反応性染料は明るい色と完全なクロマトグラムを備えています。簡単な施工、低コスト、優れた堅牢性で知られています。特に近年のセルロース繊維の発展に伴い、反応染料はセルロース繊維の染色において最も重要な染料となっています。

しかし、反応性染料の最も顕著な問題は、消耗率と定着率が低いことです。従来のセルロース繊維の染色工程では、反応性染料の染料の取り込みと定着率を向上させるために、大量の無機塩（塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム）を添加する必要がありました。染料の構造と色に応じて、使用される塩の量は通常 30 ～ 150 g/L です。印刷や染色の廃水中の有機化合物の処理は大きく進歩しましたが、染色工程での大量の無機塩の添加は、単純な物理的および生化学的方法では処理できません。

反応染料と無塩染料の技術研究

生態学的観点から見ると、塩分濃度の高い印刷・染色廃水の排出は、河川や湖の水質を直接変化させ、生態環境を破壊します。
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塩の高い浸透性は、川や湖の周囲の土壌の塩類化を引き起こし、作物の収量を減少させます。つまり、無機塩を多量に使用すると、分解もリサイクルもできず、同時に水質や土壌に多大な悪影響を及ぼします。これに基づいて、本稿では、無塩染色技術の最近の研究の進歩を概観し、低塩反応性染料の構造変化、グラフト技術、架橋技術について系統的に議論する。

無塩染色用反応染料

反応染料の優れた特徴は、分子構造が小さく、親水性に優れ、定着後の浮き色を洗い流しやすいことです。これは色素分子の設計における重要な革新です。しかしその分、染料の消耗率や定着率が低く、染色時に多量の塩を添加する必要があります。大量の塩分を含む廃水と染料の損失につながり、廃水処理コストが増加します。環境汚染は深刻です。一部の染料会社は、染料前駆体と反応性基のスクリーニングと改良に注目し、低塩染色用の反応染料を開発し始めました。 Ciba社が発売したCibacronLsは、異なる活性基を組み合わせた低塩染色染料の一種です。この染料の特徴は、染色に使用する塩の量が一般的な反応染料に比べて1/4〜1/2であることです。浴比の変化の影響を受けにくく、再現性が良好です。このタイプの染料は主に浸染であり、ポリエステル/綿混紡の高速 1 浴染色に分散染料と併用できます。

日本の住友商事は、Sumifux Supra シリーズ染料に適した一連の染色方法を提案しました。 LETfS染色法と呼ばれます。この方法で使用する無機塩の量は従来のプロセスのわずか 1/2 ～ 1/3 であり、浴比は 1:10 に達する可能性があります。そして、このプロセスに対応した反応染料シリーズを発売しました。この一連の染料は、モノクロロストリアジンと硫酸 B-エチルスルホンで構成されるヘテロ二反応性染料です。この染料シリーズの染色廃水中の残留染料の量は、一般的な反応染色廃水中の染料含有量の25%～30%にすぎません。テンセル繊維の染色におすすめです。染色物の定着率、洗濯性、各種堅牢度などにおいて優れた塗布性能を発揮します。

DyStar社は、主に活性基がB-ヒドロキシエチルスルホン硫酸塩である無塩染色に適したRemazolEFシリーズ染料を発売し、環境に優しい無塩染色プロセスを開始しました。無機塩の使用量は従来の1/3です。染色工程が短縮されます。さらに、このシステムは広範囲のクロマトグラムをカバーします。さまざまな三原色を組み合わせて明るい色を得ることができます。 Clariant (クラリアント) 社は、主に 4 種類の反応性染料の DrimareneHF シリーズを発売しました: DrimareneBlueHF-RL、CownHF-2RL、NavyHF-G、RedHF-G、セルロース繊維の吸尽染色および連続染色に使用され、アプリケーション性能と良好な堅牢さ。固定率は非常に高く、塩分と酒の比率が低くなります。中性定着、洗浄性良好。

新しく開発された一部の反応染料は、染料分子の体積を増やし、無機塩の量を減らすことで染料の直接性を高めることができます。たとえば、尿素基を導入すると、活性基の直接性が高まり、無機塩の量が減少します。定着率を向上させます。染料の直接性を高め、無塩染色の目的を達成するためのポリアゾ染料前駆体（トリスアゾ、テトラアゾなど）もあります。一部の染料の構造内での高い立体障害効果は、反応性染料の反応性基の反応性や染色に使用される塩の量を大きく変化させる可能性もあります。これらの立体障害効果は一般に、色素マトリックスのさまざまな位置にアルキル置換基が導入されることです。それらの基本的な構造的特徴は学者によって次のように要約されています。

活性グループ 1 SO: CH2CH: oSO3Na はベンゼン環のメタ位またはパラ位にあります。

R3 はベンゼン環のオルト位、インター位、またはパラ位にあってもよい。構造式はビニルスルホン反応性染料です。

染料上の異なる置換基または異なる置換位置は、同じ染色条件下で同じ染色値を達成できますが、それらの染色塩の量はまったく異なります。

優れた低塩反応染料には、次のような特徴が必要です。 1) 染色に使用する塩の量が大幅に削減されています。 ２）低浴比染浴での染色、染浴安定性。 3) 洗浄性に優れています。後処理時間を短縮します。 4) 再現性に優れています。染料の改良に関しては、前述の染料マトリックス構造の改良と活性基の合理的な組み合わせに加えて、塩を添加しなくても染色できる、いわゆるカチオン反応性染料を合成した人もいます。たとえば、次の構造のカチオン性反応性染料:

上の式から、発色体がモノクロロトリアジンの活性基に結合していることがわかります。ピリジン第四級アンモニウム基も s-トリアジン環に結合します。染料は正に帯電しており、第 4 級アンモニウム基は水溶性基です。染料分子と繊維の間には電荷による反発がないばかりでなく、プラスとマイナスの電荷の引き合いも存在しないため、染料は繊維表面に近づきやすく、染色された繊維に吸着しやすくなります。染色液中に電解質が存在すると、染色促進効果が得られないだけでなく、染料と繊維の間の引力も弱まるため、この種の染料染色では電解質を添加せずに無塩染色を行うことができます。染色プロセスは通常の反応染料と同様です。モノクロロトリアジン反応性染料の場合は、依然として炭酸ナトリウムが定着剤として添加されています。定着温度は85℃程度です。色素取り込み率は 90% ～ 94%、定着率は 80% ～ 90% に達します。耐光堅牢度、洗濯堅牢度に優れています。同様のカチオン反応性染料も、活性基としてモノフルオロ-s-トリアジンを使用することを報告しています。モノフルオロ-s-トリアジンの活性は、モノクロロ-s-トリアジンの活性よりも高い。

これらの染料は綿/アクリル混合物でも染色できますが、染料の他の特性 (レベリングや相溶性など) についてはさらに研究する必要があります。しかし、これはセルロース繊維に無塩染色を行う新しい方法を提供します。