Happelised värvained, otsevärvained ja reaktiivvärvained on kõik vees lahustuvad värvained. 2001. aasta toodang oli vastavalt 30 000 tonni, 20 000 tonni ja 45 000 tonni. Siiski on meie riigi värvaineettevõtted pikka aega pööranud suuremat tähelepanu uute struktuurvärvide väljatöötamisele ja uurimisele, samas kui värvainete järeltöötluse uuringud on olnud suhteliselt nõrgad. Vees lahustuvate värvainete puhul tavaliselt kasutatavate standardiseerimisreagentide hulka kuuluvad naatriumsulfaat (naatriumsulfaat), dekstriin, tärklise derivaadid, sahharoos, karbamiid, naftaleenformaldehüüdsulfonaat jne. Neid standardiseerimisreagente segatakse algse värvainega proportsioonides, et saada nõutav tugevus. Kaubad, kuid need ei suuda rahuldada trüki- ja värvimistööstuse erinevate trükkimis- ja värvimisprotsesside vajadusi. Kuigi eespool nimetatud värvainete lahjendid on suhteliselt odavad, on neil halb märguvus ja vees lahustuvus, mistõttu on neid raske rahvusvahelise turu vajadustega kohaneda ja neid saab eksportida ainult originaalvärvainetena. Seetõttu on vees lahustuvate värvainete turustamisel värvainete märguvus ja vees lahustuvus probleemid, mis tuleb kiiresti lahendada, ning tuleb tugineda vastavatele lisanditele.

Värvaine märguvuse töötlemine
Laiemalt öeldes on märgumine pinnal oleva vedeliku (peaks olema gaas) asendamine teise vedelikuga. Täpsemalt peaks pulbri või graanulite piirpind olema gaasi/tahke aine piirpind ning märgumisprotsess toimub siis, kui vedelik (vesi) asendab osakeste pinnal oleva gaasi. On näha, et märgumine on pinnal olevate ainete vaheline füüsikaline protsess. Värvaine järeltöötluses mängib märgumine sageli olulist rolli. Üldiselt töödeldakse värvaine tahkesse olekusse, näiteks pulbriks või graanuliteks, mida tuleb kasutamise ajal märguda. Seega mõjutab värvaine märguvus otseselt pealekandmise efekti. Näiteks lahustumisprotsessi ajal on värvainet raske märguda ja veepinnal hõljumine on ebasoovitav. Tänapäeval värvide kvaliteedinõuete pideva täiustamisega on märgumisvõimest saanud üks värvainete kvaliteedi mõõtmise indikaatoreid. Vee pinnaenergia on 20 ℃ juures 72,75 mN/m, mis väheneb temperatuuri tõustes, samas kui tahkete ainete pinnaenergia jääb põhimõtteliselt muutumatuks, üldiselt alla 100 mN/m. Tavaliselt on metallid ja nende oksiidid, anorgaanilised soolad jne kergesti märguvad, mida nimetatakse kõrgeks pinnaenergiaks. Tahkete orgaaniliste ainete ja polümeeride pinnaenergia on võrreldav üldiste vedelike pinnaenergiaga, mida nimetatakse madalaks pinnaenergiaks, kuid see muutub koos tahke aine osakeste suuruse ja poorsuse astmega. Mida väiksem on osakeste suurus, seda suurem on poorsuse moodustumise aste ja pinnaenergia, seda suurem on suurus, sõltub alusmaterjalist. Seetõttu peab värvaine osakeste suurus olema väike. Pärast värvaine töötlemist kaubandusliku töötlemise teel, näiteks soolamise ja jahvatamise teel erinevates keskkondades, muutub värvaine osakeste suurus peenemaks, kristallisus väheneb ja kristalli faas muutub, mis parandab värvaine pinnaenergiat ja hõlbustab märgumist.

Happeliste värvainete lahustuvuse töötlemine
Väikese vannisuhte ja pideva värvimistehnoloogia abil on trükkimise ja värvimise automatiseerimise aste pidevalt paranenud. Automaatsete täiteainete ja pastade tekkimine ning vedelate värvainete kasutuselevõtt nõuab suure kontsentratsiooniga ja stabiilsete värvilahuste ja trükipastade valmistamist. Happeliste, reaktiivsete ja otsevärvide lahustuvus kodumaistes värvitoodetes on aga vaid umbes 100 g/l, eriti happevärvide puhul. Mõned sordid on isegi vaid umbes 20 g/l. Värvaine lahustuvus on seotud värvaine molekulaarstruktuuriga. Mida suurem on molekulmass ja mida vähem on sulfoonhapperühmi, seda madalam on lahustuvus; vastasel juhul on lahustuvus suurem. Lisaks on värvainete kaubanduslik töötlemine äärmiselt oluline, sealhulgas värvaine kristalliseerimismeetod, jahvatusaste, osakeste suurus, lisandite lisamine jne, mis mõjutavad värvaine lahustuvust. Mida lihtsam on värvainet ioniseerida, seda suurem on selle lahustuvus vees. Traditsiooniliste värvainete turustamine ja standardiseerimine põhineb aga suurel hulgal elektrolüütidel, nagu naatriumsulfaat ja sool. Suur Na+ ioonide kogus vees vähendab värvaine lahustuvust vees. Seetõttu ei tohiks vees lahustuvate värvainete lahustuvuse parandamiseks esmalt lisada kaubanduslikele värvainetele elektrolüüte.

Lisandid ja lahustuvus
⑴ Alkoholühend ja karbamiidi kaaslahusti
Kuna vees lahustuvad värvained sisaldavad teatud arvu sulfoonhappe- ja karboksüülhapperühmi, dissotsieeruvad värvaineosakesed vesilahuses kergesti ja kannavad teatud hulga negatiivset laengut. Kui lisatakse vesiniksideme moodustavat rühma sisaldav kaaslahusti, moodustub värvaineioonide pinnale hüdreeritud ioonide kaitsekiht, mis soodustab värvainemolekulide ionisatsiooni ja lahustumist, parandades seeläbi lahustuvust. Vees lahustuvate värvainete abilahustitena kasutatakse tavaliselt polüoole, nagu dietüleenglükooli eeter, tiodietanool, polüetüleenglükool jne. Kuna need võivad värvainega moodustada vesiniksideme, moodustab värvaineiooni pind hüdreeritud ioonide kaitsekihi, mis takistab värvainemolekulide agregatsiooni ja intermolekulaarset interaktsiooni ning soodustab värvaine ionisatsiooni ja dissotsiatsiooni.
⑵Mitteioonsed pindaktiivsed ained
Värvainele teatud mitteioonsete pindaktiivsete ainete lisamine võib nõrgendada värvimolekulide vahelist ja molekulidevahelist sidumisjõudu, kiirendada ionisatsiooni ning panna värvimolekulid vees mitselle moodustama, millel on hea dispergeeruvus. Polaarsed värvained moodustavad mitselle. Lahustuvad molekulid moodustavad molekulide vahel ühilduvusvõrgustiku, näiteks polüoksüetüleeneetri või -estri, et parandada lahustuvust. Kui aga kaaslahusti molekulil puudub tugev hüdrofoobne rühm, on dispersiooni ja lahustuvuse mõju värvaine moodustatud mitsellidele nõrk ning lahustuvus ei suurene oluliselt. Seetõttu proovige valida lahusteid, mis sisaldavad aromaatseid tsükleid, mis võivad värvainetega moodustada hüdrofoobseid sidemeid. Näiteks alküülfenooli polüoksüetüleeneeter, polüoksüetüleensorbitaanestri emulgaator ja teised, näiteks polüalküülfenüülfenooli polüoksüetüleeneeter.
⑶ lignosulfonaatdispergeeriv aine
Dispergeeriva aine mõju värvaine lahustuvusele on suur. Hea dispergeeriva aine valimine vastavalt värvaine struktuurile aitab oluliselt parandada värvaine lahustuvust. Vees lahustuvates värvainetes mängib see teatud rolli vastastikuse adsorptsiooni (van der Waalsi jõud) ja värvaine molekulide agregatsiooni vältimisel. Lignosulfonaat on kõige tõhusam dispergeeriv aine ja Hiinas on selle kohta uuringuid tehtud.
Dispersioonvärvaine molekulaarstruktuur ei sisalda tugevaid hüdrofiilseid rühmi, vaid ainult nõrgalt polaarseid rühmi, seega on sellel nõrk hüdrofiilsus ja tegelik lahustuvus on väga väike. Enamik dispersioonvärvaineid lahustub vees ainult temperatuuril 25 ℃. 1–10 mg/l.
Dispersioonvärvide lahustuvus on seotud järgmiste teguritega:
Molekulaarstruktuur
„Dispersvärvainete lahustuvus vees suureneb, kui värvaine molekuli hüdrofoobne osa väheneb ja hüdrofiilne osa (polaarsete rühmade kvaliteet ja hulk) suureneb. See tähendab, et suhteliselt väikese suhtelise molekulmassiga ja nõrgemate polaarsete rühmadega, näiteks -OH ja -NH2, värvainete lahustuvus on suurem. Suurema suhtelise molekulmassiga ja vähemate nõrgalt polaarsete rühmadega värvainetel on suhteliselt madal lahustuvus. Näiteks disperspunane (I), mille M = 321, on lahustuvus temperatuuril 25 ℃ alla 0,1 mg/l ja temperatuuril 80 ℃ 1,2 mg/l. Disperspunane (II), mille M = 352, on lahustuvus temperatuuril 25 ℃ 7,1 mg/l ja temperatuuril 80 ℃ 240 mg/l.“
Dispergeeriv aine
Pulbrilistes dispersioonvärvides on puhaste värvainete sisaldus tavaliselt 40–60% ja ülejäänud on dispergeerivad ained, tolmukindlad ained, kaitseained, naatriumsulfaat jne. Nende hulgas moodustab dispergeeriv aine suurema osa.
Dispergeeriv aine (diffusioonaine) suudab katta värvaine peened kristalliterad hüdrofiilseteks kolloidosakesteks ja dispergeerida need stabiilselt vees. Pärast kriitilise mitsellide kontsentratsiooni ületamist tekivad samuti mitsellid, mis redutseerivad osa pisikestest värvaine kristalliteradest. Mitsellides lahustununa toimub nn lahustumise fenomen, mis suurendab värvaine lahustuvust. Lisaks, mida parem on dispergeeriva aine kvaliteet ja mida suurem on kontsentratsioon, seda suurem on lahustumise ja lahustumisefekt.
Tuleb märkida, et dispergeeriva aine lahustuvust suurendav toime erineva struktuuriga dispersioonvärvidele on erinev ja see erinevus on väga suur; dispergeeriva aine lahustuvust suurendav toime dispersioonvärvidele väheneb vee temperatuuri tõustes, mis on täpselt sama mis vee temperatuuri mõju dispersioonvärvidele. Lahustuvuse mõju on vastupidine.
Pärast seda, kui dispersioonvärvi ja dispergeeriva aine hüdrofoobsed kristallosakesed moodustavad hüdrofiilseid kolloidosakesi, paraneb selle dispersiooni stabiilsus märkimisväärselt. Lisaks mängivad need kolloidsed värvaineosakesed värvimisprotsessi ajal värvainete "varustajate" rolli. Sest pärast seda, kui lahustunud värvaine molekulid on kius imendunud, vabaneb kolloidosakestes "salvestatud" värvaine õigeaegselt, et säilitada värvaine lahustumistasakaal.
Dispersioonvärvaine olek dispersioonis
1-dispergeeriva molekuli
2-värvaine kristalliit (lahustumine)
3-dispergeeruv mitsell
4-värvaine üksikmolekul (lahustunud)
5-värviline tera
6-dispergeeriva lipofiilse alusega
7-dispergeeruv hüdrofiilne alus
8-naatriumioon (Na+)
9-agregaadid värvaine kristalliite
Kui aga värvaine ja dispergeeriva aine vaheline „sidusus“ on liiga suur, siis jääb värvaine üksikmolekuli „pakkumine“ maha või tekib nähtus „pakkumine ületab nõudlust“. Seega vähendab see otseselt värvimiskiirust ja tasakaalustab värvimisprotsenti, mille tulemuseks on aeglane värvimine ja hele värvus.
On näha, et dispergeerivate ainete valimisel ja kasutamisel tuleks arvestada mitte ainult värvaine dispersioonistabiilsusega, vaid ka selle mõjuga värvaine värvusele.
(3) Värvimislahuse temperatuur
Dispersvärvainete lahustuvus vees suureneb vee temperatuuri tõustes. Näiteks disperskollase lahustuvus 80 °C vees on 18 korda suurem kui 25 °C juures. Disperspunase lahustuvus 80 °C vees on 33 korda suurem kui 25 °C juures. Dispersssinise lahustuvus 80 °C vees on 37 korda suurem kui 25 °C juures. Kui vee temperatuur ületab 100 °C, suureneb dispersvärvainete lahustuvus veelgi.
Siin on eriline meeldetuletus: dispersioonvärvide lahustuvus toob praktilises rakenduses kaasa varjatud ohte. Näiteks kui värvilahust kuumutatakse ebaühtlaselt, voolab kõrge temperatuuriga värvilahus madala temperatuuriga kohta. Vee temperatuuri langedes muutub värvilahus üleküllastunud ja lahustunud värvaine sadestub, põhjustades värvainekristallide terade kasvu ja lahustuvuse vähenemist, mille tulemuseks on värvaine omastamise vähenemine.
(neli) värvaine kristallvormi
Mõnedel dispersioonvärvidel on nn isomorfismi nähtus. See tähendab, et sama dispersioonvärv moodustab tootmisprotsessis kasutatava erineva dispersioontehnoloogia tõttu mitmesuguseid kristalle, näiteks nõelu, vardaid, helbeid, graanuleid ja plokke. Pealekandmisprotsessis, eriti 130 °C juures värvimisel, muutub ebastabiilsem kristallvorm stabiilsemaks.
Tasub märkida, et stabiilsemal kristallvormil on suurem lahustuvus ja vähem stabiilsel kristallvormil on suhteliselt väiksem lahustuvus. See mõjutab otseselt värvaine omastamise kiirust ja protsenti.
(5) Osakeste suurus
Üldiselt on väikeste osakestega värvainetel hea lahustuvus ja hea dispersioonstabiilsus. Suurte osakestega värvainetel on madalam lahustuvus ja suhteliselt halb dispersioonstabiilsus.
Praegu on kodumaiste dispersioonvärvide osakeste suurus üldiselt 0,5–2,0 μm (märkus: dip-värvimise osakeste suurus on 0,5–1,0 μm).