Einflussfaktoren auf die Aufnahmegeschwindigkeit kationischer Farbstoffe

Kationische Farbstoffe haben eine hohe Affinität zu Acrylfasern und aufgrund der schnellen Absorption und langsamen Diffusion während des Färbens kann es leicht zu ungleichmäßiger Färbung kommen. Wenn eine ungleichmäßige Färbung auftritt, ist es schwierig, diese durch eine Verlängerung der Färbezeit zu korrigieren. Beim Färben mit kationischen Farbstoffen sollte die Färbegeschwindigkeit entsprechend reduziert werden, um ein gleichmäßiges Färbeergebnis zu erzielen. Zusätzlich zu den Arten von Acrylfasern beeinflussen folgende Faktoren die Färberate kationischer Farbstoffe:

1. Temperatur

Die Temperatur ist ein wichtiger Faktor bei der Steuerung der Nivellierung. Wenn Acrylfasern mit kationischen Farbstoffen gefärbt werden, werden sie selten unter 75 °C gefärbt. Wenn die Färbetemperatur die Glasübergangstemperatur der Faser (75–85 °C) erreicht, steigt die Farbstoffaufnahmerate schnell an. Wenn die Färbetemperatur die Glasübergangstemperatur der Faser erreicht, sollte daher die Temperatur langsam erhöht werden, im Allgemeinen alle 2 bis 4 Minuten um 1 °C. Es kann zum Färben auch eine Zeit lang bei 85–90 °C gehalten werden und dann weiter zum Sieden erhitzt werden.

2. pH-Wert des Färbebades

Die Zugabe von Säure zum Färbebad kann die Dissoziation saurer Gruppen in der Acrylfaser hemmen, die Anzahl anionischer Gruppen auf der Faser verringern, die Coulomb-Anziehung zwischen Farbstoff und Faser verringern und die Färbegeschwindigkeit verringern. Der Einfluss des pH-Werts auf die Färbegeschwindigkeit ist bei Acrylfasern, die Carbonsäuregruppen enthalten, signifikanter, und die Färbegeschwindigkeit von Acrylfasern, die Sulfonsäuregruppen enthalten, wird weniger durch den pH-Wert des Färbebads beeinflusst. Der pH-Wert des Färbebades sollte während des Färbens angemessen kontrolliert werden. Kationische Farbstoffe sind im Allgemeinen nicht alkalibeständig und der optimale pH-Wert zum Färben liegt im Allgemeinen bei 4–4,5. Beim Färben dunkler Farben kann der pH-Wert des Färbebades höher sein, beim Färben heller Farben sollte bei einem niedrigeren pH-Wert gearbeitet werden. Der pH-Wert des Färbebades wird im Allgemeinen mit Essigsäure eingestellt. Essigsäure kann nicht nur den pH-Wert des Färbebades senken, sondern auch die Löslichkeit des Farbstoffs verbessern. Durch gleichzeitige Zugabe von Natriumacetat zum Färbebad kann der pH-Wert des Färbebades im erforderlichen Bereich stabilisiert werden.

3. Elektrolyt

Die Zugabe von Elektrolyten wie Natriumsulfat, Kochsalz usw. zum Färbebad kann die Färbegeschwindigkeit verringern kationische Farbstoffe und wirken langsam färbend. Der Elektrolyt hat keine offensichtliche verlangsamende Wirkung auf Farbstoffe mit einem K-Wert von 1 bis 1,5 und hat eine verlangsamende Wirkung auf Farbstoffe mit einem K-Wert von 3 bis 5. Die langsame Färbewirkung des Elektrolyten nimmt mit steigender Färbetemperatur ab. Beim Färben heller Farben kann die Elektrolytmenge höher sein, etwa 5 bis 10 % (owf), und beim Färben dunkler Farben kann darauf verzichtet werden.

4. Retarder

In Beim kationischen Färben wird häufig ein Verzögerer zugesetzt, um die Färbegeschwindigkeit zu verringern und einen gleichmäßigen Färbeeffekt zu erzielen. Zu den kationischen Farbstoffverzögerern gehören kationische Verzögerer und anionische Verzögerer.

Der kationische Verzögerer ist der am häufigsten verwendete Verzögerer kationische Farbstoffe , von denen die meisten kationische Tenside sind, wie z. B. Tensid 1227 (Verlaufsmittel TAN), Tensid 1631 (Verlaufsmittel IV). Kationische Verzögerer haben eine Affinität zu Acrylfasern. Bei kationischen Verzögerern mit kleinen Molekülen und geringer Affinität zu Fasern besetzen sie aufgrund der schnellen Diffusionsgeschwindigkeit beim Färben zunächst den Farbstoffsitz auf der Faser. Nachdem das Farbstoffkation in die Faser gelangt ist, ist die Affinität zwischen dem Verzögerer und der Faser geringer als die zwischen Farbstoff und Faser. Die Affinität des Farbstoffs wird nach und nach durch den Farbstoff ersetzt, wodurch die Färberate verringert wird. Die Menge dieses Verzögerers sollte nicht zu groß sein, da sich sonst die Färbung im späteren Färbestadium konzentriert, was zu einer ungleichmäßigen Färbung führt. Bei kationischen Farbstoffverzögerungsmitteln mit komplexer Molekülstruktur und größerer Affinität zu Fasern können sie beim Färben mit kationischen Farbstoffen konkurrieren, wodurch die Farbstoffaufnahmerate kationischer Farbstoffe verringert wird. Da kationische Verzögerer jedoch eine bestimmte Färbeposition in der Faser einnehmen, wird dadurch der Prozentsatz der kationischen Farbstoffaufnahme verringert. Je höher die Menge dieses kationischen Verzögerers ist, desto größer ist die Verzögerungswirkung, aber die Farbe des gefärbten Materials wird heller.

Die Menge des kationischen Verzögerers hängt von der Art und Konzentration des verwendeten Farbstoffs ab. Bei Farbstoffen mit niedrigem K-Wert oder zum Färben heller Farben ist die Menge an kationischem Verzögerer höher. Bei Farbstoffen mit größeren K-Werten oder zum Färben dunkler Farben ist die Menge an Verzögerer geringer. Auch kationische Farbstoffverzögerer haben Sättigungswerte für Acrylfasern und es besteht ein Problem der Kompatibilität mit kationischen Farbstoffen. Kationische Farbstoffe mit höherer Affinität sollten zusammen mit kationischen Farbstoffen mit höherer Affinität verwendet werden. In der Färbevorschrift sollte die Summe aus kationischem Verzögerer und kationischem Farbstoff den Färbesättigungswert der Faser nicht überschreiten.

Zusätzlich zu den oben genannten kationischen Verzögerern gibt es eine weitere Art von kationischen Verzögerern, nämlich polymere kationische Verzögerer, wie z. B. Verzögerer A. Diese Art von Verzögerer hat ein großes Molekül mit einem Polymerisationsgrad von mehreren Hundert. Jedes Makromolekül enthält mehrere hundert kationische Gruppen. Es kann nicht in die Faser eindringen und kann nur die Oberfläche der Faser bedecken, wodurch die Coulomb-Anziehung zwischen dem kationischen Farbstoff und der Acrylfaser stark erhöht wird. Reduzieren und dadurch die Farbstoffaufnahmerate verringern. Diese Art von Verzögerer hat eine stärkere Verzögerungsfähigkeit als kationische Tenside, besetzt nicht den Farbstoffsitz in der Faser und hat keinen Einfluss auf den Farbstoffsättigungswert von Acrylfasern.

Die meisten anionischen Verzögerer sind negativ geladene aromatische Kohlenwasserstoffsulfonate, die mit kombiniert werden können kationische Farbstoffe zu einem Komplex mit geringer Löslichkeit und werden mithilfe der dispergierenden Wirkung nichtionischer Zusätze im Färbebad suspendiert. Der resultierende Komplex beeinflusst die Faser. Die Affinität ist geringer. Nach Zugabe von anionischem, langsam färbendem Vitex zum Färbebad wird die Farbstoffaufnahmerate aufgrund der Verringerung der Konzentration an freien Farbstoffkationen verlangsamt. Mit zunehmender Färbetemperatur zersetzt sich der Komplex allmählich und setzt freie Farbstoffkationen frei, so dass die Färbegeschwindigkeit allmählich erhöht wird, um das Ziel des Egalisierens zu erreichen. Aufgrund der geringen Löslichkeit der Verbindung ist es zur Vermeidung von Ausfällungen erforderlich, neben einem anionischen Verzögerer auch ein nichtionisches Tensid zuzusetzen. Durch die Verwendung eines anionischen Verzögerers kann die prozentuale Farbstoffaufnahme deutlicher reduziert werden als durch den Einsatz eines kationischen Verzögerers.

Nach Verwendung eines anionischen Verzögerers kationische Farbstoffe und anionische Farbstoffe können im selben Bad gefärbt werden, wodurch Bedingungen für das Einbad-Färben von Acrylfaser-Mischgeweben mit kationischen Farbstoffen/Säurefarbstoffen und kationischen Farbstoffen/Reaktivfarbstoffen geschaffen werden.