I coloranti reattivi hanno un'ottima solubilità in acqua. Si basano principalmente sul gruppo acido solfonico presente sulla molecola del colorante per dissolversi in acqua. Per i coloranti reattivi a meso-temperatura contenenti gruppi vinilsolfone, oltre al gruppo acido solfonico, anche il β-etilsolfonil solfato è un ottimo gruppo dissolvente.

Nella soluzione acquosa, gli ioni sodio sul gruppo acido solfonico e sul gruppo solfato -etilsolfone subiscono una reazione di idratazione che trasforma il colorante in anioni e lo dissolve in acqua. La tintura del colorante reattivo dipende dall'anione del colorante da tingere sulla fibra.

La solubilità dei coloranti reattivi è superiore a 100 g/L, la maggior parte dei coloranti ha una solubilità di 200-400 g/L e alcuni coloranti possono persino raggiungere i 450 g/L. Tuttavia, durante il processo di tintura, la solubilità del colorante diminuisce per vari motivi (o addirittura diventa completamente insolubile). Quando la solubilità del colorante diminuisce, parte del colorante si trasformerà da singolo anione libero in particelle, a causa della forte repulsione di carica tra le particelle. Con la diminuzione, particelle e particelle si attrarranno a vicenda per produrre agglomerazione. Questo tipo di agglomerazione inizialmente raccoglie le particelle di colorante in agglomerati, poi si trasforma in agglomerati e infine in fiocchi. Sebbene i fiocchi siano una specie di assemblaggio lasco, a causa del loro doppio strato elettrico circostante formato da cariche positive e negative, è generalmente difficile da decomporre a causa della forza di taglio quando circola il liquido colorante e i fiocchi precipitano facilmente sul tessuto, causando tinture o macchie superficiali.

Una volta che il colorante ha raggiunto tale agglomerazione, la solidità del colore si ridurrà significativamente e, allo stesso tempo, causerà diversi gradi di macchie, aloni e macchie. Per alcuni coloranti, la flocculazione accelererà ulteriormente l'assemblaggio sotto la forza di taglio della soluzione colorante, causando disidratazione e salatura. Una volta avvenuta la salatura, il colore tinto diventerà estremamente chiaro, o addirittura non tinto; anche se tinto, si formeranno macchie e macchie di colore gravi.

Cause di aggregazione del colorante

Il motivo principale è l'elettrolita. Nel processo di tintura, l'elettrolita principale è l'accelerante di tintura (sale di sodio e sale). L'accelerante di tintura contiene ioni sodio e l'equivalente di ioni sodio nella molecola di colorante è molto inferiore a quello dell'accelerante di tintura. Il numero equivalente di ioni sodio, ovvero la normale concentrazione dell'accelerante di tintura nel normale processo di tintura, non avrà molta influenza sulla solubilità del colorante nel bagno di tintura.

Tuttavia, all'aumentare della quantità di accelerante di colorante, aumenta anche la concentrazione di ioni sodio nella soluzione. Un eccesso di ioni sodio inibisce la ionizzazione degli ioni sodio sul gruppo dissolvibile della molecola di colorante, riducendone così la solubilità. Oltre i 200 g/L, la maggior parte dei coloranti presenterà diversi gradi di aggregazione. Quando la concentrazione dell'acceleratore di colorante supera i 250 g/L, il grado di aggregazione si intensifica, formando prima agglomerati e poi nella soluzione colorante. Agglomerati e flocculi si formano rapidamente e alcuni coloranti con bassa solubilità vengono parzialmente salati o addirittura disidratati. Coloranti con diverse strutture molecolari presentano diverse proprietà anti-agglomeranti e di resistenza al salt-out. Minore è la solubilità, minori sono le proprietà anti-agglomeranti e di tolleranza al sale. Peggiori sono le prestazioni analitiche.

La solubilità del colorante è determinata principalmente dal numero di gruppi acido solfonico nella molecola del colorante e dal numero di solfati di β-etilsolfone. Allo stesso tempo, maggiore è l'idrofilia della molecola del colorante, maggiore è la solubilità e minore è l'idrofilia. Minore è la solubilità. (Ad esempio, i coloranti azoici sono più idrofili dei coloranti eterociclici.) Inoltre, maggiore è la struttura molecolare del colorante, minore è la solubilità, e minore è la struttura molecolare, maggiore è la solubilità.

Solubilità dei coloranti reattivi
Si può suddividere approssimativamente in quattro categorie:

Classe A, i coloranti contenenti solfato di dietilsolfone (ovvero vinilsolfone) e tre gruppi reattivi (monocloro-triazina + divinilsolfone) hanno la solubilità più elevata, come Yuan Qing B, Navy GG, Navy RGB, Golden: RNL e tutti i neri reattivi realizzati mescolando Yuanqing B, coloranti a tre gruppi reattivi come il tipo ED, il tipo Ciba s, ecc. La solubilità di questi coloranti è per lo più intorno ai 400 g/L.

Classe B, coloranti contenenti gruppi eterobireattivi (monocloro-triazina+vinilsolfone), come giallo 3RS, rosso 3BS, rosso 6B, rosso GWF, RR tre colori primari, RGB tre colori primari, ecc. La loro solubilità è basata su 200～300 grammi. La solubilità del meta-estere è superiore a quella del para-estere.

Tipo C: Blu navy che è anche un gruppo eterobireattivo: BF, blu navy 3GF, blu scuro 2GFN, rosso RBN, rosso F2B, ecc., a causa del minor numero di gruppi di acido solfonico o del maggiore peso molecolare, la sua solubilità è anche bassa, solo 100-200 g/L. Classe D: Coloranti con gruppo monovinilsolfone e struttura eterociclica, con la più bassa solubilità, come Blu Brillante KN-R, Blu Turchese G, Giallo Brillante 4GL, Viola 5R, Blu BRF, Arancio Brillante F2R, Rosso Brillante F2G, ecc. La solubilità di questo tipo di colorante è di soli 100 g/L circa. Questo tipo di colorante è particolarmente sensibile agli elettroliti. Una volta che questo tipo di colorante si è agglomerato, non ha nemmeno bisogno di passare attraverso il processo di flocculazione, salendo direttamente.

Nel normale processo di tintura, la quantità massima di accelerante di tintura è di 80 g/L. Solo i colori scuri richiedono una concentrazione così elevata di accelerante di tintura. Quando la concentrazione di colorante nel bagno di tintura è inferiore a 10 g/L, la maggior parte dei coloranti reattivi ha ancora una buona solubilità a questa concentrazione e non si aggrega. Ma il problema risiede nella vasca. Secondo il normale processo di tintura, il colorante viene aggiunto per primo e, dopo che il colorante è stato completamente diluito nel bagno di tintura fino a raggiungere un'uniformità, viene aggiunto l'accelerante di tintura. L'accelerante di tintura completa sostanzialmente il processo di dissoluzione nella vasca.

Operare secondo il seguente processo

Presupposto: la concentrazione di tintura è del 5%, il rapporto di bagno è 1:10, il peso del tessuto è di 350 kg (flusso del liquido a doppio tubo), il livello dell'acqua è di 3,5 T, il solfato di sodio è di 60 g/litro, la quantità totale di solfato di sodio è di 200 kg (50 kg/confezione, totale 4 confezioni) (la capacità del serbatoio del materiale è generalmente di circa 450 litri). Nel processo di dissoluzione del solfato di sodio, viene spesso utilizzato il liquido di riflusso della vasca di tintura. Il liquido di riflusso contiene il colorante aggiunto in precedenza. Generalmente, 300 litri di liquido di riflusso vengono prima versati nella vasca del materiale, quindi vengono versate due confezioni di solfato di sodio (100 kg).

Il problema è che la maggior parte dei coloranti tende ad agglomerarsi in misura variabile a questa concentrazione di solfato di sodio. Tra questi, il colorante di tipo C presenterà una grave agglomerazione, mentre il colorante di tipo D non solo si agglomera, ma addirittura si sala. Sebbene l'operatore generale segua la procedura per reintegrare lentamente la soluzione di solfato di sodio presente nella vasca del materiale nella vasca di tintura attraverso la pompa di circolazione principale, il colorante nei 300 litri di soluzione di solfato di sodio ha formato dei fiocchi e si è persino salato.

Quando tutta la soluzione presente nella vasca di tintura viene versata nella vasca di tintura, è evidente la presenza di uno strato di particelle grasse di colorante sulle pareti e sul fondo della vasca. Se queste particelle di colorante vengono raschiate via e immerse in acqua pulita, è generalmente difficile che si sciolgano nuovamente. Infatti, i 300 litri di soluzione che entrano nella vasca di tintura sono tutti così.

Si tenga presente che ci sono anche due confezioni di polvere Yuanming che verranno sciolte e reintrodotte nella vasca di tintura in questo modo. Dopodiché, è inevitabile che si formino macchie, macchie e macchie, e la solidità del colore è notevolmente ridotta a causa della tintura superficiale, anche in assenza di flocculazione o salatura evidenti. Per le classi A e B, con maggiore solubilità, si verificherà anche un'aggregazione del colorante. Sebbene questi coloranti non abbiano ancora formato flocculazione, almeno una parte dei coloranti ha già formato agglomerati.

Questi aggregati sono difficili da penetrare nella fibra. Poiché la zona amorfa della fibra di cotone consente solo la penetrazione e la diffusione di coloranti mono-ionici, nessun aggregato può penetrare nella zona amorfa della fibra. Possono essere adsorbiti solo sulla superficie della fibra. Anche la solidità del colore sarà significativamente ridotta e, nei casi più gravi, si verificheranno anche macchie e aloni di colore.

Il grado di soluzione dei coloranti reattivi è correlato agli agenti alcalini

Quando viene aggiunto l'agente alcalino, il solfato di β-etilsolfone del colorante reattivo subirà una reazione di eliminazione per formare il suo vero vinilsolfone, che è altamente solubile nei geni. Poiché la reazione di eliminazione richiede pochissimi agenti alcalini (spesso rappresentando solo meno di 1/10 della dose di processo), maggiore è la dose di alcali aggiunta, maggiore è il numero di coloranti che eliminano la reazione. Una volta avvenuta la reazione di eliminazione, anche la solubilità del colorante diminuirà.

Lo stesso agente alcalino è anche un elettrolita forte e contiene ioni sodio. Pertanto, un'eccessiva concentrazione di agente alcalino causerà anche l'agglomerazione o addirittura la salificazione del colorante che ha formato vinilsolfone. Lo stesso problema si verifica nel serbatoio del materiale. Quando l'agente alcalino viene disciolto (ad esempio, la soda), se viene utilizzata la soluzione di riflusso, il liquido di riflusso contiene già l'agente accelerante di tintura e il colorante nella normale concentrazione di processo. Sebbene parte del colorante possa essere stata esaurita dalla fibra, almeno più del 40% del colorante rimanente si trova nel bagno di tintura. Supponiamo che durante il funzionamento venga versata una confezione di soda e che la concentrazione di soda nel serbatoio superi gli 80 g/L. Anche se l'acceleratore di tintura nel liquido di riflusso è a 80 g/L in questo momento, il colorante nel serbatoio condenserà. I coloranti C e D possono addirittura subire fenomeni di salting, in particolare per i coloranti D, che possono verificarsi localmente anche se la concentrazione di carbonato di sodio scende a 20 g/l. Tra questi, il Blu Brillante KN.R, il Blu Turchese G e il Supervisor BRF sono i più sensibili.

L'agglomerazione o la salatura del colorante non significano che il colorante sia stato completamente idrolizzato. Se l'agglomerazione o la salatura sono causate da un acceleratore di tintura, il colorante può comunque essere tinto purché possa essere ridisciolto. Tuttavia, per farlo ridisciogliere, è necessario aggiungere una quantità sufficiente di coadiuvante di tintura (come urea 20 g/l o più) e aumentare la temperatura a 90 °C o più, agitando a sufficienza. Ovviamente, ciò è molto difficile da realizzare durante il processo vero e proprio.
Per evitare che i coloranti si agglomerino o si dissolvano nella vasca, è necessario utilizzare il processo di tintura a trasferimento quando si realizzano colori intensi e concentrati per i coloranti C e D a bassa solubilità, nonché per i coloranti A e B.

Funzionamento e analisi del processo

1. Utilizzare la vasca di tintura per reinserire l'accelerante di tintura e riscaldarlo nella vasca per scioglierlo (60-80 °C). Poiché non c'è colorante nell'acqua fresca, l'acceleratore di tintura non ha affinità per il tessuto. L'acceleratore di tintura disciolto può essere versato nella vasca di tintura il più rapidamente possibile.

2. Dopo aver fatto circolare la soluzione salina per 5 minuti, l'accelerante di tintura è sostanzialmente completamente uniforme, quindi viene aggiunta la soluzione di tintura precedentemente disciolta. La soluzione di tintura deve essere diluita con la soluzione di riflusso, poiché la concentrazione dell'accelerante di tintura nella soluzione di riflusso è di soli 80 grammi/L, il colorante non si agglomera. Allo stesso tempo, poiché il colorante non sarà influenzato dall'acceleratore di tintura (a concentrazione relativamente bassa), si verificherà il problema della tintura. A questo punto, la soluzione di tintura non deve essere controllata in base al tempo di riempimento della vasca di tintura e solitamente il processo si completa in 10-15 minuti.

3. Gli agenti alcalini devono essere idratati il ​​più possibile, soprattutto per i coloranti C e D. Poiché questo tipo di colorante è molto sensibile agli agenti alcalini in presenza di agenti promotori di colorazione, la solubilità degli agenti alcalini è relativamente elevata (la solubilità della soda a 60 °C è di 450 g/L). L'acqua pulita necessaria per sciogliere l'agente alcalino non deve essere eccessiva, ma la velocità di aggiunta della soluzione alcalina deve essere conforme ai requisiti del processo ed è generalmente preferibile aggiungerla con un metodo incrementale.

4. Per i coloranti divinilsolfone di categoria A, la velocità di reazione è relativamente elevata perché sono particolarmente sensibili agli agenti alcalini a 60 °C. Per evitare la fissazione istantanea del colore e una colorazione non uniforme, è possibile pre-aggiungere 1/4 dell'agente alcalino a bassa temperatura.

Nel processo di tintura a trasferimento, è solo l'agente alcalino a dover controllare la velocità di alimentazione. Il processo di tintura a trasferimento non è applicabile solo al metodo di riscaldamento, ma anche al metodo a temperatura costante. Il metodo a temperatura costante può aumentare la solubilità del colorante e accelerarne la diffusione e la penetrazione. La velocità di rigonfiamento dell'area amorfa della fibra a 60 °C è circa il doppio di quella a 30 °C. Pertanto, il processo a temperatura costante è più adatto per formaggio e matasse. I subbi di ordito includono metodi di tintura con bassi rapporti di bagno, come la tintura a jig, che richiedono elevata penetrazione e diffusione o una concentrazione di colorante relativamente elevata.

Si noti che il solfato di sodio attualmente disponibile sul mercato è talvolta relativamente alcalino e il suo pH può raggiungere 9-10. Questo è molto pericoloso. Se si confronta il solfato di sodio puro con il sale da cucina puro, il sale ha un effetto maggiore sull'aggregazione del colorante rispetto al solfato di sodio. Questo perché l'equivalente di ioni sodio nel sale da cucina è maggiore di quello nel solfato di sodio a parità di peso.

L'aggregazione dei coloranti è strettamente correlata alla qualità dell'acqua. Generalmente, gli ioni calcio e magnesio inferiori a 150 ppm non hanno un impatto significativo sull'aggregazione dei coloranti. Tuttavia, gli ioni di metalli pesanti presenti nell'acqua, come gli ioni ferrici e gli ioni di alluminio, inclusi alcuni microrganismi algali, accelerano l'aggregazione dei coloranti. Ad esempio, se la concentrazione di ioni ferrici nell'acqua supera i 20 ppm, la capacità anticoesione del colorante può ridursi significativamente e l'influenza delle alghe risulta più grave.

Allegato con test di resistenza anti-agglomerazione e salting-out del colorante:

Determinazione 1: Pesare 0,5 g di colorante, 25 g di solfato di sodio o sale e scioglierli in 100 ml di acqua purificata a 25 °C per circa 5 minuti. Utilizzare un tubo di gocciolamento per aspirare la soluzione e lasciare cadere 2 gocce continuamente nello stesso punto sulla carta da filtro.

Determinazione 2: Pesare 0,5 g di colorante, 8 g di solfato o sale di sodio e 8 g di carbonato di sodio e scioglierli in 100 ml di acqua purificata a circa 25 °C per circa 5 minuti. Utilizzare un contagocce per aspirare continuamente la soluzione sulla carta da filtro. 2 gocce.

Il metodo sopra descritto può essere utilizzato per valutare semplicemente la capacità antiagglomerante e di salatura del colorante e, sostanzialmente, per stabilire quale processo di tintura utilizzare.