ידע מקיף על מוצר גופרית שחור

I. סקירת מוצר

Sulphur Black (CI Sulphur Black 1, CI. 53185) הוא הגדול ביותר בנפח הייצור והמגוון המיושם ביותר במשפחת צבעי הגופרית, הידוע כ"מלך הצבעים השחורים". מאז לידתו של צבע הגופרית הראשון ב-1873 והקמת תהליך השחור הגופרית המודרני ב-1893, הוא מחזיק בעמדה שאין לה תחליף בצביעה של סיבי תאית כמו כותנה, פשתן וויסקוזה, הודות לצבעו העמוק, העלות הנמוכה ותכונות העמידות המצוינות שלו. נכון לעכשיו, ייצור גופרית שחור מהווה 75% עד 85% מתפוקת צבעי הגופרית העולמית.

מידע זיהוי בסיסי כולל את מספר הרישום של CAS 1326-82-5, נוסחת ייחוס מולקולרית של C6H4N2O5, ומספר EINECS 215-444-2. במראה, זהו פתית שחור מבריק, מוצק גרגירי או אבקה.

II. מאפיינים פיסיים וכימיים

2.1 מאפיינים בסיסיים

Sulphur Black אינו מסיס במים ובאלכוהול, אך הוא מתמוסס בתמיסת נתרן גופרתי, ויוצר צורת לוקו ירוק כהה. יש לו נקודת התכה של כ-25 מעלות צלזיוס. הוא מסיס בחומצה גופרתית מרוכזת חמה, נותן צבע ירוק -כחול, ודילול במים מייצר משקעים שחורים.

2.2 תקני איכות

על פי תקן התעשייה הכימית הסינית HG/T3427-2001, גופרית שחורה מופיעה בדרך כלל כפתיתים שחורים מבריקים או גרגירים. גוון הצבע צריך להיות קרוב לדוגמא הסטנדרטית, והחוזק צריך להיות 100% מהתקן. מפרטים עיקריים כוללים תכולת לחות שאינה עולה על 6.0%, בלתי מסיסים בתמיסת נתרן גופרתי שאינה עולה על 0.3% עד 0.5%, ותכולת גופרית חופשית שאינה עולה על 0.5%.

2.3 סיווג גוונים

בהתאם לתהליך הייצור, Sulphur Black יכול להפגין גוונים שונים. לסוג BN יש גוון כחול, לסוג BRN יש גוון כחול -אדום, ולסוג RN יש גוון אדמדם. סוגי חוזק כפול-, כגון BR 200% ו-BRN 200%, מצביעים על ריכוז כפול של סוגים סטנדרטיים.

III. תהליך ייצור

הייצור התעשייתי של Sulphur Black משתמש בעיקר בשיטת הרתיחה. התהליך מתחיל עם 2,4-דיניטרוכלורובנזן כחומר הגלם ההתחלתי. זה עובר הידרוליזה עם תמיסת נתרן הידרוקסיד בתנאי רתיחה קרובים ל-ליצירת נתרן 2,4-דיניטרופנולט. לאחר מכן תוצר ביניים זה עובר תגובת תיונציה על ידי ערבוב עם תמיסת נתרן פוליסולפיד ביחס מולרי ספציפי וחימום לרתיחה לצורך הפחתה ותגובות הוספת גופרית. טיפול לאחר תגובה כולל חמצון אוויר, ייבוש וערבוב ליצירת הצבע המסחרי הסופי. על ידי בקרת היחס המולארי של פנולט לפוליסולפיד נתרן, מדד הגופרית וטמפרטורת התגובה, ניתן להתאים את הגוון של המוצר הסופי.

IV. סיווג מוצרים

Sulphur Black התפתח לצורות שונות כדי לענות על צרכי יישום שונים.

4.1 שחור אבקה מסורתי/גרגירי

לטופס זה יש מבנה כללי של D-S-S-D. הוא אינו מסיס במים ודורש פירוק על ידי הרתחה עם נתרן גופרתי לפני היישום. הוא משמש לצביעת כותנה, פשתן וסיבי ויסקוזה.

4.2 שחור גופרית ממוסס

עם מבנה כללי של D-SSO3Na, סוג זה מציג קבוצות מסיסות במים-, משיג מסיסות של מעל 150 גרם לליטר ב-20 מעלות צלזיוס ומציע תכונות פילוס טובות. לפי התקן GB/T25809-2010, יש לו תכולת לחות שאינה עולה על 7.0% ומסיסות לא פחות מ-60 גרם לליטר ב-60 מעלות צלזיוס. היתרונות שלו כוללים תפוקת צבע אחידה, חדירה טובה וללא צורך בטיפול נגד-ככה. היישומים שלו משתרעים על צביעת עור שזוף-כרום וצביעה בספוגה של סיבי ויסקוזה.

4.3 שחור גופרית נוזלי (ידידותי-לסביבה)

לטופס זה יש מבנה של D-SNa והוא מכיל סוכני קדם-צמצום. זהו נוזל שניתן לדלל ישירות במים לשימוש, ומבטל את הצורך בהמסה עם נתרן גופרתי. היתרונות כוללים זיהומים נמוכים, ספיגת צבע גבוהה ויציבות שפשוף יבש ורטוב בכ-0.5 דרגות גבוהות יותר מאשר צורות אבקה. זה ידידותי לסביבה מכיוון שהשפכים אינם מכילים זיהומים משקעים, מה שמפחית משמעותית את עלויות הטיפול בשפכים. היישומים כוללים צביעת חוט ג'ינס, בד אפור, סריגים וצביעת אריזות.

4.4 סוגים אחרים

סוגים אחרים כוללים צבעי גופרית ידידותיים-לסביבה עם תכולת גופרית נמוכה בהרבה ממוצרים רגילים, המציעים טוהר גבוה ואיכות יציבה. צבעי בור גופרית מתאימים ל-צביעת אמבטיה אחת של פוליאסטר-תערובות כותנה עם צבעים מפוזרים. צבעי גופרית מפוזרים, המעובדים בדומה לצבעים מפוזרים, משמשים לצביעת תערובות פוליאסטר- ויסקוזה.

V. מנגנון ותהליך צביעה

5.1 עקרון הצביעה

בדומה לצבעי מיכל, גופרית שחורה צובעת באמצעות מחזור{0}}הפחתת חמצון. בשלב הראשון, פירוק הפחתה מתרחש כאשר חומרים מפחיתים כמו נתרן גופרתי מפרקים את קשרי הדיסולפיד או הפוליסולפיד בצבע, יוצרים קבוצות תיול ויוצרים תרכובת לוקו מסיס- במים. לאחר מכן, במהלך תשישות, צורת הלוקו האניונית נספגת על גבי סיבי תאית באמצעות כוחות ואן דר ואלס וקשירת מימן. לבסוף, קיבוע החמצון מתרחש כאשר טיפול באוויר או בחומרי חמצון ממיר את תרכובת הלוקו בחזרה למצבה הבלתי מסיס, ומקבע אותה בחוזקה על הסיבים.

5.2 שלבי תהליך הצביעה

התהליך כולל מספר שלבים מרכזיים. ראשית, הצבע מופחת ומומס, בדרך כלל משתמשים בנתרן גופרתי כחומר המפחית. לאחר מכן, תרכובת הלוקו מותשת על הסיבים, לעתים קרובות תוך שימוש ביחס אלכוהול קטן והוספת אלקטרוליטים כדי לקדם תשישות. חמצון לאחר מכן, או על ידי חשיפה לאוויר או באמצעות חומר מחמצן. לבסוף, טיפול לאחר כולל כביסה, שמן, טיפול נגד-התכה וקיבוע.

5.3 יציבות צביעה

בעומק של 6% על כותנה, Sulphur Black מפגין תכונות יציבות טובות. עמידות האור מצוינת, מגיעה בדרך כלל לדרגה 6. יציבות הכביסה ב-95 מעלות צלזיוס לשינוי צבע היא דרגה 3 עד 4, ויציבות הזעה לשינוי צבע היא דרגה 4 עד 4.5. יציבות שפשוף יבש היא דרגה 2 עד 3, ואילו עמידות שפשוף רטוב נמוכה יותר בדרגה 1 עד 2. עמידות לחיצה בחום ב-200 מעלות צלזיוס היא דרגה 4.

VI. אזורי יישום עיקריים

היישום העיקרי של Sulphur Black הוא בצביעת טקסטיל כותנה, כולל חוטים, בדים אפורים וסריגים. הוא משמש גם לצביעת סיבי פשתן, סיבי ויסקוזה ותערובות שלהם. Sulubilized Sulphur Black מוצא יישומים נוספים בצביעת עור, צביעת נייר וצביעה- מסתובבת של סיבי ויסקוזה.

VII. אמצעי זהירות ופתרון בעיות

7.1 בעיה במכרז סיבים

תופעת הרגישות, הידועה גם בשם שבירות הסיבים, מתרחשת מכיוון שמולקולות גופרית שחורות מכילות גופרית פעילה בשרשראות הפוליסולפיד. בתנאים לחים וחמים, גופרית זו מתחמצנת בקלות באוויר ליצירת חומצה גופרתית, המזרזת את ההידרוליזה החומצית של סיבי תאית, מה שמוביל לאובדן חוזק הבד.

אמצעי מניעה כוללים שליטה בשימוש בצבע, כגון לא יעלה על 700 גרם לאריזה עבור סוגים מסוימים. כביסה יסודית חיונית כדי להסיר שאריות צבע וגופרית חופשית. יש ליישם טיפול אנטי- באמצעות חומרים כמו אוריאה, סודה או נתרן אצטט. יש לייבש את הסחורה מיד לאחר הצביעה, ולאחר הייבוש, יש לקרר אותם לטמפרטורת החדר לפני האיבילה כדי למנוע הצטברות חום. מומלץ להשתמש גם בדרגות עמידות-עדינות, שכן אלו מיוצרות עם תוספים כמו פורמלדהיד וחומצה מונוכלורואצטית כדי לייצב את אטומי הגופרית הלא יציבים.

7.2 סוגיות סביבתיות

לשחור גופרית מסורתי יש חסרונות, כולל שימוש בעודף נתרן גופרתי, אשר מייצר שפכים-מכילים גופרית. תהליך הצביעה יכול גם לייצר גז מימן גופרתי רעיל, ועלויות הטיפול בשפכים גבוהות.

פתרונות לבעיות אלו כרוכים באימוץ-נוזל ידידותי לסביבה גופרית שחורה, שמבטל את הצורך בהמסה של נתרן גופרתי. שימוש במערכת מפחיתה בינארית של גלוקוז ונתרן הידרוסולפיט היא גישה נוספת. פיתוח ושימוש בגופרית שחור מסיס גם מפשט את התהליך ומפחית את ההשפעה הסביבתית.

ח. אריזה ואחסון

8.1 מפרטי אריזה

מוצרי גופרית שחורים מסורתיים ארוזים בדרך כלל בתופי ברזל מרופדים בשקיות ניילון, במשקל נטו של 25 קילוגרם לתוף. מוצרים ממוססים משתמשים גם באריזות תוף ברזל, הזמינות בגדלים של 25 או 50 קילוגרם. ניתן לארגן אפשרויות אריזה אחרות כגון שקיות ארוגות או קרטונים בהתאם לדרישות המשתמש.

8.2 תנאי אחסון והובלה

לאחסון, יש לשמור את Sulphur Black במקום יבש ומאוורר- היטב הרחק מאור שמש ישיר, להגן עליו מלחות וחום. במהלך ההובלה, יש לטפל בסחורה בזהירות כדי למנוע נזק לאריזה. יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לגופרית שחורה הממוססת בשל ההיגרוסקופיות החזקה שלו.

ט. מגמות פיתוח טכני

הפיתוח של Sulphur Black הולך לקראת אפשרויות ידידותיות יותר לסביבה, כאשר מוצרים נוזליים וידידותיים לסביבה-מחליפים בהדרגה את צורות האבקה המסורתיות, מגמה שכבר אומצה רבות באירופה ובאמריקה. ממיסות מרחיבה יישומים לתחומים כמו עור ונייר, ומגדילה את ערך המוצר. שיפורי יציבות פירושם שמוצרים נוזליים מציעים יציבות אחסון והובלה טובה יותר מאשר צורות אבקה, תוך הימנעות מבעיות שונות של אצווה-ל-הפרשות הנפוצות עם אבקות. פישוט תהליכים עם סוגי מוצרים חדשים מבטל את הצורך בהמסת נתרן גופרתי, הפחתת פסולת חומרי גלם והורדת עלויות הטיפול בשפכים.

הצבע הקלאסי הזה, עם יותר ממאה שנים של היסטוריה, ממשיך להתחדש באמצעות חדשנות טכנולוגית, תוך שמירה על יתרון העלות שלו תוך פיתוח לקראת ידידותיות סביבתית, יעילות ויציבות רבה יותר.