สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes)

สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes)

สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) คือ สีย้อมที่สามารถทำปฏิกิริยาเกิดพันธะทางเคมีกับเส้นใยในสภาวะที่เหมาะสมได้ ก่อนที่จะมีการค้นพบสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) เมื่อปี ค.ศ. 1956 นั้น สีย้อมฝ้ายที่สำคัญมีเพียงสีไดเร็กท์ (Direct Dyes) สีแวต (Vat Dyes) และสีอะโซอิค (Azoic Dyes) เท่านั้น สีย้อมทั้ง 3 ประเภทนี้ ล้วนมีข้อจำกัดในการใช้งาน กล่าวคือ สีไดเร็กท์ (Direct Dyes) แม้ว่าจะใช้ง่าย ราคาถูก แต่ความคงทนต่อการซักยังไม่ดีพอ ส่วนสีแวต (Vat Dyes) นั้น แม้ว่าจะให้ผ้าย้อมมีความคงทนดีเลิศ แต่มันก็มีราคาแพงและวิธีการย้อมค่อนข้างยุ่งยาก ทั้งเฉดสีก็ค่อนข้างจำกัด ส่วนสีอะโซอิค (Azoic Dyes) นั้น ก็มีปัญหาเวลาต้องการจะย้อมให้ได้สีเดิม โดยเฉพาะในกรณีการใช้สีผสม

การค้นพบสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ทำให้เราได้สีย้อมประเภทใหม่ที่ปราศจากข้อจำกัดต่างๆ ดังกล่าวข้างต้น กล่าวคือ สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) เป็นสีที่ย้อมง่าย และยังย้อมได้หลายวิธี ไม่ว่าจะเป็นการย้อมแบบแช่ในอ่างย้อม แบบกึ่งต่อเนื่องหรือแบบต่อเนื่อง ทั้งยังให้ผ้าย้อมที่มีความคงทนต่อการซักสูง สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) เป็นสีที่มีความสดมากโดยเฉพาะเมื่อเทียบกับสีไดเร็กท์ (Direct Dyes) หรือสีแวต (Vat Dyes) และทั้งยังมีเฉดสีต่างๆ ให้เลือกครบ และในด้านราคาก็ไม่แพงจนเกินไป กล่าวคือ ยังถูกกว่าสีแวต (Vat Dyes) ด้วยเหตุนี้จึงไม่แปลกใจที่สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็วตั้งแต่เริ่มออกสู่ตลาดเมื่อปี ค.ศ. 1956

โครงสร้างทางเคมีของสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes)

โครงสร้างทางเคมีของสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ประกอบด้วยส่วนที่สำคัญ 2 ส่วนคือ ส่วนทีมีสี (Chromophore) ใช้แทนด้วยตัวอักษร “D” และกลุ่มทำปฏิกิริยา (Reactive Group) ใช้แทนด้วยอักษร “R”

ส่วนที่มีสีนั้น มีลักษณะโครงสร้างคล้ายคลึงกับโมเลกุลของสีย้อมทั่วๆ ไป ส่วนใหญ่จะเป็นพวกสีอะโซ (Azo) และแอนทราควิโนน (Anthraquinone) และพธาโลโซยาแอมีน (Phthalocyamine) สำหรับส่วนที่เป็นกลุ่มทำปฏิกิริยานั้น สามารถแบ่งออกไปได้อีกเป็น 3 ส่วนคือ ส่วนที่ทำหน้าที่เชื่อมกับส่วนที่มีสี ใช้แทนตัวอักษร “X” ส่วนที่เป็นโครงสร้างหลักของกลุ่มทำปฏิกิริยาใช้แทนด้วยตัวอักษร “C” และส่วนที่เป็นกลุ่มที่จะหลุดออกไป (Leaving group) ใช้แทนด้วยอักษร “L” เมื่อสีย้อมทำปฏิกิริยากับเส้นใย

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของกลุ่ม X และกลุ่ม C หรือกลุ่ม L จะทำให้ได้สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันไปได้มากมาย สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ของแต่ละบริษัทนั้นส่วนมากจะผิดกันที่กลุ่มทำปฏิกิริยา โครงสร้างทางเคมีของกลุ่มทำปฏิกิริยานี้สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ ประเภทที่อะตอมเรียงตัวกันเป็นแนวตรง (Aliphatic Chain) กับประเภทที่อะตอมเรียงตัวกันเป็นวง (Heterocyclic Ring)

ลักษณะของปฏิกิริยาที่เกิดกับเส้นใย

คุณสมบัติพิเศษที่ทำให้สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ผิดไปจากสีย้อมฝ้ายอื่นๆ ก็คือ การที่สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) สามารถทำปฏิกิริยาเกิดเป็นพันธะทางเคมีกับเส้นใยในสภาวะที่เหมาะสมได้ ปฏิกิริยานี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในน้ำย้อมที่มีสภาวะเป็นด่าง และปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นได้ 2 ลักษณะต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของกลุ่มทำปฏิกิริยาของสีย้อม ดังนี้

1. ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดพันธะแบบเอสเตอร์ (Nucleophilic Substitution Reaction) สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ที่ทำปฏิกิริยากับเส้นใยในลักษณะนี้ได้แก่ พวกที่มีโครงสร้างเป็นวง
2. ปฏิกิริยาที่ทำให้เกิดพันธะแบบอีเธอร์ (Nucleophilic Addition Reaction) สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ที่ทำปฏิกิริยากับเส้นใยในลักษณะนี้ได้แก่ พวกที่มีโครงสร้างของกลุ่มทำปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยอะตอมมาเรียงเป็นแนวตรง (Aliphatic Chain)

ข้อแตกต่างที่สำคัญระหว่างการเกิดพันธะทางเคมีแบบเอสเตอร์และแบบอีเธอร์ก็คือ พันธะแบบอีเธอร์มีความคงทนต่อกรดได้ดี ส่วนพันธะแบบเอสเตอร์ทนต่อด่างได้ดี แต่มีความคงทนต่อกรดแตกต่างกันอยู่หลายระดับ คุณสมบัติข้อนี้มีความสำคัญต่อความคงทนของสีย้อมโดยเฉพาะในการซักล้าง และในการเก็บในบรรยากาศที่มีความเป็นกรด ดังจะเห็นได้ว่า ในขั้นตอนการซักล้างภายหลังการย้อมด้วยการต้มในน้ำสบู่เพื่อขจัดสีส่วนที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยากับเส้นใยออกนั้น ถ้าเป็นสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ที่เกิดแบบเอสเตอร์กับเส้นใย การซักล้างนี้สามารถกระทำในน้ำสบู่ที่มีความเป็นด่าง ซึ่งเป็นสภาวะที่ทำการซักล้างได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุด แต่ในกรณีของสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ที่เกิดแบบอีเธอร์กับเส้นใย การซักล้างนี้จะต้องกระทำให้น้ำสบู่เป็นกลาง เพราะมิฉะนั้นสีย้อมที่ทำปฏิกริยากับเส้นใยแล้วจะหลุดกลับมาอีก

คุณสมบัติที่มีความสำคัญต่อการย้อม

1. แรงดึงดูดระหว่างสีย้อมกับเส้นใย (Substantivily or Affinity) แรงดึงดูดระหว่างสีย้อมกับเส้นใยจะมีมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางเคมีของส่วนโมเลกุลที่ให้สี ซึ่งอาจแตกต่างกันได้มาก แต่ส่วนใหญ่แล้วผู้ผลิตสีจะเลือกโครงสร้างที่มีแรงดึงดูดกับเส้นใยค่อนข้างต่ำ เพราะมิฉะนั้นจะเกิดปัญหาในขั้นตอนการต้มด้วยน้ำสบู่ภายหลังการย้อมที่ทำเพื่อขจัดสีที่ไม่ได้เกิดพัรธะทางเคมีกับเส้นใยออกไป
2. ความว่องไวต่อปฏิกิริยา (Reactivity) ของกลุ่มทำปฏิกิริยา ความว่องไวต่อปฏิกิริยาของกลุ่มทำปฏิกิริยาของสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) นับเป็นคุณสมบัติที่มีความสำคัญยิ่งต่อคุณสมบัติในการย้อมสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes)

ความว่องไวต่อปฏิกิริยาของสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ขึ้นอยู่กับปัจจัยที่สำคัญต่อไปนี้คือ

2.1 โครงสร้างทางเคมีของกลุ่มทำปฏิกิริยา ดังที่ได้กล่าวไว้ว่าสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ของแต่ละบริษัทก็มีกลุ่มทำปฏิกิริยาเคมีที่มีโครงสร้างทางเคมีที่แตกต่างกัน กลุ่มทำปฏิกิริยาเหล่านี้มีระดับความว่องไวต่อปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจแบ่งได้เป็น 3 กลุ่มคือ (1) กลุ่มที่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาสูง (2) กลุ่มที่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาปานกลาง (3) กลุ่มที่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาต่ำ

2.2 อุณหภูมิ การเพิ่มอุณหภูมิจะทำให้ปฏิกิริยาการเกิดพันธะทางเคมีระหว่างสีย้อมกับเส้นใยเป็นไปอย่างรวดเร็วขึ้น

2.3 ด่าง ปฏิกิริยาการเกิดพันธะทางเคมีระหว่างสีย้อมกับเส้นใยเป็นไปอย่างรวดเร็วขึ้น เมื่อน้ำย้อมมีสภาวะความเป็นด่างสูงขึ้น นั่นคือปฏิกิริยาจะเกิดรวดเร็วขึ้นถ้าใช้ด่างที่มีความรุนแรงมาก ด่างที่ใช้กันมากเรียงตามระดับความแรงจากน้อยไปหามากมีดังนี้

โซเดียมไบคาร์บอเนต < โซเดียมคาร์บอเนต < ไตรโซเดียมฟอสเฟต < โซดาไฟ

การย้อมผ้าด้วยสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes)

การย้อมผ้าด้วยสีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) สามารถกระทำได้หลายวิธี ทั้งที่เป็นวิธีแบบต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง ผู้ย้อมสามารถเลือกใช้วิธีการย้อมที่เหมาะสมกับสภาพโรงงานและความต้องการเฉพาะกรณีได้ ซึ่งข้อดีนี้เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้สีรีแอคทีฟ (Reactive Dyes) ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก ในการเลือกใช้วิธีการย้อมที่เหมาะสมนั้น สิ่งที่ควรคำนึงถึง ได้แก่ คุณลักษณะของวัสดุที่จะย้อม ปะเภทของเครื่องจักรที่มีอยู่ในโรงงาน ค่าย้อม และประโยชน์ใช้สอยของวัสดุที่จะย้อม

การแบ่งประเภทสี ตามโครงสร้างของกลุ่มทำปฏิกิริยาของบริษัท พิสิษฐ์ อินเตอร์กรุ๊ป จำกัด

1. Hicion HE Dyes

 ภาพที่ 1 โครงสร้างของกลุ่มทำปฏิกิริยาของ Hicion HE Dyes

2. Hifix Dyes 

ภาพที่ 2 โครงสร้างของกลุ่มทำปฏิกิริยาของ Hifix Dyes

3. Hifix Supra Dyes

ภาพที่ 3 โครงสร้างของกลุ่มทำปฏิกิริยาของ Hifix Supra Dyes

Reference:

บทที่ 2 กระบวนการฟอกย้อม. คู่มือเทคโนโลยีสะอาดในอุตสาหกรรมสิ่งทอ. หน้า 27-30. (ออนไลน์) แหล่งที่มา: http://library.dip.go.th/multim6/ebook/IT%20%E0%B8%81%E0%B8%AA%E0%B8%AD3%20%E0%B8%8447.7.pdf

• Share :