183688. lajstromszámú szabadalom • Eljárás akrilnitril alapú polimerekből nedves szálképzéssel készített szálak gélállapotban történő egyenletes színezésére
1 183 688 2 A találmány tárgya eljárás nedves kicsapófürdős szálképzési eljárással készült, poliakrilnitrilből vagy akrilnitril kopolimerekből álló szálak, kábelek folyamatos, nagyüzemi eljárással történő színezésére. Ismeretes, hogy a poliakrilnitrilből, vagy az akrilnitril kopolimerjeiből készített szálak nagy sebességgel színezhetők a szálak ún. gél állapotában (vagyis a szálképzés és a szárítás közbeni állapotban). Ebben az állapotban ugyanis a PAN szálak porózus szerkezetűek és különféle molekulák, így a színezék molekulák is nagy sebességgel tudnak behatolni a szál belsejébe és hozzákötődni a szálat alkotó makromolekulák funkciós csoportjaihoz. Elvileg a színezés a szálképzésnek a szárítás előtti bármelyik szakaszában történhet, azonban a gyakorlatban megvalósított nagyüzemi szálképzési eljárásoknál számos korlátozó tényező merül fel. A nyújtatlan szál könnyebben színezhető, mint a nyújtott, részben azért, mert a nyújtatlan szál szerkezete kedvezőbb (nagyobb porozitás), részben pedig azért, mert a szál haladási sebessége a szálképző gépsoron nyújtás előtt lényegesen kisebb, így a színezéshez hosszabb tartózkodási idő biztosítható a színező fürdőben. Ezért a legtöbb esetben a nyújtás előtt vagy alatt színezik a szálat (Pl. USP 3 111 357, USP 3 242243, DDR P. 81 843, Csehszl.P. 104915, Fr. P. 2076516, USP 3 483,576 sz. szabadalmi leírások). A mai- modern PAN szál gyártó technológiáknál azonban sok esetben ezek az eljárások nem alkalmazhatók. Ezeknél az új szálgyártó technológiáknál ugyanis a szálak oldószermentesítése úgy történik, hogy az előzőleg már megnyújtott kábelt ellenáramban vízzel kimossák, az oldószertartalmú mosóvizet vezetik a nyújtófürdőbe, hol az tovább dúsul az oldószerben, majd ez az oldat kerül a kicsapófürdőbe. Az innen távozó, oldószerben továbbdúsult oldatot vezetik azután az oldószer regeneráló üzemrészbe. Amennyiben a színezés a kábel nyújtása előtt, vagy alatt, tehát a szál teljes kimosása előtt történne meg, akkor a teljes ellenáramú oldószermentesítő rendszer elszennyeződne, és új színre való átálláskor az összes fürdőt le kellene cserélni. Ez pedig a gyakorlatban a nagy teljesítményű szálgyártó berendezéseknél gazdaságosan nem oldható meg. A GBP 992 195. sz. szabadalmi leírás ugyan ismertet egy eljárást, melynek segítségével nyújtás után is színezhető a gél állapotú szál, de ez az eljárás, amint ez a szabadalmi leírásból is kiderül, csupán max. 100000 den össztiterű kábel esetén alkalmazható. Megjegyzendő még, hogy bár a szabadalmi leírás szerint az eljárás szerves oldószerek esetében is használható, a leírt példában csak cinkkloridos oldatból előállított szálak szerepelnek, melyek közismerten könnyebben színezhetők gél állapotban, mint a szerves oldószerek alkalmazásával készített szálak. Hátránya még ennek az eljárásnak az is, hogy a nyújtott szál rosszabb színezékfelvétele miatt nagyobb színezék koncentrációval kell színezni, ezért a szálköteg által magával vitt színezék oldat koncentrációja is nagyobb, aminek következtében a színezett kábel mosásakor több színezék kerül a mosóvízbe, mint azon eljárásoknál, melyeknél a gél színezés a nyújtás előtt, vagy alatt történik. A nagyobb színezékveszteség egyrészt rontja az eljárás gazdaságosságát, másrészt — és ez a szempont egyre inkább fontossá válik — erősebben szennyezi a környezetet. A már nyújtott szálak színezésénél a fentieken kívül még további problémák jelentkeznek, ha a színező fürdő több színezéket is tartalmaz. Mivel a gélszínezésnél a színezés ideje nagyon rövid (néhány másodperc), csak olyan színezék kombinációk alkalmazhatók, melyeknél a színezékek gél állapotú szálra történő felhúzásának sebessége közel azonos. A nyújtott szálak színezésénél (a rosszabb színezékfelvétel és a még rövidebb színezési idő miatt) ez a követelmény még szigorúbb. A mai modern, nagy termelékenységű PAN szál gyártó gépsoroknál, ahol a kábel össztitere az 500000—1 000000 dtex-et is eléri, sőt egyes esetekben meg is haladja és a kábel haladási sebessége nyújtás után 60 m/perc-nél is nagyobb lehet, a fent említett módszerrel nem lehet egyenletes színezést elérni. Erre utal a GBP 1498069 sz. szabadalmi leírás is. A fő probléma az, hogy a nagy kapacitású gépsorok vastag kábelkötegét nem lehet a GBP 992 195 sz. találmányban leírt módszerek segítségével egyenletesen átitatni a színezék fürdővel és e miatt a színezés nagyon egyenlőtlen. Ezen a problémán egyes eljárások bonyolult színezőberendezések alkalmazásával próbálnak segíteni. Ilyen megoldást ismertet a BDR 2 063 179 sz. szabadalmi leírás mely sok kádból álló ellenáramú színezőberendezést alkalmaz, vagy a GBP 1498069. sz. szabadalmi leírás, mely a vastag kábel szétterítésével próbálja megoldani a fenti problémát. Azonban ezek a berendezések meglehetősen bonyolultak, drágák, helyigényük nagy és nem építhetők be már üzemelő PAN szálképző sorokba. További hátrányuk, hogy — különösen a BDR 2063 179 sz. szabadalmi leírásban leírt módszer esetében — a színezék veszteség meglehetősen nagy. Jelen találmány egy olyan színezési eljárás kidolgozásán alapszik, melynek segítségével a modern, nagysebességű, nagy termelékenységű, ellenáramú oldószermentesítést alkalmazó PAN szálképző berendezéseknél is egyenletes színmélységű kábel állítható elő gazdaságosan, a meglévő szálképző berendezések alapvető, nagyobb átalakítása nélkül, oly módon, hogy a színezék vesztesége és így a környezet szennyeződésének mértéke minél kisebb legyen, akár egynél több színezéket tartalmazó színezékfürdő alkalmazása esetén is. Vizsgálataink során arra a meglepő eredményre jutottunk, hogy ha az előzőleg már megnyújtott és oldószermentesített vizes kábelt először a hagyományos módon, hengerpárok közt kinyomatjuk, majd az így kapott, egyenlőtlen víztartalmú kábelt néhány másodperces levegőúton vezetve újabb hengerpár közt engedjük át oly módon, hogy a második hengerpár nyomása nem haladja meg az elsőét, akkor olyan egalizált víztartalmú kábelt kapunk, amely még 500000 dtex vagy ennél lényegesen nagyobb össztiter mellett is egyenletesen színezhető. Ugyanakkor, ha az ismert módszerekkel vízteleníti kábelt színezzük, ilyen vastag kábelek esetén nagyon egyenlőtlenül színezett terméket kapunk. A találmány tárgya tehát eljárás nedves szálképzéssel készített, előzőleg nyújtott és ellenáramban oldószermentesített lazított szerkezetű, növelt belső felületű és adott esetben retardereket és/vagy egalizálókat 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
