反応染料は水への溶解性が非常に優れています。反応染料は主に染料分子のスルホン酸基によって水に溶解します。ビニルスルホン基を含む中温反応染料の場合、スルホン酸基に加えて、β-エチルスルホニル硫酸基も非常に優れた溶解性を示します。

水溶液中では、スルホン酸基とエチルスルホン硫酸基上のナトリウムイオンが水和反応を起こし、染料は陰イオンを形成して水に溶解します。反応染料の染色性は、染色する染料の陰イオンの種類に依存します。

反応染料の溶解度は100 g/L以上ですが、ほとんどの染料は200～400 g/L、中には450 g/Lに達するものもあります。しかし、染色工程において、様々な原因により染料の溶解度が低下し、場合によっては完全に溶解しなくなることがあります。染料の溶解度が低下すると、粒子間の大きな電荷反発により、染料の一部が単一の自由陰イオンから粒子へと変化します。粒子同士が引き合い、凝集体を形成します。このような凝集は、まず染料粒子を凝集体に集め、次に凝集体へと変化し、最終的にフロックへと変化します。フロックは一種のゆるい集合体ですが、プラスとマイナスの電荷によって周囲に形成される電気二重層のため、一般に、染色液が循環する際のせん断力によってフロックが分解されにくく、布地に沈殿しやすく、表面が染色されたり汚れたりします。

染料がこのような凝集を起こすと、染色堅牢度が著しく低下するだけでなく、程度の差はあれ、シミ、汚れ、汚れが発生します。染料によっては、凝集が染料溶液のせん断力によってさらに加速され、脱水と塩析を引き起こします。塩析が起こると、染色された色は極端に薄くなったり、染色されなかったり、たとえ染色されたとしても、深刻な色ムラや汚れが発生します。

染料凝集の原因

主な原因は電解質です。染色工程において、主な電解質は染色促進剤（ナトリウム塩および塩）です。染色促進剤はナトリウムイオンを含み、染料分子中のナトリウムイオン当量は染色促進剤のナトリウムイオン当量よりもはるかに低いです。通常の染色工程における染色促進剤の通常の濃度であるナトリウムイオン当量は、染色浴中の染料の溶解度に大きな影響を与えません。

しかし、染色促進剤の量が増えると、溶液中のナトリウムイオン濃度もそれに応じて増加します。過剰なナトリウムイオンは、染料分子の溶解基上のナトリウムイオンのイオン化を阻害し、それによって染料の溶解度を低下させます。200 g / Lを超えると、ほとんどの染料は凝集度が異なります。染色促進剤の濃度が250 g / Lを超えると、凝集度が激しくなり、最初に凝集体を形成し、次に染料溶液中に凝集します。凝集体と綿状凝集体は急速に形成され、溶解度の低い染料の中には部分的に塩析したり、脱水したりするものもあります。異なる分子構造を持つ染料は、抗凝集性と耐塩性に異なります。溶解度が低いほど、抗凝集性と耐塩性は高くなります。分析性能は低下します。

染料の溶解性は、主に染料分子中のスルホン酸基の数とβ-エチルスルホン硫酸塩の数によって決まります。同時に、染料分子の親水性が大きいほど溶解性は高く、親水性が低いほど溶解性は低くなります。（例えば、アゾ構造の染料は複素環構造の染料よりも親水性が高いです。）また、染料の分子構造が大きいほど溶解性は低く、分子構造が小さいほど溶解性は高くなります。

反応染料の溶解性
大まかに4つのカテゴリーに分けられます。

クラスA、ジエチルスルホン硫酸塩（すなわちビニルスルホン）と3つの反応基（モノクロロトリアジン+ジビニルスルホン）を含む染料は、最も溶解度が高く、例えば、元青B、ネイビーGG、ネイビーRGB、ゴールデン：RNL、および元青B、EDタイプ、チバスタイプなどの3つの反応基染料を混合して作られたすべての反応性ブラックなどです。これらの染料の溶解度は、ほとんどが約400g / Lです。

B類、ヘテロ二反応性基（モノクロロトリアジン+ビニルスルホン）を含む染料、例えば黄色3RS、赤色3BS、赤色6B、赤色GWF、RR三原色、RGB三原色など。溶解度は200～300グラムを基準としています。メタエステルの溶解度はパラエステルよりも高いです。

タイプC：ヘテロ二反応性基でもあるネイビーブルー：BF、ネイビーブルー3GF、ダークブルー2GFN、レッドRBN、レッドF2Bなど、スルホン酸基が少ないか分子量が大きいため、溶解度も低く、わずか100〜200g / Lです。 クラスD：モノビニルスルホン基とヘテロ環構造を持つ染料で、溶解度が最も低く、ブリリアントブルーKN-R、ターコイズブルーG、ブライトイエロー4GL、バイオレット5R、ブルーBRF、ブリリアントオレンジF2R、ブリリアントレッドF2Gなどです。 このタイプの染料の溶解度は約100g / Lしかありません。 このタイプの染料は電解質に対して特に敏感です。 このタイプの染料が凝集すると、凝集プロセスを経る必要がなく、直接塩析します。

通常の染色工程では、染色促進剤の最大使用量は80g/Lです。このような高濃度の染色促進剤が必要なのは、濃い色の染色のみです。染色浴中の染料濃度が10g/L未満であれば、ほとんどの反応染料はこの濃度でも良好な溶解性を示し、凝集しません。しかし、問題は染色槽にあります。通常の染色工程では、まず染料を添加し、染色浴中で染料が均一になるまで十分に希釈された後に染色促進剤を添加します。染色促進剤は、基本的に染色槽内での溶解プロセスを完了させます。

以下の手順に従って操作してください

仮定：染色濃度5％、浴比1：10、布地重量350Kg（二重管液流）、水位3.5T、硫酸ナトリウム60g/リットル、硫酸ナトリウム総量200Kg（50Kg/包、計4包）（原料タンクの容量は通常約450リットルです）。硫酸ナトリウムを溶解する過程で、染色槽の還流液がよく使用されます。還流液には、前に加えた染料が含まれています。通常、300Lの還流液をまず原料タンクに入れ、次に硫酸ナトリウム2包（100kg）を注ぎます。

問題は、ほとんどの染料がこの硫酸ナトリウム濃度では、程度の差はあれ凝集してしまうことです。中でもC型染料は凝集が著しく、D型染料は凝集するだけでなく、塩析さえ起こしてしまいます。一般的な作業者は、原料槽内の硫酸ナトリウム溶液を主循環ポンプを通して染料槽にゆっくりと補充する手順に従いますが、300リットルの硫酸ナトリウム溶液中の染料はフロックを形成し、塩析さえ起こしてしまいます。

原料槽の溶液をすべて染色槽に注ぎ込むと、槽壁と底に油っぽい染料粒子の層ができているのがはっきりと分かります。これらの染料粒子を削り取ってきれいな水に入れても、通常は難しいです。再度溶解してください。実際、染色槽に入った300リットルの溶液はすべてこのような状態です。

2パックの円明粉も同じように溶解して染色槽に補充することを忘れないでください。こうすると、シミ、汚れ、シミが発生し、たとえ明らかな凝集や塩析がなくても、表面染色によって染色堅牢度が著しく低下します。溶解度の高いA級およびB級染料では、染料の凝集も発生します。これらの染料はまだ凝集を形成していませんが、少なくとも一部の染料はすでに凝集体を形成しています。

これらの凝集体は繊維に浸透しにくい。綿繊維の非晶質領域は、モノイオン染料の浸透と拡散のみを可能にするためである。凝集体は繊維の非晶質領域に入り込むことができず、繊維表面に吸着するのみである。染色堅牢度も著しく低下し、ひどい場合には色移りやシミが発生する。

反応染料の溶解度はアルカリ剤と関係がある

アルカリ剤を添加すると、反応性染料のβ-エチルスルホン硫酸塩は脱離反応を起こし、本来のビニルスルホンへと変化します。このビニルスルホンは遺伝子に対して非常に溶解性が高いです。脱離反応に必要なアルカリ剤はごく少量（多くの場合、プロセス使用量の1/10未満）であるため、添加するアルカリ剤の量が多いほど、反応を阻害する染料の量が増えます。脱離反応が起こると、染料の溶解性も低下します。

同じアルカリ剤も強電解質であり、ナトリウムイオンを含有しています。そのため、アルカリ剤の濃度が高すぎると、ビニルスルホンを形成した染料も凝集したり、塩析したりします。同じ問題は材料タンクでも発生します。アルカリ剤（ソーダ灰を例に挙げる）が溶解しているときに、還流溶液を使用すると、このとき、還流液にはすでに染色促進剤と染料が通常のプロセス濃度で含まれています。染料の一部は繊維に消耗している可能性がありますが、残りの染料の少なくとも40％以上は染色液に含まれています。運転中にソーダ灰を1パック注ぎ、タンク内のソーダ灰の濃度が80 g / Lを超えたとします。このとき、還流液中の染色促進剤が80 g / Lであっても、タンク内の染料も凝縮します。 C染料とD染料は塩析を起こす可能性があり、特にD染料はソーダ灰濃度が20g/lまで低下しても局所的な塩析が起こります。中でも、ブリリアントブルーKN.R、ターコイズブルーG、スーパーバイザーBRFは最も感受性が高いです。

染料の凝集や塩析は、染料が完全に加水分解されたことを意味するものではありません。染色促進剤による凝集や塩析であれば、再溶解さえできれば染色可能です。しかし、再溶解させるには、十分な量の染色助剤（例えば尿素20g/L以上）を添加し、十分に撹拌しながら90℃以上に昇温する必要があります。実際の工程では、明らかに非常に困難です。
溶解度の低いC染料とD染料、およびA染料とB染料を濃く濃い色に染める場合は、染料が槽内で凝集したり塩析したりするのを防ぐため、転写染色という方法を用いる必要があります。

プロセス操作と分析

1. 染色槽に染料促進剤を戻し、槽内で加熱（60～80℃）して溶解します。真水には染料が含まれていないため、染料促進剤は生地との親和性がありません。溶解した染料促進剤は、できるだけ早く染色槽に投入してください。

2. 塩水を5分間循環させた後、染色促進剤はほぼ完全に均一になり、その後、あらかじめ溶解しておいた染色溶液を加えます。染色溶液は還流液で希釈する必要があります。還流液中の染色促進剤の濃度はわずか80グラム/Lであるため、染料は凝集しません。同時に、染料は（比較的低濃度の）染色促進剤の影響を受けないため、染色の問題は発生しません。このとき、染色液を染色槽に充填する時間を制御する必要はなく、通常10～15分で完了します。

3. アルカリ剤は、特にC染料とD染料の場合、可能な限り水和させる必要があります。これらの染料は染色促進剤の存在下ではアルカリ剤に非常に敏感であるため、アルカリ剤の溶解度は比較的高いです（ソーダ灰の60℃における溶解度は450g/Lです）。アルカリ剤を溶解するために必要な浄水は多量である必要はありませんが、アルカリ溶液の添加速度はプロセス要件に応じて調整する必要があり、一般的には段階的に添加する方がよいでしょう。

4. カテゴリーAのジビニルスルホン染料は、60℃でアルカリ剤に特に敏感であるため、反応速度が比較的速くなります。色の急激な固着や色ムラを防ぐため、低温でアルカリ剤を1/4量前添加することができます。

転写染色工程では、アルカリ剤の供給速度を制御するだけで済みます。転写染色工程は、加熱法だけでなく、恒温法にも適用できます。恒温法は染料の溶解度を高め、染料の拡散浸透を促進できます。繊維の非晶質部の60℃における膨潤速度は、30℃におけるそれの約2倍です。そのため、恒温法はチーズやかせ糸に適しています。経糸には、ジグ染色などの低液比染色法があり、高い浸透拡散性、または比較的高い染料濃度が求められます。

現在市販されている硫酸ナトリウムは、比較的アルカリ性が高く、pH値が9～10に達する場合があることに注意してください。これは非常に危険です。純粋な硫酸ナトリウムと純粋な食塩を比較すると、食塩の方が染料の凝集に対して硫酸ナトリウムよりも影響が大きいことがわかります。これは、食塩に含まれるナトリウムイオン当量が、同じ重量の硫酸ナトリウムよりも高いためです。

染料の凝集は水質と密接に関係しています。一般的に、カルシウムイオンやマグネシウムイオンは150ppm以下であれば、染料の凝集に大きな影響を与えません。しかし、水中の鉄（III）イオンやアルミニウムイオンなどの重金属イオン、特に藻類微生物は、染料の凝集を促進します。例えば、水中の鉄（III）イオン濃度が20ppmを超えると、染料の抗凝集力が著しく低下し、藻類の影響がより深刻になります。

染料凝集防止および塩析耐性試験済み：

測定法1：染料0.5g、硫酸ナトリウムまたは塩25gを秤量し、精製水100mlに25℃で約5分間溶解する。点滴管を用いて溶液を吸引し、ろ紙上の同じ位置に2滴連続して滴下する。

測定2：染料0.5g、硫酸ナトリウムまたは塩8g、ソーダ灰8gを秤量し、精製水100mlに約25℃で約5分間溶解する。スポイトを用いてろ紙上の溶液を連続的に吸引する。2滴。

上記の方法により、染料の抗凝集性と塩析能力を簡便に判断することができ、基本的にどの染色工程を使用すべきかを判断することができます。