūru ir dažādas antiaglomerācijas un sāls izsālīšanas izturības īpašības. Jo zemāka šķīdība, jo lielākas ir antiaglomerācijas un sāls tolerances īpašības. Jo sliktāka ir analītiskā veiktspēja.

Krāsvielas šķīdību galvenokārt nosaka sulfonskābes grupu skaits krāsvielas molekulā un β-etilsulfona sulfātu skaits. Tajā pašā laikā, jo lielāka ir krāsvielas molekulas hidrofilitāte, jo augstāka ir šķīdība un jo zemāka ir hidrofilitāte. Jo zemāka ir šķīdība. (Piemēram, azo struktūras krāsvielas ir hidrofilākas nekā heterocikliskas struktūras krāsvielas.) Turklāt, jo lielāka ir krāsvielas molekulārā struktūra, jo zemāka ir šķīdība, un jo mazāka ir molekulārā struktūra, jo augstāka ir šķīdība.

Reaktīvo krāsvielu šķīdība
To var aptuveni iedalīt četrās kategorijās:

A klases krāsvielām, kas satur dietilsulfona sulfātu (t. i., vinilsulfonu) un trīs reaģējošas grupas (monohlortriazīns + divinilsulfons), ir visaugstākā šķīdība, piemēram, Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL, un visām reaģējošajām melnajām krāsvielām, kas iegūtas, sajaucot Yuanqing B, trīs reaģējošu grupu krāsvielas, piemēram, ED tipa, Ciba S tipa utt. Šo krāsvielu šķīdība pārsvarā ir aptuveni 400 g/l.

B klase — krāsvielas, kas satur heterobireaktīvas grupas (monohlortriazīns+vinilsulfons), piemēram, dzeltenā 3RS, sarkanā 3BS, sarkanā 6B, sarkanā GWF, RR trīs pamatkrāsas, RGB trīs pamatkrāsas utt. To šķīdība ir balstīta uz 200–300 gramiem. Metaestera šķīdība ir augstāka nekā paraestera šķīdība.

C tips: Tumši zila, kas ir arī heterobireaktīva grupa: BF, tumši zila 3GF, tumši zila 2GFN, sarkana RBN, sarkana F2B utt., mazāka sulfonskābes grupu skaita vai lielākas molekulmasas dēļ tās šķīdība ir zema, tikai 100–200 g/l. D klase: Krāsvielas ar monovinilsulfona grupu un heterociklisku struktūru, ar viszemāko šķīdību, piemēram, briljantzilā KN-R, tirkīzzilā G, spilgti dzeltenā 4GL, violetā 5R, zilā BRF, briljantoranžā F2R, briljantsarkanā F2G utt. Šāda veida krāsvielas šķīdība ir tikai aptuveni 100 g/l. Šāda veida krāsviela ir īpaši jutīga pret elektrolītiem. Kad šāda veida krāsviela ir aglomerējusies, tai pat nav jāiziet cauri flokulācijas procesam, tieši izsāļojoties.

Parastā krāsošanas procesā maksimālais krāsas paātrinātāja daudzums ir 80 g/l. Tikai tumšām krāsām ir nepieciešama tik augsta krāsas paātrinātāja koncentrācija. Ja krāsas koncentrācija krāsošanas vannā ir mazāka par 10 g/l, lielākajai daļai reaktīvo krāsvielu šajā koncentrācijā joprojām ir laba šķīdība un tās neveido agregātus. Taču problēma slēpjas tvertnē. Saskaņā ar parasto krāsošanas procesu vispirms pievieno krāsu, un pēc tam, kad krāsa ir pilnībā atšķaidīta krāsošanas vannā līdz vienmērīgai masai, pievieno krāsas paātrinātāju. Krāsas paātrinātājs būtībā pabeidz šķīšanas procesu tvertnē.

Darbojas saskaņā ar šādu procesu

Pieņēmums: krāsošanas koncentrācija ir 5%, šķīduma attiecība ir 1:10, auduma svars ir 350 kg (divkāršās caurules šķidruma plūsma), ūdens līmenis ir 3,5 T, nātrija sulfāts ir 60 g/litrā, kopējais nātrija sulfāta daudzums ir 200 kg (50 kg/iepakojumā kopā 4 iepakojumi) (Materiāla tvertnes tilpums parasti ir aptuveni 450 litri). Nātrija sulfāta šķīdināšanas procesā bieži tiek izmantots krāsošanas tvertnes atteces šķidrums. Atteces šķidrums satur iepriekš pievienoto krāsvielu. Parasti materiāla tvertnē vispirms ielej 300 litrus atteces šķidruma un pēc tam ielej divus nātrija sulfāta iepakojumus (100 kg).

Problēma ir tāda, ka lielākā daļa krāsvielu šādā nātrija sulfāta koncentrācijā dažādā mērā aglomerējas. Starp tām C tipa krāsvielai būs nopietna aglomerācija, un D krāsviela ne tikai aglomerēsies, bet pat izsāļosies. Lai gan vispārējais operators ievēros procedūru, pakāpeniski papildinot nātrija sulfāta šķīdumu materiāla tvertnē krāsošanas tvertnē, izmantojot galveno cirkulācijas sūkni, krāsviela 300 litros nātrija sulfāta šķīduma ir veidojusi pārslas un pat izsāļojusies.

Kad viss materiāla tvertnes šķīdums ir iepildīts krāsošanas tvertnē, ir skaidri redzams, ka uz tvertnes sienas un tvertnes apakšas ir taukainu krāsvielu daļiņu slānis. Ja šīs krāsvielu daļiņas tiek nokasītas un ievietotas tīrā ūdenī, parasti ir grūti tās atkal izšķīdināt. Faktiski 300 litri šķīduma, kas nonāk krāsošanas tvertnē, visi ir šādi.

Atcerieties, ka ir arī divi Yuanming pulvera iepakojumi, kas arī tiks izšķīdināti un atkārtoti iepildīti krāsošanas tvertnē šādā veidā. Pēc tam neizbēgami parādīsies traipi, plankumi un krāsas noturība, un krāsas noturība ievērojami samazināsies virsmas krāsošanas dēļ, pat ja nav acīmredzamas flokulācijas vai izsālīšanas. A un B klases krāsvielām ar augstāku šķīdību notiks arī krāsvielu aglomerācija. Lai gan šīs krāsvielas vēl nav veidojušas flokulācijas, vismaz daļa krāsvielu jau ir izveidojušas aglomerātus.

Šiem agregātiem ir grūti iekļūt šķiedrā. Tā kā kokvilnas šķiedras amorfā zona ļauj iekļūt un difundēt tikai monojonu krāsvielām, agregāti nevar iekļūt šķiedras amorfajā zonā. Tie var adsorbēties tikai uz šķiedras virsmas. Arī krāsas noturība ievērojami samazināsies, un nopietnos gadījumos var rasties arī krāsu traipi un plankumi.

Reaktīvo krāsvielu šķīduma pakāpe ir saistīta ar sārmainiem līdzekļiem

Pievienojot sārmainu reaģentu, reaktīvās krāsvielas β-etilsulfona sulfāts pakļausies eliminācijas reakcijai, veidojot īsto vinilsulfonu, kas ļoti labi šķīst gēnos. Tā kā eliminācijas reakcijai nepieciešams ļoti maz sārmainu reaģentu (bieži vien tie veido tikai mazāk nekā 1/10 no procesa devas), jo lielāka sārmu deva tiek pievienota, jo vairāk krāsvielu novērš reakciju. Kad eliminācijas reakcija ir notikusi, samazināsies arī krāsvielas šķīdība.

Tas pats sārmu aģents ir arī spēcīgs elektrolīts un satur nātrija jonus. Tāpēc pārmērīga sārmu aģenta koncentrācija izraisīs arī vinilsulfonu veidojušās krāsvielas aglomerāciju vai pat sāļošanos. Tā pati problēma rodas materiāla tvertnē. Kad sārmu aģents ir izšķīdis (piemēram, sodas pelni), ja tiek izmantots atteces šķīdums. Šajā brīdī atteces šķidrums jau satur krāsvielas paātrinātāju un krāsvielu normālā procesa koncentrācijā. Lai gan daļa krāsvielas var būt izsmelta šķiedrā, vismaz vairāk nekā 40% no atlikušās krāsvielas atrodas krāsvielas šķidrumā. Pieņemsim, ka darbības laikā tiek ieliets sodas pelnu iepakojums, un sodas pelnu koncentrācija tvertnē pārsniedz 80 g/l. Pat ja krāsvielas paātrinātāja atteces šķidrumā šajā laikā ir 80 g/l, krāsviela tvertnē arī kondensēsies. C un D krāsvielas var pat sāļoties, īpaši D krāsvielām, pat ja sodas pelnu koncentrācija samazinās līdz 20 g/l, notiks lokāla sāļošanās. Starp tiem visjutīgākie ir Brilliant Blue KN.R, Turquoise Blue G un Supervisor BRF.

Krāsas aglomerācija vai pat izsāļošanās nenozīmē, ka krāsviela ir pilnībā hidrolizēta. Ja aglomerāciju vai izsāļošanos izraisa krāsas paātrinātājs, to joprojām var krāsot, ja vien to var atkārtoti izšķīdināt. Bet, lai to atkārtoti izšķīdinātu, ir jāpievieno pietiekams daudzums krāsas palīgvielas (piemēram, urīnviela 20 g/l vai vairāk) un temperatūra jāpaaugstina līdz 90 °C vai vairāk, pietiekami maisot. Protams, faktiskajā procesa darbībā tas ir ļoti sarežģīti.
Lai novērstu krāsvielu aglomerāciju vai sāļu izšķīšanu tvertnē, C un D krāsvielām ar zemu šķīdību, kā arī A un B krāsvielām, veidojot dziļas un koncentrētas krāsas, jāizmanto pārneses krāsošanas process.

Procesa darbība un analīze

1. Krāsošanas paātrinātāja atkārtotai ievadīšanai krāsošanas tvertnē izmantojiet krāsošanas tvertni un uzsildiet to tvertnē, lai to izšķīdinātu (60–80 ℃). Tā kā saldūdenī nav krāsvielas, krāsošanas paātrinātājam nav afinitātes pret audumu. Izšķīdināto krāsas paātrinātāju var pēc iespējas ātrāk iepildīt krāsošanas tvertnē.

2. Pēc sālījuma šķīduma cirkulācijas 5 minūtes krāsošanas paātrinātājs ir praktiski pilnībā vienmērīgs, un pēc tam pievieno iepriekš izšķīdināto krāsošanas šķīdumu. Krāsas šķīdums ir jāatšķaida ar atplūdes šķīdumu, jo krāsošanas paātrinātāja koncentrācija atplūdes šķīdumā ir tikai 80 grami/l, tāpēc krāsviela nesalips. Tajā pašā laikā, tā kā krāsvielu neietekmēs (salīdzinoši zemas koncentrācijas) krāsošanas paātrinātājs, radīsies krāsošanas problēma. Šajā laikā krāsošanas šķīduma piepildīšanai krāsošanas tvertnē nav nepieciešams laiks, un tas parasti tiek pabeigts 10–15 minūtēs.

3. Sārmainiem reaģentiem jābūt pēc iespējas vairāk hidratētiem, īpaši C un D krāsvielām. Tā kā šāda veida krāsviela ir ļoti jutīga pret sārmainiem reaģentiem krāsvielu veicinošu vielu klātbūtnē, sārmainu reaģentu šķīdība ir relatīvi augsta (kalcinētās sodas šķīdība 60°C temperatūrā ir 450 g/l). Sārmainu reaģentu izšķīdināšanai nepieciešamais tīrais ūdens daudzums nav jābūt pārāk liels, taču sārmu šķīduma pievienošanas ātrumam jāatbilst procesa prasībām, un parasti labāk to pievienot pakāpeniski.

4. A kategorijas divinilsulfona krāsvielām reakcijas ātrums ir relatīvi augsts, jo tās ir īpaši jutīgas pret sārmainiem līdzekļiem 60°C temperatūrā. Lai novērstu tūlītēju krāsas fiksāciju un nevienmērīgu krāsas izkliedi, var iepriekš pievienot 1/4 sārmainas vielas zemā temperatūrā.

Pārneses krāsošanas procesā padeves ātrumu kontrolē tikai sārmaina viela. Pārneses krāsošanas process ir piemērojams ne tikai karsēšanas metodei, bet arī nemainīgas temperatūras metodei. Nemainīgas temperatūras metode var palielināt krāsvielas šķīdību un paātrināt krāsvielas difūziju un iesūkšanos. Šķiedras amorfās zonas pietūkuma ātrums 60°C temperatūrā ir aptuveni divreiz lielāks nekā 30°C temperatūrā. Tāpēc nemainīgas temperatūras process ir piemērotāks sieram, šķiedrai. Varpveida sijām ir krāsošanas metodes ar zemu šķidruma attiecību, piemēram, džiga krāsošana, kam nepieciešama augsta iesūkšanās un difūzija vai relatīvi augsta krāsvielas koncentrācija.

Ņemiet vērā, ka pašlaik tirgū pieejamais nātrija sulfāts dažkārt ir relatīvi sārmains, un tā pH vērtība var sasniegt 9–10. Tas ir ļoti bīstami. Salīdzinot tīru nātrija sulfātu ar tīru sāli, sāls ietekme uz krāsvielu agregāciju ir lielāka nekā nātrija sulfātam. Tas ir tāpēc, ka nātrija jonu ekvivalents galda sāls satur vairāk nekā nātrija sulfātu pie tāda paša svara.

Krāsvielu agregācija ir diezgan saistīta ar ūdens kvalitāti. Parasti kalcija un magnija jonu koncentrācija zem 150 ppm īpaši neietekmēs krāsvielu agregāciju. Tomēr smago metālu joni ūdenī, piemēram, dzelzs joni un alumīnija joni, tostarp daži aļģu mikroorganismi, paātrinās krāsvielu agregāciju. Piemēram, ja dzelzs jonu koncentrācija ūdenī pārsniedz 20 ppm, krāsvielas antikohēzijas spēja var ievērojami samazināties, un aļģu ietekme ir nopietnāka.

Pievienots ar krāsvielu pretaglomerācijas un sālīšanas izturības testu:

1. noteikšana: Nosveriet 0,5 g krāsvielas, 25 g nātrija sulfāta vai sāls un izšķīdiniet to 100 ml attīrīta ūdens 25 °C temperatūrā apmēram 5 minūtes. Izmantojiet pilināšanas caurulīti, lai iesūktu šķīdumu un nepārtraukti pilinātu 2 pilus vienā un tajā pašā vietā uz filtrpapīra.

2. noteikšana: Nosver 0,5 g krāsvielas, 8 g nātrija sulfāta vai sāls un 8 g sodas un izšķīdina to 100 ml attīrīta ūdens aptuveni 25 °C temperatūrā apmēram 5 minūtes. Ar pilinātāju nepārtraukti iesūc šķīdumu uz filtrpapīra. 2 pilieni.

Iepriekš minēto metodi var izmantot, lai vienkārši novērtētu krāsvielas spēju pret aglomerāciju un sālīšanu, un būtībā var spriest, kurš krāsošanas process būtu jāizmanto.