Ausführliche Einführung zu Direktfarbstoffen

Direktfarbstoffe sind Farbstoffe, die ohne Beizmittel in Medien mit neutraler und schwacher Bindungsphase erhitzt und gekocht werden können. Direktfarbstoffe werden durch die Wasserstoffbrückenbindung der Van-der-Waals-Kräfte zwischen dem Direktfarbstoff und der Baumwollfaser gebildet. Wird hauptsächlich in der Faser-, Seiden-, Baumwollspinn-, Leder- und anderen Industriezweigen verwendet, aber auch in der Papierherstellung und anderen Industriezweigen. Direktfarbstoffe lassen sich nach ihrer Struktur in Azo- und Stilbentypen einteilen. Entsprechend der Anwendungsklassifizierung gibt es hauptsächlich gewöhnliche Direktfarbstoffe, direkte lichtechte Farbstoffe und direkte Azofarbstoffe.

Färbeprinzip

Direktfarbstoffe verfügen über wasserlösliche Gruppen wie Sulfonsäuregruppen (-SO3H) oder Carboxylgruppen (-COOH), die in einer linearen Molekülstruktur angeordnet sind. Die aromatische Ringstruktur liegt in der gleichen Ebene, daher hat der Direktfarbstoff eine größere Affinität zu Cellulosefasern. Es kann direkt in einem neutralen Medium gefärbt werden. Solange der Farbstoff in trockenem Wasser gelöst ist, kann er gefärbt werden. Der Farbstoff wird von der Faser bis zur Oberfläche in der Lösung absorbiert und diffundiert dann kontinuierlich in den amorphen Bereich der Faser, wobei eine Wasserstoffbindung und eine Kombination der Van-der-Waals-Kräfte mit dem Fasermakromolekül gebildet werden. Zu den abgeleiteten Farbstoffen gehören direkte lichtechte Farbstoffe und direkte Kupfersalzfarbstoffe.

Farbstoffeigenschaften

Direktfarbstoffe enthalten wasserlösliche Gruppen wie -SO3Na und -COONa, und ihre Löslichkeit nimmt mit steigender Temperatur deutlich zu. Bei Direktfarbstoffen mit schlechter Löslichkeit kann Soda hinzugefügt werden, um die Löslichkeit zu verbessern. Direktfarbstoffe sind gegenüber hartem Wasser nicht beständig und die meisten von ihnen können sich mit Calcium- und Magnesiumionen verbinden, um Unlöslichkeit zu erzeugen.

Verfahren zur Herstellung von Direktfarbstoffen

Niederschlag verursacht Flecken auf gefärbten Stoffen, daher müssen Direktfarbstoffe in weichem Wasser gelöst werden. Weist das Färbewasser bei der Herstellung eine hohe Härte auf, kann Soda oder Natriumhexametaphosphat zugesetzt werden, was die Auflösung des Farbstoffs begünstigt und eine Enthärtung des Wassers bewirkt.

Direktfarbstoffe wirken direkter auf Zellulosefasern als andere Farbstoffe. Dies ist hauptsächlich auf das große Molekulargewicht der Direktfarbstoffe, die lineare Molekülstruktur, die gute Symmetrie, das lange Konjugatsystem, die gute Koplanarität und die großen Van-der-Waals-Kräfte zwischen Farbstoff- und Fasermolekülen zurückzuführen. Gleichzeitig enthält das Direktfarbstoffmolekül Aminogruppen, Hydroxylgruppen, Azogruppen und andere Gruppen, die Wasserstoffbrückenbindungen mit den Hydroxylgruppen in Zellulosefasern und den Hydroxylgruppen und Aminogruppen in Proteinfasern bilden können, um die Direktheit des Farbstoffs weiter zu verbessern.

Wann Direktfarbstoffe werden zum Färben von Zellulosefasern verwendet, Salz spielt eine Rolle bei der Färbeförderung. Der farbstofffördernde Mechanismus besteht darin, dass der Direktfarbstoff in das Farbstoffanion dissoziiert und die Cellulosefaser färbt. Auch im Wasser ist die Zellulosefaser negativ geladen. Zwischen Farbstoff und Faser kommt es zu einer Ladungsabstoßung. Die Zugabe von Salz zur Färbelösung kann die Ladung verringern. Abstoßung, Erhöhung der Färberate und des Färbeprozentsatzes. Verschiedene Direktfarbstoffsalze haben unterschiedliche Beschleunigungswirkungen. Das Salz wirkt direkt auf Farbstoffe mit mehr Sulfonsäuregruppen im Molekül, das Salz hat eine erhebliche färbefördernde Wirkung und das Salz sollte in Chargen zugegeben werden, um eine gleichmäßige Färbung des Farbstoffs zu gewährleisten. Direktfarbstoffe mit einem geringen Färbeanteil erfordern mehr Salz, und die spezifische Dosierung kann je nach Farbstofftyp und Färbetiefe bestimmt werden. Bei hellen Produkten mit hohem Färbebedarf sollte die Salzmenge entsprechend reduziert werden, um lokale ungleichmäßige Färbe- und Fleckenfehler zu vermeiden.

Temperatureinfluss

Der Einfluss der Temperatur auf die Färbeleistung verschiedener Farbstoffe ist unterschiedlich. Für Direktfarbstoffe mit hoher Färberate und guten Diffusionseigenschaften. Die dunkelste Farbe wird bei 60–70 °C erhalten, die Färberate nimmt jedoch über 90 °C ab. Wenn diese Art von Farbstoff gefärbt wird, beträgt die Färbetemperatur 80–90 °C, um die Färbezeit zu verkürzen. Nach längerem Färben nimmt die Temperatur der Färbeflotte allmählich ab und der Farbstoff in der Färbeflotte färbt die Faser weiter, um den Prozentsatz der Farbstoffaufnahme zu erhöhen. Bei Direktfarbstoffen mit hohem Aggregationsgrad, langsamer Färbegeschwindigkeit und schlechter Diffusionsleistung kann eine Erhöhung der Temperatur die Diffusion des Farbstoffs beschleunigen, die Färbegeschwindigkeit erhöhen, die Erschöpfung des Farbstoffs in der Färbeflotte fördern und den Färbeprozentsatz erhöhen. Während der regulären Färbezeit wird die Temperatur, bei der der höchste Prozentsatz an Farbstoffaufnahme erreicht wird, als höchste Farbstoffaufnahmetemperatur bezeichnet. Entsprechend der Differenz der höchsten Färbetemperatur werden Direktfarbstoffe häufig in Niedertemperaturfarbstoffe mit der höchsten Färbetemperatur unter 70 °C, Mitteltemperaturfarbstoffe mit der höchsten Färbetemperatur von 70–80 °C und solche mit der höchsten Färbetemperatur von 90–100 °C unterteilt. Hochtemperatur-Farbstoffe. In der Produktionspraxis werden Strickstoffe aus Baumwolle und Viskosefasern normalerweise bei etwa 95 °C gefärbt, während die Färbetemperatur von Seidenstrickstoffen relativ niedrig ist, da eine zu hohe Temperatur den Glanz der Faser beeinträchtigt und die beste Färbetemperatur bei 60–90 °C liegt. Eine entsprechende Senkung der Färbetemperatur und eine Verlängerung der Färbezeit wirken sich positiv auf die Produktion aus.