रिएक्टिव डाई पानी में बहुत अच्छी तरह घुल जाती हैं। रिएक्टिव डाई मुख्य रूप से डाई अणु पर मौजूद सल्फोनिक एसिड समूह के कारण पानी में घुलती हैं। विनाइलसल्फोन समूह वाली मध्यम तापमान पर काम करने वाली रिएक्टिव डाई में, सल्फोनिक एसिड समूह के अलावा, β-एथिलसल्फोनील सल्फेट भी एक बहुत अच्छा घुलने वाला समूह होता है।

जलीय विलयन में, सल्फोनिक अम्ल समूह और -एथिलसल्फोन सल्फेट समूह पर मौजूद सोडियम आयन जलयोजन अभिक्रिया से गुजरते हैं, जिससे डाई आयन बनाती है और पानी में घुल जाती है। प्रतिक्रियाशील डाई की रंगाई फाइबर पर रंगने के लिए डाई के आयन पर निर्भर करती है।

रिएक्टिव रंगों की घुलनशीलता 100 ग्राम/लीटर से अधिक होती है, अधिकांश रंगों की घुलनशीलता 200-400 ग्राम/लीटर होती है, और कुछ रंगों की घुलनशीलता 450 ग्राम/लीटर तक भी पहुँच सकती है। हालाँकि, रंगाई प्रक्रिया के दौरान, विभिन्न कारणों से रंग की घुलनशीलता कम हो जाती है (या पूरी तरह से अघुलनशील भी हो सकती है)। घुलनशीलता कम होने पर, कणों के बीच अत्यधिक आवेश प्रतिकर्षण के कारण, रंग का कुछ भाग एकल मुक्त आयन से कणों में परिवर्तित हो जाता है। इस कमी के कारण, कण एक दूसरे को आकर्षित करते हैं जिससे समूहीकरण होता है। इस प्रकार के समूहीकरण में पहले रंग के कण एकत्रित होकर समूह बनाते हैं, फिर वे गुच्छों में परिवर्तित हो जाते हैं, और अंत में गुच्छों में बदल जाते हैं। यद्यपि ये कण एक प्रकार की ढीली संरचना होते हैं, लेकिन धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों द्वारा निर्मित इनके चारों ओर की विद्युत दोहरी परत के कारण, जब रंग का घोल प्रवाहित होता है तो कतरनी बल द्वारा इन्हें विघटित करना आमतौर पर कठिन होता है, और ये कण कपड़े पर आसानी से अवक्षेपित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सतह पर रंगाई या दाग लग जाते हैं।

एक बार जब डाई में इस प्रकार का जमाव हो जाता है, तो रंग की स्थिरता काफी कम हो जाती है, और साथ ही इससे अलग-अलग प्रकार के दाग और धब्बे पड़ जाते हैं। कुछ डाइज़ के मामले में, डाई के घोल के कतरन बल के कारण जमाव की प्रक्रिया और तेज़ हो जाती है, जिससे निर्जलीकरण और लवणीकरण होता है। लवणीकरण होने पर, रंग बहुत हल्का हो जाता है, या रंगा हुआ भी नहीं दिखता, और अगर रंगा भी है, तो गंभीर दाग और धब्बे पड़ जाते हैं।

रंगों के एकत्रीकरण के कारण

इसका मुख्य कारण इलेक्ट्रोलाइट है। रंगाई प्रक्रिया में, मुख्य इलेक्ट्रोलाइट डाई एक्सीलरेटर (सोडियम लवण और नमक) होता है। डाई एक्सीलरेटर में सोडियम आयन होते हैं, और डाई के अणु में सोडियम आयनों की समतुल्य संख्या डाई एक्सीलरेटर की तुलना में बहुत कम होती है। सोडियम आयनों की समतुल्य संख्या के कारण, सामान्य रंगाई प्रक्रिया में डाई एक्सीलरेटर की सामान्य सांद्रता, डाई बाथ में डाई की घुलनशीलता पर बहुत अधिक प्रभाव नहीं डालती है।

हालांकि, जब डाई एक्सीलरेटर की मात्रा बढ़ती है, तो विलयन में सोडियम आयनों की सांद्रता भी उसी अनुपात में बढ़ जाती है। अतिरिक्त सोडियम आयन डाई अणु के घुलनशील समूह पर सोडियम आयनों के आयनीकरण को बाधित करते हैं, जिससे डाई की घुलनशीलता कम हो जाती है। 200 g/L से अधिक सांद्रता पर, अधिकांश डाइज़ में अलग-अलग मात्रा में एकत्रीकरण (एग्रीगेशन) देखा जाता है। जब डाई एक्सीलरेटर की सांद्रता 250 g/L से अधिक हो जाती है, तो एकत्रीकरण की तीव्रता और बढ़ जाती है, पहले एग्लॉमेरेट बनते हैं, और फिर डाई विलयन में घुल जाते हैं। एग्लॉमेरेट और फ्लोक्यूल जल्दी बनते हैं, और कम घुलनशीलता वाली कुछ डाइज़ आंशिक रूप से लवणित (सॉल्टेड आउट) हो जाती हैं या निर्जलित (डिहाइड्रेटेड) भी हो जाती हैं। विभिन्न आणविक संरचना वाली डाइज़ में एकत्रीकरण-रोधी और लवण-रोधी गुण भिन्न-भिन्न होते हैं। घुलनशीलता जितनी कम होगी, एकत्रीकरण-रोधी और लवण-सहिष्णु गुण उतने ही कम होंगे। विश्लेषणात्मक प्रदर्शन उतना ही खराब होगा।

रंग की घुलनशीलता मुख्य रूप से रंग के अणु में सल्फोनिक अम्ल समूहों की संख्या और β-एथिलसल्फोन सल्फेट की संख्या पर निर्भर करती है। साथ ही, रंग के अणु की जल-प्रेमशीलता जितनी अधिक होगी, घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी, और जल-प्रेमशीलता जितनी कम होगी, घुलनशीलता उतनी ही कम होगी। (उदाहरण के लिए, एज़ो संरचना वाले रंग विषमचक्रीय संरचना वाले रंगों की तुलना में अधिक जल-प्रेमी होते हैं।) इसके अतिरिक्त, रंग की आणविक संरचना जितनी बड़ी होगी, घुलनशीलता उतनी ही कम होगी, और आणविक संरचना जितनी छोटी होगी, घुलनशीलता उतनी ही अधिक होगी।

प्रतिक्रियाशील रंगों की घुलनशीलता
इसे मोटे तौर पर चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

ए श्रेणी के रंगों में डाइएथिलसल्फोन सल्फेट (यानी विनाइल सल्फोन) और तीन प्रतिक्रियाशील समूह (मोनोक्लोरोस-ट्रायज़ीन + डाइविनिल सल्फोन) वाले रंग सबसे अधिक घुलनशील होते हैं, जैसे युआन किंग बी, नेवी जीजी, नेवी आरजीबी, गोल्डन आरएनएल और युआन किंग बी तथा तीन प्रतिक्रियाशील समूह वाले रंगों को मिलाकर बनाए गए सभी प्रतिक्रियाशील काले रंग, जैसे ईडी प्रकार, सिबा एस प्रकार आदि। इन रंगों की घुलनशीलता लगभग 400 ग्राम/लीटर होती है।

श्रेणी बी में विषमदंश-प्रतिक्रियाशील समूह (मोनोक्लोरोस-ट्रायज़ीन + विनाइलसल्फोन) युक्त रंजक शामिल हैं, जैसे पीला 3RS, लाल 3BS, लाल 6B, लाल GWF, RR (तीन प्राथमिक रंग), RGB (तीन प्राथमिक रंग) आदि। इनकी घुलनशीलता 200 से 300 ग्राम के आधार पर निर्धारित की जाती है। मेटा-एस्टर की घुलनशीलता पैरा-एस्टर की तुलना में अधिक होती है।

टाइप सी: नेवी ब्लू जिसमें हेटेरोबाइरिएक्टिव समूह होते हैं: बीएफ, नेवी ब्लू 3जीएफ, डार्क ब्लू 2जीएफएन, रेड आरबीएन, रेड एफ2बी, आदि। इनमें सल्फोनिक एसिड समूहों की संख्या कम होने या आणविक भार अधिक होने के कारण इनकी घुलनशीलता भी कम होती है, केवल 100-200 ग्राम/लीटर। क्लास डी: मोनोविनाइलसल्फोन समूह और हेटेरोसाइक्लिक संरचना वाले रंग, जिनकी घुलनशीलता सबसे कम होती है, जैसे ब्रिलियंट ब्लू केएन-आर, टरकॉइज़ ब्लू जी, ब्राइट येलो 4जीएल, वायलेट 5आर, ब्लू बीआरएफ, ब्रिलियंट ऑरेंज एफ2आर, ब्रिलियंट रेड एफ2जी, आदि। इस प्रकार के रंगों की घुलनशीलता लगभग 100 ग्राम/लीटर होती है। ये रंग इलेक्ट्रोलाइट्स के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं। एक बार इस प्रकार के रंग का समूह बन जाने पर, इसे फ्लोक्यूलेशन की प्रक्रिया से गुजरने की भी आवश्यकता नहीं होती, यह सीधे लवणीकरण द्वारा अलग हो जाता है।

सामान्य रंगाई प्रक्रिया में, डाई एक्सीलरेटर की अधिकतम मात्रा 80 ग्राम/लीटर होती है। केवल गहरे रंगों के लिए ही इतनी अधिक सांद्रता वाले डाई एक्सीलरेटर की आवश्यकता होती है। जब रंगाई घोल में डाई की सांद्रता 10 ग्राम/लीटर से कम होती है, तो अधिकांश प्रतिक्रियाशील डाई इस सांद्रता पर भी अच्छी तरह घुलनशील रहती हैं और उनमें कोई जमाव नहीं होता। लेकिन समस्या रंग टैंक में होती है। सामान्य रंगाई प्रक्रिया के अनुसार, पहले डाई डाली जाती है, और जब डाई रंग घोल में पूरी तरह घुल जाती है और एक समान हो जाती है, तब डाई एक्सीलरेटर मिलाया जाता है। डाई एक्सीलरेटर मूल रूप से टैंक में घुलने की प्रक्रिया को पूरा करता है।

निम्नलिखित प्रक्रिया के अनुसार कार्य करें

मान्यता: रंगाई सांद्रता 5%, द्रव अनुपात 1:10, कपड़े का वजन 350 किलोग्राम (डबल पाइप द्रव प्रवाह), जल स्तर 3.5 लीटर, सोडियम सल्फेट 60 ग्राम/लीटर, सोडियम सल्फेट की कुल मात्रा 200 किलोग्राम (50 किलोग्राम/पैकेट, कुल 4 पैकेज) है। (सामग्री टैंक की क्षमता सामान्यतः लगभग 450 लीटर होती है)। सोडियम सल्फेट को घोलने की प्रक्रिया में, अक्सर रंगाई टैंक के रिफ्लक्स द्रव का उपयोग किया जाता है। रिफ्लक्स द्रव में पहले से मिलाया गया रंग होता है। सामान्यतः, पहले 300 लीटर रिफ्लक्स द्रव सामग्री टैंक में डाला जाता है, और फिर सोडियम सल्फेट के दो पैकेट (100 किलोग्राम) डाले जाते हैं।

समस्या यह है कि सोडियम सल्फेट की इस सांद्रता पर अधिकांश रंग अलग-अलग मात्रा में गुच्छे बना लेते हैं। इनमें से, C प्रकार के रंग में गंभीर गुच्छे बन जाते हैं, और D प्रकार के रंग में न केवल गुच्छे बनते हैं, बल्कि वे अलग भी हो जाते हैं। हालांकि सामान्य संचालक मुख्य परिसंचरण पंप के माध्यम से सोडियम सल्फेट के घोल को धीरे-धीरे सामग्री पात्र से रंग पात्र में डालने की प्रक्रिया का पालन करता है, लेकिन 300 लीटर सोडियम सल्फेट के घोल में मौजूद रंग गुच्छे बना लेता है और अलग भी हो जाता है।

जब सामग्री के बर्तन में मौजूद सारा घोल रंगाई के बर्तन में भर दिया जाता है, तो बर्तन की दीवारों और तल पर चिकने रंग के कणों की एक परत साफ दिखाई देती है। यदि इन रंग के कणों को खुरचकर साफ पानी में डाला जाए, तो इन्हें दोबारा घोलना आमतौर पर मुश्किल होता है। दरअसल, रंगाई के बर्तन में डाले गए 300 लीटर घोल की यही स्थिति होती है।

ध्यान रहे कि युआनमिंग पाउडर के दो पैकेट भी इसी तरह घुल जाएंगे और रंग के बर्तन में फिर से भर दिए जाएंगे। इसके बाद, दाग लगना तय है और सतही रंगाई के कारण रंग की स्थिरता गंभीर रूप से कम हो जाएगी, भले ही कोई स्पष्ट जमाव या लवणीकरण न हो। उच्च घुलनशीलता वाले क्लास ए और क्लास बी के लिए, रंग का एकत्रीकरण भी होगा। हालांकि इन रंगों ने अभी तक जमाव नहीं बनाया है, लेकिन रंगों का कम से कम कुछ हिस्सा पहले ही गुच्छे बना चुका है।

इन कणों का रेशे में प्रवेश करना कठिन होता है। क्योंकि सूती रेशे का अनाकार क्षेत्र केवल मोनो-आयन रंगों के प्रवेश और प्रसार की अनुमति देता है। कोई भी कण रेशे के अनाकार क्षेत्र में प्रवेश नहीं कर सकता। यह केवल रेशे की सतह पर ही अवशोषित हो सकता है। इससे रंग की स्थिरता भी काफी कम हो जाती है, और गंभीर मामलों में रंग के दाग और धब्बे भी पड़ सकते हैं।

प्रतिक्रियाशील रंगों की विलयन अवस्था क्षारीय अभिकर्मकों से संबंधित होती है।

जब क्षार मिलाया जाता है, तो प्रतिक्रियाशील डाई का β-एथिलसल्फोन सल्फेट विलोपन अभिक्रिया से गुजरकर अपना वास्तविक विनाइल सल्फोन बनाता है, जो जीन में अत्यधिक घुलनशील होता है। चूंकि विलोपन अभिक्रिया के लिए बहुत कम क्षार की आवश्यकता होती है (अक्सर प्रक्रिया की कुल मात्रा के 1/10 से भी कम), इसलिए क्षार की मात्रा जितनी अधिक होगी, उतनी ही अधिक डाई इस अभिक्रिया से नष्ट हो जाएंगी। विलोपन अभिक्रिया होने के बाद, डाई की घुलनशीलता भी कम हो जाती है।

यह क्षारक एक प्रबल इलेक्ट्रोलाइट भी है और इसमें सोडियम आयन होते हैं। इसलिए, क्षारक की अत्यधिक सांद्रता के कारण विनाइल सल्फोन युक्त डाई का एकत्रीकरण या लवणीकरण भी हो सकता है। यही समस्या सामग्री टैंक में भी उत्पन्न होती है। जब क्षारक घुल जाता है (उदाहरण के लिए सोडा ऐश लें), यदि रिफ्लक्स विलयन का उपयोग किया जाता है। इस समय, रिफ्लक्स द्रव में सामान्य प्रक्रिया सांद्रता में डाई त्वरक और डाई पहले से ही मौजूद होते हैं। यद्यपि डाई का कुछ भाग रेशे द्वारा अवशोषित हो गया हो, फिर भी शेष डाई का कम से कम 40% से अधिक भाग डाई द्रव में मौजूद होता है। मान लीजिए कि प्रक्रिया के दौरान सोडा ऐश का एक पैकेट डाला जाता है, और टैंक में सोडा ऐश की सांद्रता 80 ग्राम/लीटर से अधिक हो जाती है। भले ही इस समय रिफ्लक्स द्रव में डाई त्वरक की सांद्रता 80 ग्राम/लीटर हो, टैंक में मौजूद डाई भी संघनित हो जाएगी। C और D रंगों में लवण-उत्सर्जन (सॉल्ट आउट) हो सकता है, विशेषकर D रंगों में। सोडा ऐश की सांद्रता 20 ग्राम/लीटर तक कम होने पर भी स्थानीय लवण-उत्सर्जन होगा। इनमें से ब्रिलियंट ब्लू KN.R, टरकॉइज़ ब्लू G और सुपरवाइज़र BRF सबसे अधिक संवेदनशील हैं।

डाई का जमाव या लवणीकरण होना यह नहीं दर्शाता कि डाई पूरी तरह से जलविघटित हो गई है। यदि यह जमाव या लवणीकरण डाई त्वरक के कारण हुआ है, तो भी इसे तब तक रंगा जा सकता है जब तक यह पुनः घुलने योग्य हो। लेकिन इसे पुनः घोलने के लिए, पर्याप्त मात्रा में डाई सहायक (जैसे यूरिया 20 ग्राम/लीटर या अधिक) मिलाना आवश्यक है, और तापमान को 90°C या उससे अधिक तक बढ़ाकर पर्याप्त रूप से हिलाना चाहिए। जाहिर है, वास्तविक प्रक्रिया में यह बहुत कठिन है।
डाई को टैंक में गुच्छे बनने या घुलने से रोकने के लिए, कम घुलनशीलता वाले सी और डी रंगों के साथ-साथ ए और बी रंगों के लिए गहरे और गाढ़े रंग बनाते समय ट्रांसफर डाइंग प्रक्रिया का उपयोग किया जाना चाहिए।

प्रक्रिया संचालन और विश्लेषण

1. रंगाई पात्र में मौजूद डाई एक्सीलरेटर को वापस डालें और उसे पात्र में ही गर्म करके घोलें (60-80 डिग्री सेल्सियस)। चूंकि ताजे पानी में कोई डाई नहीं होती, इसलिए डाई एक्सीलरेटर का कपड़े के प्रति कोई आकर्षण नहीं होता। घुले हुए डाई एक्सीलरेटर को जितनी जल्दी हो सके रंगाई पात्र में भर दें।

2. खारे पानी के घोल को 5 मिनट तक प्रवाहित करने के बाद, रंग त्वरक लगभग पूरी तरह से एकसमान हो जाता है, और फिर पहले से घुले हुए रंग के घोल को मिलाया जाता है। रंग के घोल को रिफ्लक्स घोल से पतला करना आवश्यक है, क्योंकि रिफ्लक्स घोल में रंग त्वरक की सांद्रता केवल 80 ग्राम/लीटर होती है, इसलिए रंग आपस में नहीं चिपकेंगे। साथ ही, चूंकि रंग (अपेक्षाकृत कम सांद्रता वाले) रंग त्वरक से प्रभावित नहीं होगा, इसलिए रंगाई में समस्या उत्पन्न होगी। इस समय, रंगाई टैंक को भरने के लिए रंग के घोल को समयबद्ध करने की आवश्यकता नहीं है, और यह प्रक्रिया आमतौर पर 10-15 मिनट में पूरी हो जाती है।

3. क्षार एजेंटों को यथासंभव हाइड्रेटेड रखना चाहिए, विशेषकर C और D रंगों के लिए। चूंकि इस प्रकार के रंग, रंग-संवर्धन एजेंटों की उपस्थिति में क्षारीय एजेंटों के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं, इसलिए क्षारीय एजेंटों की घुलनशीलता अपेक्षाकृत अधिक होती है (60°C पर सोडा ऐश की घुलनशीलता 450 ग्राम/लीटर है)। क्षार एजेंट को घोलने के लिए आवश्यक स्वच्छ जल की मात्रा बहुत अधिक नहीं होनी चाहिए, लेकिन क्षार विलयन को मिलाने की गति प्रक्रिया की आवश्यकताओं के अनुसार होनी चाहिए, और आमतौर पर इसे धीरे-धीरे मिलाना बेहतर होता है।

4. श्रेणी A में आने वाले डाइविनिल सल्फोन रंगों के लिए, अभिक्रिया दर अपेक्षाकृत अधिक होती है क्योंकि वे 60°C पर क्षारीय अभिकर्मकों के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील होते हैं। तत्काल रंग स्थिरीकरण और असमान रंग को रोकने के लिए, आप कम तापमान पर क्षारीय अभिकर्मक की 1/4 मात्रा पहले से मिला सकते हैं।

स्थानांतरण रंगाई प्रक्रिया में, केवल क्षार एजेंट की फीडिंग दर को नियंत्रित करना आवश्यक होता है। स्थानांतरण रंगाई प्रक्रिया न केवल तापन विधि के लिए, बल्कि स्थिर तापमान विधि के लिए भी उपयुक्त है। स्थिर तापमान विधि से रंग की घुलनशीलता बढ़ती है और रंग का प्रसार एवं प्रवेश तीव्र होता है। 60°C पर रेशे के अनाकार क्षेत्र की सूजन दर 30°C की तुलना में लगभग दोगुनी होती है। इसलिए, स्थिर तापमान प्रक्रिया पनीर, हंक और ताना बीम के लिए अधिक उपयुक्त है। इसमें कम द्रव अनुपात वाली रंगाई विधियाँ भी शामिल हैं, जैसे कि जिग रंगाई, जिनमें उच्च प्रवेश एवं प्रसार या अपेक्षाकृत उच्च रंग सांद्रता की आवश्यकता होती है।

ध्यान दें कि बाज़ार में उपलब्ध सोडियम सल्फेट कभी-कभी अपेक्षाकृत क्षारीय होता है, और इसका पीएच मान 9-10 तक पहुँच सकता है। यह बहुत खतरनाक है। यदि आप शुद्ध सोडियम सल्फेट की तुलना शुद्ध नमक से करें, तो नमक का रंगों के एकत्रीकरण पर सोडियम सल्फेट की तुलना में अधिक प्रभाव पड़ता है। इसका कारण यह है कि समान भार पर टेबल नमक में सोडियम आयनों की समतुल्य मात्रा सोडियम सल्फेट की तुलना में अधिक होती है।

रंगों का एकत्रीकरण जल की गुणवत्ता से काफी हद तक संबंधित है। सामान्यतः, 150 पीपीएम से कम कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों का रंगों के एकत्रीकरण पर अधिक प्रभाव नहीं पड़ता है। हालांकि, जल में मौजूद भारी धातु आयन, जैसे कि फेरिक आयन और एल्युमीनियम आयन, साथ ही कुछ शैवाल सूक्ष्मजीव, रंगों के एकत्रीकरण को तेज कर देते हैं। उदाहरण के लिए, यदि जल में फेरिक आयनों की सांद्रता 20 पीपीएम से अधिक हो जाती है, तो रंग की संसंजन-रोधी क्षमता काफी कम हो सकती है, और शैवाल का प्रभाव अधिक गंभीर हो जाता है।

डाई के एकत्रीकरण रोधी और लवण-उत्सर्जन प्रतिरोध परीक्षण के साथ संलग्न:

निर्धारण 1: 0.5 ग्राम डाई और 25 ग्राम सोडियम सल्फेट या नमक का वजन करें और इसे 25°C पर 100 मिलीलीटर शुद्ध पानी में लगभग 5 मिनट तक घोलें। ड्रिप ट्यूब का उपयोग करके घोल को सोखें और फिल्टर पेपर पर एक ही स्थान पर लगातार 2 बूंदें डालें।

निर्धारण 2: 0.5 ग्राम डाई, 8 ग्राम सोडियम सल्फेट या नमक और 8 ग्राम सोडा ऐश का वजन करें और इसे लगभग 25°C पर 100 मिलीलीटर शुद्ध पानी में लगभग 5 मिनट तक घोलें। ड्रॉपर का उपयोग करके घोल को लगातार फिल्टर पेपर पर डालें। 2 बूंदें।

उपरोक्त विधि का उपयोग डाई की एंटी-एग्लोमरेशन और सॉल्टिंग-आउट क्षमता का आसानी से आकलन करने के लिए किया जा सकता है, और मूल रूप से यह निर्धारित किया जा सकता है कि किस रंगाई प्रक्रिया का उपयोग किया जाना चाहिए।