Группа кубовых красителей объединяет производные индиго, или индигоидные красители, и производные антрахинона, называемые полициклокетоновыми красителями.
Кубовые красители выпускают в виде обыкновенных порошков, порошков для крашения, в том числе тонкодисперсных порошков для суспензионного крашения.
В выпускаемых кубовых красителях для крашения содержание чистого красителя для большинства марок колеблется в пределах 40-45%, кубовых черного и серого - 60-70%, бром-индиго и тиоиндиго красного С - 100%. Кубовые пастовые красители содержат 15-20% чистого красителя в дисперсионной среде, в состав которой входят диспергатор, смачиватель и глицерин.
Кубовые красители обладают отличной прочностью к свету, окислителям, водным и мыльным обработкам. По этим показателям кубовые красители превосходят красители всех других групп, поэтому они находят применение в крашении таких видов материала, к которым предъявляются особые требования относительно прочности к свету, стирке, светопогоде и различным химическим реагентам, с которыми окрашенная ткань соприкасается. Такими, например, являются пестротканые изделия, которые дополнительно отбеливают; ткани для мужских сорочек, пижам, хлопчатобумажные ткани для плащей, носовых платков, ткани для скатертей, флагов, некоторые летние платьевые ткани, нитки для вышивания и др. Однако не все кубовые красители обладают одинаково высокой прочностью.
Следует сказать, что индигоидные красители являются, как правило, менее прочными, чем полициклокетоновые. Но и в этой группе имеются красители, дающие окраски высокой прочности. К ним относятся прежде всего само, индиго, а также тиоиндиго ярко-розовый Ж и красный С, окраски которыми обладают высокой светопрочностью.
Как правило, все кубовые красители в насыщенных тонах дают окраски, недостаточно прочные к трению.
Высокая прочность окрасок кубовыми красителями к различного рода водным и мыльным обработкам связана с тем, что краситель находится на ткани в нерастворимом состоянии. Недостаточно высокая прочность окраски к трению связана с тем, что краситель находится главным образом на поверхности волокна и в относительно грубодисперсном состоянии.
Прочность окрасок кубовыми красителями к трению возрастает вместе с уменьшением количества красителя, находящегося на волокне, однако светопрочность при этом падает.
Кубовые красители нерастворимы в воде; на ткань они переходят после перевода их в растворимую форму - натриевую соль лейкосоединения. Растворение происходит в две стадии: на первой стадии краситель восстанавливается до лейкосоединения, на второй - лейкосоединение растворяется в щелочи.
Восстановление кубовых красителей при крашении осуществляется преимущественно гидросульфитом Na2S2О4, а перевод лейкосоединения в растворимую форму - едким натром.
Лейкосоединения кубовых красителей в растворе щелочи обладают способностью поглощаться целлюлозными волокнами. В щелочном растворе восстановленный кубовый краситель диссоциирован на окрашенный отрицательный ион красителя и положительно заряженный ион натрия. В растворе лейкосоединение красителя находится как в виде отдельных ионов, так и в виде небольших агрегатов (ионных мицелл, состоящих в среднем из 2-3 отдельных ионов).
Лейкокраситель адсорбируется на поверхности волокна, при этом частицы красителя, находящиеся в виде отдельных молекул, проникают в поры волокна и фиксируются на его внутренней поверхности. Более крупные - агрегированные - частицы не могут проникнуть внутрь волокна. Равновесие находящихся в растворе отдельных молекул и более крупных агрегатов, нарушаемое диффузией этих частиц в волокно, восстанавливается и все время поддерживается в результате распада агрегатов. Новые ионы высвобождаются из агрегатов до тех пор, пока не наступит равновесие между красителем на волокне и в растворе.
Процессы диффузии и сорбции, проходящие при крашении кубовыми и прямыми красителями, одинаковы. Действие электролитов и температуры в крашении красителями этих двух классов также одинаково.
Адсорбция заряженных анионов лейкокрасителя целлюлозой осуществляется за счет образования водородных связей. Адсорбированное волокном из щелочной ванны лейкосоединение при дальнейшем взаимодействии с кислородом воздуха окисляется в исходный кубовый краситель, который прочно удерживается волокном, благодаря силам Ван-дер-Ваальса и водородным связям, возникающим между кубовым красителем и гидроксильными группами целлюлозы.
В отличие от прямых красителей щелочные растворы восстановленных кубовых красителей быстро и почти полностью выбираются целлюлозными волокнами, несмотря на то, что процесс крашения кубовыми красителями ведут при низких температурах.
Вследствие большой скорости крашения краситель распределяется главным образом на наружной поверхности волокна, центральная часть волокна остается неокрашенной. Поэтому низкая температура крашения при высокой выбираемости красителя из ванны способствует получению неравномерных окрасок.
Высокая выбираемость и быстрое крашение, наблюдаемые в практике, не являются следствием высокого сродства щелочного раствора лейкокрасителя: они объясняются высоким содержанием электролитов в красильной ванне.
Процесс крашения целлюлозных волокон кубовыми красителями состоит из следующих операций:
1) приготовление водной суспензии, содержащей нерастворимый краситель;
2) восстановление нерастворимого красителя (во время приготовления куба или при запаривании) до образования растворимой формы красителя;
3) собственно крашение - адсорбция и диффузия растворимой соли лейкосоединения в волокно;
4) окисление лейкосоединения на волокне в исходный нерастворимый краситель;
5) мыльная обработка.
В промышленности применяют как периодический, так и непрерывный способы крашения.
Крашение проводят: а) из щелочного раствора восстановленного красителя и б) суспензионным способом.