CN101374996A - 造纸机械用带 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种造纸机械用带，其耐裂性、耐磨损性、耐发裂等物性优异。本发明的造纸机械用带在其基体的毛毡侧层合有外周面，其特征在于，外周面含有连接于基体的中间层和位于其外周的最外层，中间层为由二甲基硫代甲苯二胺固化成的聚氨酯，最外层为由用二甲基硫代甲苯二胺以外的固化剂固化成的固化聚氨酯或选自环氧树脂、不饱合聚酯树脂中的热固化性树脂，且在外周面切削有排水沟，该排水沟的底部切削到比上述中间层和最外层的边界面深的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种造纸机械用带(下面，有时简称为“带”)，更详细地来讲，是一种外周面由多层构成、耐裂性、耐磨损性、永久变形等物性优异的造纸机械用带。
背景技术
在造纸工场中，在各制造工序中使用由基体和聚氨酯构成的造纸机械用带。即，在造纸工序的压榨部分(press part)中使用靴式压榨带(shoe press belt)、传送带，在压延部中使用软压延带。
这些带基本上是由用于体现带整体强度的、由织布等的构成的基体和层合在基体的两面或一面的聚氨酯构成。为了制造这种带，采取在基体上涂布、含浸液体状的氨基甲酸酯预聚物，利用固化剂使其固化的工序。
在造纸机械用带用的聚氨酯中，造纸工序的压榨部等的使用部根据用途分别使用多种的聚氨酯，但在每一情况下都是在辊上高速旋转，另外也承受辊之间、辊和压榨靴之间的强的压力，因此要求高度的物性。特别是最近，伴随着因纸的生产率提高而引起的抄纸机械的运转速度的高速化、压榨部的高压化等，其使用环境近年来变得越来越残酷。在这种高性能的造纸机械中所使用的带要求具有更高水平的性能。作为造纸机械用带，一般要求耐磨损性、永久变形、耐裂性、耐压缩疲劳性等的物性。
如上所述，带在基体的两面或一面上层合聚氨酯，在两面的情况下，外周面与毛毡侧相接，内周面与压榨辊、压榨靴相接。其中，由于层合在毛毡侧的外周面承受过大的加压，而且为了提高脱水效率在外周面通常设有排水沟，因此，容易从该排水沟的底部和其边缘部发生裂纹。另外存在位于邻接的排水沟间的凸部表面容易磨损的问题。因此，在构成带的聚氨酯中，特别是对被作为外周面而使用的聚氨酯来讲，大多要求提高耐裂性和耐磨损性。
就聚氨酯类的制造方法而言，使末端具有2个异氰酸酯基的二异氰酸酯和末端具有多个羟基的多元醇进行加聚反应，首先制造末端具有异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物。如此获得的液体状的氨基甲酸酯预聚物为低分子，通过在其中加入固化剂(链增长剂)进行加热，进行固化获得固体状的高分子量聚氨酯。
作为对聚氨酯的性状有较大影响的因素，用于制造高分子量聚氨酯的上述固化剂的选择是很重要的。作为造纸用聚氨酯的固化剂，代表性的物质为二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA)及亚甲基双邻氯苯胺(MBOCA)，两者都经常使用。其中，MBOCA耐磨损性优异，DMTDA在耐裂性方面特别优异。耐裂性对造纸用带来讲是重要的性质，在看重耐裂性的用途方面大多使用DMTDA。
例如，在专利文献1中提供一种造纸机械用带，其在造纸机械用带的聚氨酯固化剂中使用DMTDA时，可取得耐裂性、耐磨损性、耐永久变形性的平衡。
但是，作为带中产生的裂纹，除了由强的外力而引起的通常的裂纹之外，还有在位于邻接的排水沟间的凸部表面产生的极小的毛发状的裂纹、即所谓的发裂，DMTDA固化物在防止一般的裂纹的产生方面优异，但存在容易产生发裂的缺点。而且，该发裂，当同样在带的凸部表面产生时，表面粗度增加，结果出现摩擦磨损增大的问题。而且，通常为了使造纸用带排出榨出的水分，在其外周面上设置排水沟，但位于邻接的排水沟间的凸部表面的边缘部存在缺损的现象，该现象也存在容易引起DMTDA固化物的缺点的倾向。
另一方面，MBOCA固化物耐磨损性优异，但具有容易产生裂纹的缺点。另外，作为造纸机械用带，已知尤其为了提高耐磨损性，通常选择高硬度的聚氨酯，但即使是DMTDA固化物、MBOCA固化物更容易产生裂纹。也就是说，一般耐磨损性的提高和裂纹的防止为相反的性质，认为难以同时解决两者。
专利文献1:日本专利特开2004-52204号公报
发明内容
本发明的发明者对该问题进行了研究，结果发现，从裂纹的产生大多从设置在聚氨酯外周面的聚氨酯树脂层上的排水沟的底部和其边缘部分产生，而且应该注意到带凸部表面的发裂性和磨损性方面考虑，将层合在基体的外周(毛毡侧)的树脂形成为2层以上的多层，在与基体直接接触的层(以下称为中间层)上层合耐裂性优异的材料，在其外周层合耐磨性和耐发裂性良好的材料作为外周面的最外层(以下简称最外层)，而且在外周面设置排水沟时，通过切削排水沟使其底部比上述中间层和最外层的边界面深，排水沟底部和其边缘部形成耐裂性的材料，由于最外层由耐磨损性和耐发裂性良好的材料形成，由此可获得耐裂性、耐磨损性、耐发裂性均优异的带。
具体来讲，在中间层上层合DMTDA固化聚氨酯，在最外层层合通过DMTDA以外的固化剂、例如MBOCA固化成的聚氨酯或选自环氧树脂、不饱合聚酯树脂中的热固化性树脂。
即，本发明是一种造纸机械用带，其在基体的毛毡侧层合有外周面，其特征在于，外周面含有连接于基体的中间层和位于其外周的最外层，中间层为由二甲基硫代甲苯二胺固化成的聚氨脂，最外层为由二甲基硫代甲苯二胺以外的固化剂固化成的固化聚氨酯或选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的热固化性树脂，而且在外周面切削有排水沟，该排水沟的底部切削到比上述中间层和最外层的边界面深的位置。
发明的效果
本发明的造纸机械用带通过在最外层配置由DMTDA以外的固化剂、例如MBOCA固化成的聚氨酯或选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的热固化性树脂，耐磨损性、耐发裂性优异。另外，由于排水沟切削到比上述2层的边界面深的位置，中间层的DMTDA固化聚氨酯在排水沟的底部和其边缘部露出，因此难以产生来自底部和其边缘部的裂纹；另一方面，由于位于邻接的排水沟间的凸部表面为最外层的材料，因此也可以防止其边缘部的缺损。这样一来，可提供一种在耐裂性、耐磨损性、耐发裂性的所有方面比以往所使用的造纸机械用带都优异的造纸机械用带。
附图说明
图1为表示本发明的造纸机械用带的构成的横断面图。
图2表示本发明的造纸机械用带制造工序。
图3表示本发明的造纸机械用带制造工序。
图4为耐裂性试验装置。
图5为耐磨损性试验装置。
符号的说明
1 带
2 基体
3 靴(shoe)侧树脂层
4 毛毡侧树脂层
5 中间层
6 最外层
7 排水沟
8 排水沟底部
9 中间层和最外层的边界面
20、21 辊
22 树脂涂布喷嘴
23 热源
31 试验片
32 紧固手柄
33 旋转辊
34 压榨靴
35 压榨板
36 旋转辊
37 摩擦件
具体实施方式
根据图1说明本发明的造纸机械用带的结构。图1为带1的横断面图，在基体2的内周面层合有靴侧树脂层3，在外周面层合有毛毡侧树脂层4。
外周面的毛毡侧树脂层4由中间层5和最外层6构成，中间层5与基体相接，在其外侧上层合有最外层6。在带上沿移动方向设有多条排水沟7。由于排水沟7被切削成到比中间层5和最外层6的边界面9深的位置，故露出的中间层5形成排水沟7的底面8和其边缘部。
通过这种层合方法及排水沟的设置而得到的带外周面由中间层5和最外层6构成，在造纸机械中相接于毛毡侧的最外层6上是用DMTDA以外的固化剂固化成的聚氨酯、例如MBOCA固化聚氨酯或选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的热固化性树脂，因此即使进行抄纸机械的高速、高压运转，也可抑制磨损或者发裂及凸部表面的边缘部缺损的产生。另一方面，由于排水沟7被切削到比中间层5和最外层6的界面9深的位置，故底部8和其边缘部为耐裂性优异的DMTDA固化聚氨酯，因此难以发生裂纹。
在本发明的带的外周、即毛毡侧树脂层4中，中间层5配置DMTDA固化聚氨酯，最外层6特别要求耐磨损性、耐发裂性。作为最外层6的材料，可采用DMTDA以外的固化剂固化成的聚氨酯或选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的热固化性树脂。
造纸机械用带在除了构成上述基体2的外周面的毛毡侧树脂层4之外，通常在基体2的靴侧还层合靴侧树脂层3。作为靴侧树脂层3，与外周面同样，采用最多的是热固化性聚氨酯。
另外，作为基体通常可使用织布，此外也可采用不编织两者而将其重叠成的物质、薄膜、编织物、将宽度窄的带状体卷成螺旋形的物质等。
就中间层的聚氨酯而言，使多元醇和二异氰酸酯反应而生成氨基甲酸酯预聚物后，将固化剂(链增长剂)混合于其中，然后将其涂布在基体上，进行干燥、固化(也可以加热)，得到高分子量的聚氨酯。
作为生成聚氨酯预聚物的原料的多元醇，可使用例如:聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等的聚醚多元醇；聚已内酯、聚碳酸酯、聚已二酸乙二醇酯、聚已二酸丁二醇酯、聚已二酸已二醇酯等的聚酯多元醇等。
作为氨基甲酸酯预聚物原料的二异氰酸酯，可以使用甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、间二甲苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯等，通常作为聚氨酯的原料可使用公知的任何原料，特别优选TDI及MDI。MDI存在各种异构体，最优选4，4’异构体。另外，也可以采用TDI和MDI的混合物。
在由多元醇和二异氰酸酯制造氨基甲酸酯预聚物的反应中，两者的混合比优选设定为异氰酸酯基/OH基当量比为1.3/1～4/1、优选1.4/1～1.6/1的范围。
由于反应生成物含有大量的未反应的二异氰酸酯和溶剂，因此通过蒸馏除去。预聚物可作为蒸馏残渣得到。
作为固化剂的二甲基硫代甲苯二胺存在由二甲基硫基及氨基的取代位置而形成的各种异构体，可以以这些异构体混合物的形式使用，可以作为美国ァルベマ—ル公司制的ETHACURE300(商品名)得到。
作为固化剂的亚甲基双邻氯苯胺可以作为ィハラケミカル社制的ィハラキュァミンMT(商品名)得到。
氨基甲酸酯预聚物和固化剂优选以固化剂的活性氢基和氨基甲酸酯预聚物的异氰酸酯基的当量比为0.9～1.10的混合比进行混合。
由固化剂进行的固化反应可以用公知的方法进行。固化反应的温度通常为20～150℃，优选为90～140℃，优选使其至少反应30分钟以上。
上述氨基甲酸酯预聚物一般为低粘度，通过固化剂(链增长剂)使其链增长，由此可以得到高分子量的聚氨酯，但在制造本发明的由多层聚氨酯和基体2构成的造纸机械用带时，首先，使织布等的带基体2含浸形成中间层5的氨基甲酸酯预聚物和固化剂的混合物，使其干燥、固化(也可以加热)，形成中间层5；其次，在最外层6上将氨基甲酸酯预聚物和固化剂的混合物、或选自环氧树酯、不饱合聚酯树脂中的热固化性树脂涂布在中间层5的上部，得到如图1所示的、在基体2的内周面上聚氨酯层、另外在其相反侧上由中间层5和最外层6构成的外周面被含浸、层合的带。
在最外层6上使用热固化性聚氨酯时，其原料的多元醇和二异氰酸脂的种类、它们的混合比、反应温度等几乎与中间层5的情况相同，但固化剂可使用二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA)以外的固化剂，作为这样的固化剂，可列举芳香族二胺(亚甲基双邻氯苯胺(MBOCA)、三亚甲基-二-4氨基苯甲酸酯(トリメチレン-ピス—4ァミノベンゾェ—ト)、1，2-二-(2氨基苯硫代)乙烷、亚甲基二苯胺氯化钠络合物、亚丙基二醇-二-对氨基苯甲酸酯)、脂肪族多元醇(1，4-丁二醇、三甲基丙烷)、芳香族多元醇(对苯二酚醌二羟乙基醚)等，从耐磨损性、耐微裂性等观点考虑，特别优选MBOCA。
最外层6也可以使用环氧树脂、不饱合聚酯树脂类的聚氨酯以外的热固化性树脂。作为环氧树脂，优选通过双酚A和环氧氯丙烷的缩合而得到的、通过脂肪族胺、芳香族胺、酸酐等的固化剂使其固化的双酚A型环氧树脂；另外，作为不饱和聚酯树脂，优选通过有机过氧化物类的自由基引发剂使由不饱和二元羧酸和乙二醇得到的不饱和聚酯和苯乙烯等聚合性乙烯基单体的混合物固化的不饱和聚酯树脂。在上述的热固化性树脂中，特别是在如本发明所述用于最外层6的情况下，环氧树脂是合适的。
作为热固化性树脂的不饱和聚酯树脂可以以旭电化社制的ァデカレジンEP4100(商品名)得到。
作为其它的热固化性树脂的双酚A型环氧树脂，可以作为日本ュピカ社制的ュピカ4516P(商品名)可得到。
在基体2的两面上层合聚氨酯树脂的方法，如图2、3所示，可通过下述的工序进行。
(工序1)
如图2所示，在辊20、21之间架设基体2，使辊旋转，同时在基体2上从树脂涂布喷嘴22涂布形成靴侧树脂层3的氨基甲酸酯预聚物和作为固化剂的二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA)的混合物，使靴侧树脂层3干燥、固化(也可以加热)。
(工序2)
在使靴侧树脂层3干燥、固化后，使基体2的正反面翻转，如图3所示，在层合有靴侧树脂层3的基体2的另一面上涂布形成中间层5的氨基甲酸酯预聚物和作为固化剂的DMTDA的混合物，使其干燥、固化(也可以加热)，形成中间层5。而且，从图3表示的中间层5的上部，同样地涂布形成最外层6(没有图示)的氨基甲酸酯预聚物和作为固化剂的MBOCA混合物，使其干燥、固化(也可以加热)，依次形成由中间层5和最外层6构成的毛毡侧树脂层4。
最外层6在使用选自环氧树脂、不饱合聚酯树脂的热固化性树脂时，可以在双酚A和环氧氯丙烷的缩合物、不饱和聚酯和聚合性乙烯基单体的混合物等作为未固化的液体状树脂被市售的树脂中，添加固化剂或自由基引发剂，与上述氨基甲酸酯预聚物的固化同样进行加热、固化，形成最外层。
这样，作为基体2的外周面，在形成毛毡侧树脂层4后，形成排水沟7。排水沟7的形成通过使用旋转刀等在带的移动方向上进行切削而进行。在本发明中，需要露出作为中间层5的DMTDA固化聚氨酯，形成排水沟7的底部和其边缘部，因此，如图1所示，以排水沟7的深度达到比中间层5和最外层6的边界面9深的位置进行切削。
如果对于外周面的各层的厚度用相对比表示，相对于毛毡侧树脂层4整体的厚度100，中间层5优选为40～90，特别为50～80；最外层6优选为60～10，特别为50～20。中间层5的厚度过大时(最外层6的厚度过小时)，在带的使用中最外层6的磨损加快的情况下，中间层5露出带表面的时间加快。相反，中间层5的厚度过小时(最外层6的厚度过大时)，由于中间层5和最外层6的边界面9靠近排水沟7的底部8，由底部8及其边缘部附近或邻接的沟壁部发生裂纹，不优选。
在本发明中，以作为毛毡侧树脂层4的厚度相对比为100计，排水沟7的深度为40～70，优选为50～60，以边界面9形成排水沟7的壁面的一部分的方式切削排水沟7。相对于排水沟7的深度100，从边界面到底部8的深度优选为10～90，特别为40～60。当排水沟7的深度比其深时，自底部8、其边缘部附近或邻接的沟壁部有时发生裂化，不优选。另外，相反当深度比其浅时，带的脱水效率下降，不优选。
实施例
列举以下实施例具体地说明本发明，但本发明并不受这些实施例任何限制。需要说明的是，在各实施例及比较例中，用作中间层及最外层的材料的氨基甲酸酯预聚物、固化剂以及热固化性树脂如下所述。
(1)氨基甲酸酯预聚物:
使用“タケネ—トL2395(武田制药社制)”
(2)固化剂DMTDA:ァルペマ—ル公司制“ETHACURE300”(3，5-二甲硫代2，4-甲苯二胺/3，5-二甲硫代2，6-甲苯二胺的80份/20份混合物)
(3)固化剂MBOCA:ィハラケミカル公司制“ィハラキュァミンMT“(亚甲基双邻氯苯胺)
(4)热固化性树脂:
“ァデカレジンEP4100”(旭电化社制):通过双酚A和环氧氯丙烷的缩合而获得的双酚A型环氧树脂
[实施例1]
(内周面聚氨酯的层合)
准备作为固化剂的DMTDA，与氨基甲酸酯预聚物混合以得到H/NCO当量比为0.97，
(预聚物涂布)
如图2所示，在辊20、21之间架设基体2，使辊旋转，同时在基体2上首先从树脂涂布喷嘴22涂布形成内周面(靴侧)树脂3的上述氨基甲酸酯预聚物和固化剂的混合物，使靴侧树脂层3干燥、固化。
(中间层聚氨酯的层合)
其次，使基体2的正反面翻转，如图3所示，在基体2的另一面涂布形成中间层5的氨基甲酸酯预聚物和固化剂DMTDA的混合物，使其干燥、固化。
(最外层聚氨酯的层合)
在上述中间层5的固化进行、流动性丧失时，将氨基甲酸酯预聚物和MBOCA固化剂混合，以使H/NCO当量比为0.97，从上述中间层5的上部涂布该混合物，形成最外层6后，使其干燥、固化。其后，利用设在上方的热源23，在100℃下使其反应3个小时，使内周面聚氨酯和中间层聚氨酯、及最外层聚氨酯完全固化。
这样，得到在基体2的内周面层合有1层、在外周面层合有中间层5、最外层6的2层的带。外周面的各层的厚度相对于毛毡侧树脂层4整体的厚度2.0mm(相对比为100)，中间层5为1.5mm(75)，最外层6为0.5mm(25)。
聚氨酯固化后，在外周面的聚氨酯的表面上使用旋转刀形成宽度为1.0mm、深度为1.0mm的排水沟7。由此作为中间层5的DMTDA固化聚氨酯的层露出，形成排水沟的底部。
[物性的评价]
对得到的带样品的物性进行测定，物性的测定方法。
(1)裂纹
使用如图4所示的装置进行测定。将试验片31的两端通过紧固手柄(クランプハンド)32、32夹持，紧固手柄32、32以联动、左右方向可往返移动地构成。施加在试验片31上的张力为3kg/cm，往返速度为40cm/秒。
另外，对试验片31而言，通过设置为外周面相接于旋转辊33，通过旋转辊33和压榨靴34夹持，通过在旋转辊方向移动压榨靴，以36kg/cm2被加压。
通过该装置使试验片反复进行往返运动，测定直至在试验片31的底部和其边缘部产生裂纹的往返次数。其后，对位于试验片外周面的排水沟间的凸部表面，观察其发裂发生状况。
(2)耐磨损性
使用图5所示的装置进行测定。在图5中，试验片31安装在压榨板35的下部，其下的面(测定对象面)的外周面与旋转辊36接触并被按压。在旋转辊36的外周设有摩擦件57，以压力10kg/cm、旋转辊的旋转速度为100m/分钟与加压下的旋转辊进行20分钟的接触摩擦，测定试验后的试验片31的厚度减少量。
[实施例2]
在实施例1中，作为最外层树脂，将MBOCA固化聚氨酯换成作为热固化性树脂的ァデカレジンEP4100(双酚A型环氧树脂)，与实施例1相同地制造带样品，测定所得到的带样品的物性，将结果一起示于表1。
[表1]
[比较例1]
将外周面做成实施例1中作为中间层使用的仅DMTDA固化聚氨酯的单层，除此之外，与实施例1同样地制造带样品，测定所得到的带样品的物性。将结果一起示于表1。
[比较例2]
将外周面做成实施例1中作为最外层使用的仅MBOCA固化聚氨酯的单层，除此之外，与实施例1同样地制造带样品，测定所得到的带样品的物性，将结果一起示于表1。
由表1的结果得知，使外周面做成由DMTDA固化聚氨酯的中间层和MBOCA固化聚氨酯的最外层构成的2层的本发明的带，其耐裂性、耐磨损性、耐发裂性得到均衡地改善。
与此相比，结果为，将外周面做成DMTDA固化聚氨酯单层的比较例1的带，虽然耐裂性良好，但耐磨损性、耐发裂性不充分，另一方面，将外周面设定为MBOCA固化聚氨酯单层的比较例2的带，虽然耐磨损性、耐发裂化良好，但耐裂性差。
工业上的可利用性
根据本发明，可提供一种造纸机械用带，其与以往使用的用单层构成外周面聚氨酯的带相比，耐裂性、耐磨损性、耐发裂性等优异；由于耐久性增加，因此期待通过提高造纸工序的生产率来提高制品并降低成本。
Claims (3)
1.一种造纸机械用带，其是在基体的毛毡侧层合有外周面的造纸机械用带，其特征在于，外周面含有相接于基体的中间层和位于其外周的最外层，中间层为由二甲基硫代甲苯二胺固化成的聚氨酯，最外层为由二甲基硫代甲苯二胺以外的固化剂固化成的固化聚氨酯或选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂的热固化性树脂，且在外周面切削有排水沟，该排水沟的底部切削到比上述中间层和最外层的边界面深的位置。
2.如权利要求1所述的造纸机械用带，其中，最外层为通过亚甲基双邻氯苯胺固化成的聚氨酯。
3.如权利要求1所述的造纸机械用带，其中，热固化性树脂为双酚A型环氧树酯。
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