Процессы крашения прямыми красителями волокнистых материалов тесно связаны с индивидуальными свойствами молекул красителей, определяемыми их химическим строением, состоянием красителей в растворе (красильной ванне), температурой и временем крашения, концентрацией красителя, электролита и другими составными частями красильной ванны, а также состоянием и поведением в красильной ванне волокнистого материала. Красители названы прямыми, или субстантивными, в связи с их способностью непосредственно окрашивать волокнистые материалы.

Состояние прямых красителей в растворе зависит от множества факторов: температуры, концентрации красителя, электролита, добавок ПАВ и ТВВ, рН раствора и др. Прямые красители при растворении в воде диссоциируют на ионы. Предельная растворимость их в воде достигает 15—30 г/л, они склонны к образованию агрегатов — коллоидных частиц, распадающихся при повышении температуры. Растворимость прямых красителей в значительной степени зависит от их химической природы. Растворы эти представляют собой сложные системы.

При растворении технических выпускных форм прямых красителей в водных растворах находятся высокомолекулярные окрашенные анионы (/?_KpSOi~), молекулы красителей в недиссо-циированной форме (/?_KpS0₃Na), низкомолекулярные ионы электролитов Na+ Н⁺, ОН-, С1-, SO²-, —S—²— и др.) и в отдельных случаях ПАВ и ТВВ различных типов. Присутствие электролитов снижает растворимость красителей. Величина частиц красителей в водном растворе различна, так как разные красители имеют разную степень ассоциации (чаще 10—100 молекул), радиус частиц достигает 10—50 А, в то время как размер пор у набухшей в воде целлюлозы по радиусу составляет 20—30 А, т. е. если в растворе имеются частицы красителя с радиусом большим, чем размеры пор волокна, то адсорбция их целлюлозой замедляется.

В кислых растворах и в присутствии нейтральных электролитов резко увеличивается фактор ассоциации молекул красителя и снижается растворимость в связи с подавлением» диссоциации молекул красителя и устранением фактора электроотрицательности частиц красителя. Избыток электролита не нужен и даже вреден, так как при этом идет процесс агрегирования частиц красителя. В жесткой воде и в воде, содержащей соли кальция, магния, железа и других тяжелых и щелочноземельных металлов, прямые красители образуют липкие нерастворимые осадки. В этой связи для повышения растворимости прямых красителей в раствор добавляют фосфаты натрия, а крашение целлюлозных волокон большинством прямых красителей ведут в слабощелочной среде, обеспечивающей повышение растворимости их в воде. Для повышения растворимости прямых красителей рекомендуются добавки органических гидрофильных растворителей (моно- или диэтаноламина). При этом их влияние сказывается положительно и на диффузии красителей в волокне.

Процесс крашения целлюлозных волокон прямыми красителями связан с различными факторами: температурой, модулем красильной ванны и концентрацией красителя в ванне, введением нейтральных электролитов, изменением рН, применением вспомогательных веществ, вариацией длительности обработки. Совершенствование и интенсификация процессов крашения приводят к использованию неводных сред для крашения, предварительной активации волокнистых материалов перед крашением, изменением физической структуры волокон во время крашения и др.

Группы прямых красителей

Изучение влияния разнообразия химической структуры прямых красителей на их техническую характеристику — выбираемость из ванны на волокно — привело к делению их на три группы:

I группа — красители с низкой выбираемостью — за 1 ч из раствора выбирается до 50 % красителя;

II группа — красители со средней выбираемостью — до 50—80 % красителя;

III группа — красители с высокой выбираемостью — более 80 % красителя.

Различия в поведении красителей при крашении наиболее четко проявляются при исследовании кинетики поглощения их волокном в различных режимах, при этом отчетливо наблюдается разница в действии на процесс крашения температуры, концентрации электролита, гидрофильных органических растворителей, выравнивателей и других ТВВ. Вот почему при наличии явных общих принципиальных положений по применению прямых и других красителей в крашении целлюлозных материалов режим и рецептура крашения индивидуальными марками красителей имеют не только свои особенности, но и отступления от общих правил и положений.

Модуль ванны при крашении играет вполне определенную роль. Так, при одинаковом количестве красителя, взятого для крашения по отношению к массе окрашиваемой ткани, но при равном модуле ванны получаются окраски разной интенсивности. Чем выше модуль ванны, тем светлее получается окраска. Модуль ванны обычно различен и изменяется в зависимости от оборудования и способа крашения: на роликовых красильных аппаратах 3—6, на проходных аппаратах и плюсовках 6—12, на жгутовых красильных барках 20—30.