رنگ‌های اسیدی، رنگ‌های مستقیم و رنگ‌های واکنشی، همگی رنگ‌های محلول در آب هستند. میزان تولید در سال ۲۰۰۱ به ترتیب ۳۰،۰۰۰ تن، ۲۰،۰۰۰ تن و ۴۵،۰۰۰ تن بوده است. با این حال، مدت‌هاست که شرکت‌های رنگرزی کشور من توجه بیشتری به توسعه و تحقیق در مورد رنگ‌های ساختاری جدید داشته‌اند، در حالی که تحقیقات در مورد پس‌پردازش رنگ‌ها نسبتاً ضعیف بوده است. معرف‌های استانداردسازی رایج برای رنگ‌های محلول در آب شامل سولفات سدیم (سولفات سدیم)، دکسترین، مشتقات نشاسته، ساکارز، اوره، نفتالین فرمالدئید سولفونات و غیره هستند. این معرف‌های استانداردسازی به نسبت با رنگ اصلی مخلوط می‌شوند تا استحکام مورد نیاز به دست آید. کالاها، اما نمی‌توانند نیازهای فرآیندهای مختلف چاپ و رنگرزی را در صنعت چاپ و رنگرزی برآورده کنند. اگرچه رقیق‌کننده‌های رنگ ذکر شده در بالا نسبتاً کم‌هزینه هستند، اما قابلیت خیس شدن و حلالیت در آب آنها ضعیف است و همین امر سازگاری با نیازهای بازار بین‌المللی را دشوار می‌کند و فقط می‌توان آنها را به عنوان رنگ‌های اصلی صادر کرد. بنابراین، در تجاری‌سازی رنگ‌های محلول در آب، قابلیت خیس شدن و حلالیت در آب رنگ‌ها مسائلی هستند که باید فوراً حل شوند و باید به افزودنی‌های مربوطه تکیه شود.

عملیات ترشوندگی رنگ
به طور کلی، ترشوندگی جایگزینی یک سیال (که باید گاز باشد) روی سطح با سیال دیگری است. به طور خاص، فصل مشترک پودر یا دانه باید یک فصل مشترک گاز/جامد باشد و فرآیند ترشوندگی زمانی است که مایع (آب) جایگزین گاز روی سطح ذرات می‌شود. می‌توان مشاهده کرد که ترشوندگی یک فرآیند فیزیکی بین مواد روی سطح است. در عملیات پس از رنگرزی، ترشوندگی اغلب نقش مهمی ایفا می‌کند. به طور کلی، رنگ به حالت جامد مانند پودر یا گرانول تبدیل می‌شود که در حین استفاده باید تر شود. بنابراین، ترشوندگی رنگ مستقیماً بر اثر کاربرد تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، در طول فرآیند انحلال، ترشوندگی رنگ دشوار است و شناور شدن آن روی آب نامطلوب است. با بهبود مستمر الزامات کیفیت رنگ امروزه، عملکرد ترشوندگی به یکی از شاخص‌های اندازه‌گیری کیفیت رنگ‌ها تبدیل شده است. انرژی سطحی آب در دمای 20 درجه سانتیگراد 72.75 میلی نیوتن بر متر است که با افزایش دما کاهش می‌یابد، در حالی که انرژی سطحی جامدات اساساً بدون تغییر و عموماً زیر 100 میلی نیوتن بر متر است. معمولاً فلزات و اکسیدهای آنها، نمک‌های معدنی و غیره به راحتی خیس می‌شوند. خیس، انرژی سطحی بالا نامیده می‌شود. انرژی سطحی مواد آلی جامد و پلیمرها با مایعات عمومی قابل مقایسه است که انرژی سطحی پایین نامیده می‌شود، اما با اندازه ذرات جامد و درجه تخلخل تغییر می‌کند. هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد، درجه تشکیل تخلخل بیشتر است و هرچه انرژی سطحی بیشتر باشد، اندازه به زیرلایه بستگی دارد. بنابراین، اندازه ذرات رنگ باید کوچک باشد. پس از اینکه رنگ با فرآیندهای تجاری مانند نمک‌زدایی و آسیاب کردن در محیط‌های مختلف پردازش می‌شود، اندازه ذرات رنگ ریزتر می‌شود، بلورینگی کاهش می‌یابد و فاز بلوری تغییر می‌کند که انرژی سطحی رنگ را بهبود می‌بخشد و خیس شدن را تسهیل می‌کند.

تصفیه حلالیت رنگ‌های اسیدی
با استفاده از نسبت حمام کوچک و فناوری رنگرزی مداوم، درجه اتوماسیون در چاپ و رنگرزی به طور مداوم بهبود یافته است. ظهور پرکننده‌ها و خمیرهای اتوماتیک و معرفی رنگ‌های مایع، نیاز به تهیه محلول‌های رنگ و خمیرهای چاپ با غلظت و پایداری بالا دارد. با این حال، حلالیت رنگ‌های اسیدی، واکنشی و مستقیم در محصولات رنگ خانگی تنها حدود 100 گرم در لیتر است، به خصوص برای رنگ‌های اسیدی. برخی از انواع حتی فقط حدود 20 گرم در لیتر هستند. حلالیت رنگ به ساختار مولکولی رنگ مربوط می‌شود. هرچه وزن مولکولی بیشتر و گروه‌های اسید سولفونیک کمتر باشد، حلالیت کمتر است. در غیر این صورت، بیشتر است. علاوه بر این، فرآوری تجاری رنگ‌ها بسیار مهم است، از جمله روش تبلور رنگ، درجه آسیاب، اندازه ذرات، افزودن افزودنی‌ها و غیره که بر حلالیت رنگ تأثیر می‌گذارند. هرچه رنگ راحت‌تر یونیزه شود، حلالیت آن در آب بیشتر است. با این حال، تجاری‌سازی و استانداردسازی رنگ‌های سنتی بر اساس مقدار زیادی الکترولیت مانند سولفات سدیم و نمک است. مقدار زیاد Na+ در آب، حلالیت رنگ را در آب کاهش می‌دهد. بنابراین، برای بهبود حلالیت رنگ‌های محلول در آب، ابتدا الکترولیت را به رنگ‌های تجاری اضافه نکنید.

مواد افزودنی و حلالیت
⑴ ترکیب الکل و حلال اوره
از آنجا که رنگ‌های محلول در آب حاوی تعداد مشخصی از گروه‌های اسید سولفونیک و گروه‌های اسید کربوکسیلیک هستند، ذرات رنگ به راحتی در محلول آبی تفکیک می‌شوند و مقدار مشخصی بار منفی حمل می‌کنند. هنگامی که کمک حلال حاوی گروه تشکیل دهنده پیوند هیدروژنی اضافه می‌شود، یک لایه محافظ از یون‌های هیدراته روی سطح یون‌های رنگ تشکیل می‌شود که یونیزاسیون و انحلال مولکول‌های رنگ را برای بهبود حلالیت افزایش می‌دهد. پلی‌ال‌هایی مانند دی‌اتیلن گلیکول اتر، تیودی‌اتانول، پلی‌اتیلن گلیکول و غیره معمولاً به عنوان حلال‌های کمکی برای رنگ‌های محلول در آب استفاده می‌شوند. از آنجا که آنها می‌توانند با رنگ پیوند هیدروژنی تشکیل دهند، سطح یون رنگ یک لایه محافظ از یون‌های هیدراته تشکیل می‌دهد که از تجمع و برهمکنش بین مولکولی مولکول‌های رنگ جلوگیری می‌کند و یونیزاسیون و تفکیک رنگ را افزایش می‌دهد.
⑵سورفکتانت غیر یونی
افزودن یک سورفکتانت غیر یونی خاص به رنگ می‌تواند نیروی اتصال بین مولکول‌های رنگ و بین مولکول‌ها را تضعیف کند، یونیزاسیون را تسریع کند و باعث شود مولکول‌های رنگ در آب میسل تشکیل دهند که پراکندگی خوبی دارد. رنگ‌های قطبی میسل تشکیل می‌دهند. مولکول‌های حل‌کننده، شبکه‌ای از سازگاری بین مولکول‌ها را برای بهبود حلالیت تشکیل می‌دهند، مانند پلی‌اکسی‌اتیلن اتر یا استر. با این حال، اگر مولکول کمک حلال فاقد یک گروه آبگریز قوی باشد، اثر پراکندگی و حل‌پذیری روی میسل تشکیل شده توسط رنگ ضعیف خواهد بود و حلالیت به طور قابل توجهی افزایش نمی‌یابد. بنابراین، سعی کنید حلال‌هایی را انتخاب کنید که حاوی حلقه‌های آروماتیک باشند که می‌توانند پیوندهای آبگریز با رنگ‌ها تشکیل دهند. به عنوان مثال، آلکیل‌فنل پلی‌اکسی‌اتیلن اتر، امولسیفایر پلی‌اکسی‌اتیلن سوربیتان استر و موارد دیگر مانند پلی‌آلکیل‌فنیل‌فنل پلی‌اکسی‌اتیلن اتر.
⑶ پخش‌کننده لیگنوسولفونات
پخش‌کننده تأثیر زیادی بر حلالیت رنگ دارد. انتخاب یک پخش‌کننده خوب با توجه به ساختار رنگ، به بهبود حلالیت رنگ کمک زیادی خواهد کرد. در رنگ‌های محلول در آب، این عامل نقش مهمی در جلوگیری از جذب متقابل (نیروی واندروالسی) و تجمع بین مولکول‌های رنگ دارد. لیگنوسولفونات مؤثرترین پخش‌کننده است و تحقیقاتی در این زمینه در چین انجام شده است.
ساختار مولکولی رنگ‌های دیسپرس حاوی گروه‌های آبدوست قوی نیست، بلکه فقط گروه‌های قطبی ضعیفی دارد، بنابراین آبدوستی آن ضعیف است و حلالیت واقعی آن بسیار کم است. اکثر رنگ‌های دیسپرس فقط می‌توانند در دمای 25 درجه سانتیگراد در آب حل شوند. 1 تا 10 میلی‌گرم در لیتر.
حلالیت رنگ‌های دیسپرس به عوامل زیر بستگی دارد:
ساختار مولکولی
«حلالیت رنگ‌های دیسپرس در آب با کاهش بخش آبگریز مولکول رنگ و افزایش بخش آبدوست (کیفیت و کمیت گروه‌های قطبی) افزایش می‌یابد. به عبارت دیگر، حلالیت رنگ‌هایی با جرم مولکولی نسبی نسبتاً کوچک و گروه‌های قطبی ضعیف‌تر مانند -OH و -NH2 بیشتر خواهد بود. رنگ‌هایی با جرم مولکولی نسبی بزرگتر و گروه‌های قطبی ضعیف کمتر، حلالیت نسبتاً کمی دارند. به عنوان مثال، رنگ دیسپرس قرمز (I)، با M=321، حلالیت آن در دمای 25 درجه سانتیگراد کمتر از 0.1 میلی‌گرم در لیتر و حلالیت آن در دمای 80 درجه سانتیگراد 1.2 میلی‌گرم در لیتر است. رنگ دیسپرس قرمز (II)، با M=352، حلالیت در دمای 25 درجه سانتیگراد 7.1 میلی‌گرم در لیتر و حلالیت در دمای 80 درجه سانتیگراد 240 میلی‌گرم در لیتر است.»
پراکنده کننده
در رنگ‌های پودری دیسپرس، محتوای رنگ‌های خالص عموماً ۴۰ تا ۶۰ درصد است و بقیه شامل دیسپرس‌کننده‌ها، عوامل ضد گرد و غبار، عوامل محافظ، سولفات سدیم و غیره می‌باشند. در میان آنها، دیسپرس‌کننده بخش بیشتری را تشکیل می‌دهد.
دیسپرس‌کننده (عامل انتشار) می‌تواند دانه‌های کریستالی ریز رنگ را به ذرات کلوئیدی آبدوست تبدیل کرده و آن را به طور پایدار در آب پراکنده کند. پس از عبور از غلظت بحرانی میسل، میسل‌ها نیز تشکیل می‌شوند که بخشی از دانه‌های کریستالی ریز رنگ را کاهش می‌دهند. با حل شدن در میسل‌ها، پدیده‌ای به نام "حلالیت" رخ می‌دهد که در نتیجه حلالیت رنگ افزایش می‌یابد. علاوه بر این، هرچه کیفیت دیسپرس‌کننده بهتر و غلظت آن بیشتر باشد، اثر حل‌کنندگی و انحلال‌پذیری بیشتر می‌شود.
لازم به ذکر است که اثر انحلال‌پذیری دیسپرسنت بر روی رنگ‌های دیسپرس با ساختارهای مختلف متفاوت است و این تفاوت بسیار زیاد است؛ اثر انحلال‌پذیری دیسپرسنت بر روی رنگ‌های دیسپرس با افزایش دمای آب کاهش می‌یابد که دقیقاً مشابه اثر دمای آب بر روی رنگ‌های دیسپرس است. اثر انحلال‌پذیری برعکس است.
پس از اینکه ذرات کریستالی آبگریز رنگ دیسپرس و دیسپرس‌کننده، ذرات کلوئیدی آبدوست را تشکیل می‌دهند، پایداری پراکندگی آن به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. علاوه بر این، این ذرات کلوئیدی رنگ نقش "تأمین‌کننده" رنگ‌ها را در طول فرآیند رنگرزی ایفا می‌کنند. زیرا پس از جذب مولکول‌های رنگ در حالت محلول توسط الیاف، رنگ "ذخیره شده" در ذرات کلوئیدی به موقع آزاد می‌شود تا تعادل انحلال رنگ حفظ شود.
وضعیت رنگ دیسپرس در دیسپرسیون
۱-مولکول پخش‌کننده
۲-کریستال رنگ (محلول‌سازی)
میسل ۳-پخش‌کننده
تک مولکول ۴-رنگ (محلول)
دانه 5 رنگ
پایه لیپوفیلیک ۶-دیسپرس‌کننده
پایه آبدوست 7-پخش کننده
یون ۸-سدیم (Na+)
۹-تجمع کریستالیت‌های رنگ
با این حال، اگر «چسبندگی» بین رنگ و دیسپرس‌کننده خیلی زیاد باشد، «عرضه» تک مولکول رنگ عقب می‌ماند یا پدیده «عرضه بیش از تقاضا» رخ می‌دهد. بنابراین، مستقیماً سرعت رنگرزی را کاهش داده و درصد رنگرزی را متعادل می‌کند که منجر به رنگرزی آهسته و رنگ روشن می‌شود.
می‌توان مشاهده کرد که هنگام انتخاب و استفاده از دیسپرس‌کننده‌ها، نه تنها پایداری دیسپرسیون رنگ، بلکه تأثیر آنها بر رنگ رنگ نیز باید در نظر گرفته شود.
(3) دمای محلول رنگرزی
حلالیت رنگ‌های دیسپرس در آب با افزایش دمای آب افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، حلالیت رنگ دیسپرس زرد در آب ۸۰ درجه سانتیگراد ۱۸ برابر بیشتر از دمای ۲۵ درجه سانتیگراد است. حلالیت رنگ دیسپرس قرمز در آب ۸۰ درجه سانتیگراد ۳۳ برابر بیشتر از دمای ۲۵ درجه سانتیگراد است. حلالیت رنگ دیسپرس آبی در آب ۸۰ درجه سانتیگراد ۳۷ برابر بیشتر از دمای ۲۵ درجه سانتیگراد است. اگر دمای آب از ۱۰۰ درجه سانتیگراد بیشتر شود، حلالیت رنگ‌های دیسپرس حتی بیشتر نیز افزایش می‌یابد.
در اینجا یک یادآوری ویژه وجود دارد: این خاصیت حل شوندگی رنگ‌های دیسپرس، خطرات پنهانی را برای کاربردهای عملی به همراه خواهد داشت. به عنوان مثال، هنگامی که محلول رنگ به طور یکنواخت گرم می‌شود، محلول رنگ با دمای بالا به جایی که دما پایین است جریان می‌یابد. با کاهش دمای آب، محلول رنگ فوق اشباع می‌شود و رنگ حل شده رسوب می‌کند و باعث رشد دانه‌های کریستال رنگ و کاهش حلالیت می‌شود که در نتیجه جذب رنگ کاهش می‌یابد.
(چهار) شکل کریستال رنگ
برخی از رنگ‌های دیسپرس پدیده «ایزومورفیسم» دارند. یعنی، یک رنگ دیسپرس یکسان، به دلیل فناوری پراکندگی متفاوت در فرآیند تولید، چندین شکل کریستالی مانند سوزنی، میله‌ای، پولکی، گرانولی و بلوکی تشکیل می‌دهد. در فرآیند اعمال، به ویژه هنگام رنگرزی در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد، شکل کریستالی ناپایدارتر به شکل کریستالی پایدارتر تغییر می‌کند.
شایان ذکر است که شکل کریستالی پایدارتر، حلالیت بیشتری دارد و شکل کریستالی ناپایدارتر، حلالیت نسبتاً کمتری دارد. این امر مستقیماً بر میزان جذب رنگ و درصد جذب رنگ تأثیر می‌گذارد.
(5) اندازه ذرات
به‌طورکلی، رنگ‌هایی با ذرات کوچک، حلالیت بالا و پایداری پراکندگی خوبی دارند. رنگ‌هایی با ذرات بزرگ، حلالیت کمتر و پایداری پراکندگی نسبتاً ضعیفی دارند.
در حال حاضر، اندازه ذرات رنگ‌های دیسپرس خانگی عموماً 0.5 تا 2.0 میکرومتر است (توجه: اندازه ذرات رنگرزی غوطه‌وری به 0.5 تا 1.0 میکرومتر نیاز دارد).