CN103339320B - 靴式压榨带，其制造方法和在靴式压榨机中的用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及靴式压榨带，和制造与使用它的方法。该压榨带(5)包括由耐热弹性体形成的底座(14)，在所述底座内部，存在含多根支持纱线(16,18)的支持结构(15)。至少一些支持纱线是耐热聚合物纱线，其材料的聚合物结构包括萘基。

Description

靴式压榨带，其制造方法和在靴式压榨机中的用途

技术领域

本发明涉及靴式压榨带，其制造方法和在靴式压榨机中的用途。

发明背景

本发明涉及在板、纸和纸浆制造机的压榨段中的靴式压榨机(shoepresses)中和在造纸机的压延机中的靴式压榨机中使用的靴式压榨带。靴式压榨带是具有无端回线形状的独立的带状片材。靴式压榨带具有弹性材料的底座，和在该底座内部的含支持纱线的支持结构。

进一步地，本发明涉及制造靴式压榨带的方法和这种带在靴式压榨机中的用途。

在化学纸浆、板和纸张制造机中，可使用靴式压榨机从纤维网中除去水。在这种靴式压榨机中，当在纤维网的第二表面用被无端压榨带包围的不可移动的压榨靴压榨的同时，在高速下行进的湿纤维网的一个表面用旋转压榨机压榨。压榨带的内表面对着压榨靴的滑动表面。这一滑动的结果是，压榨带的温度上升。因此，靴式压榨机典型地提供有润滑组件，利用所述润滑组件，进而在带和压榨靴之间供应润滑油，以降低摩擦和热量的生成。然而，压榨带的耐热性证明不足。

发明内容

本发明的目的是提供新颖类型的靴式压榨带，其制造方法，和新颖类型的靴式压榨带的用途。

本发明的压榨带的特征在于至少一些支持纱线是耐热的聚合物纱线，其材料的聚合物结构包括萘基，和所述耐热聚合物纱线的2％拉伸所要求的力为至少10cN/tex,20℃。

本发明方法的特征在于在支持结构中使用耐热支持纱线，所述耐热支持纱线是聚合物纱线，其材料的聚合物结构包括萘基，和利用所述支持纱线，2％拉伸所要求的力为至少10cN/tex,20℃。

本发明用途的特征在于将靴式压榨带排列在靴式压榨机内，并运行通过在压榨靴和压榨辊之间的长辊隙，从而提供大于80℃的操作温度，其中所述靴式压榨带具有无端回线形状的独立部件，可在靴式压榨机内通过在至少一个辊和压榨靴之间的长辊隙运行，该靴式压榨带(5)包括

底座(14)，它是一种弹性的耐热材料；

在底座(14)内部的至少一层纱线层(17)中排列的多根聚合物支持纱线(16,18)；和

在压榨靴侧的第一表面(10)，和在纤维网侧的第二表面(11)；

其特征在于：

至少一些支持纱线(16,18)是耐热聚合物纱线，其材料的聚合物结构包含萘基；和

对于所述耐热聚合物纱线2％的拉伸来说所要求的力于20℃是至少10cN/tex，

其中所述耐热聚合物纱线的结构是完全芳族的液晶聚合物，聚(4-羟基苯甲酸-共-6-羟基-2-萘甲酸)。

一个构思是压榨带具有由耐热材料制造的底座，在所述底座内部，排列含多根耐热支持纱线的支持结构。该耐热支持纱线包括萘基。含这一材料的纱线具有相对大的力抗拉伸，换句话说，其屈服强度高。进一步地，这一强度性能在升高的温度下得以保持。因此，选择耐热支持纱线为2％拉伸所要求的力为10cN/tex,20℃或更大的聚合物纱线。

优点是该新颖类型的压榨带适合于在比以前高的温度下使用。因此，靴式压榨机可在较高的操作温度下运行。这使得靴式压榨机的运行速度和压缩力增加，以改进靴式压榨机的效率。进一步地，当压榨带耐受较高温度且没有被损坏时，可减少压榨靴和压榨带之间提供的润滑剂的冷却。

一个实施方案的构思是所述耐热聚合物纱线的玻璃化转变温度Tg为至少80℃。

一个实施方案的构思是所述耐热聚合物纱线的玻璃化转变温度Tg为至少100℃。

一个实施方案的构思是所述耐热聚合物纱线包括聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。以下示出了这一材料的分子结构，可观察到，该材料包括萘基，所述萘基以在结构图中的一对苯环形式示出。

一个实施方案的构思是所述耐热聚合物纱线是聚萘二甲酸乙二酯(PEN)。聚二甲酸乙二酯的玻璃化转变温度Tg为120℃，于是PEN纱线的强度在升高温度下也很好地得以保持。与线性密度相反，聚萘二甲酸乙二酯的断裂强度为约60cN/tex。在20℃的温度下，在2％的拉伸下的拉伸值大于16cN/tex，这是例如与含聚苯二甲酸乙二酯(PET)的聚酯(它通常用作支持纱线)的相应值相比的2倍。与聚苯二甲酸乙二酯相比，聚萘二甲酸乙二酯的拉伸力在100℃的温度下也是约2倍。因此，该材料结实和坚硬，且在升高的温度下也很好地保持其性能。进一步地，由聚萘二甲酸乙二酯制成的支持纱线就横向压榨纱线来说证明具有良好的强度性能，换句话说，它具有截面弹性，这是由于在没有断裂的情况下，支持纱线高度抗横向冲击和应力所致。

一个实施方案的构思是所述耐热支持纱线是含聚萘二甲酸乙二酯和适合于这一目的的一种或更多种第二聚合物的共聚物。

一个实施方案的构思是所述耐热聚合物纱线完全是芳族液晶聚合物，聚(4-羟基苯甲酸-共-6-羟基-2-萘甲酸)。以下示出了这一材料的分子结构。可观察到，该材料包括在结构图内以一对苯环形式示出的萘基。

一个实施方案的构思是所述耐热聚合物纱线是商品名为Vectran的耐热纱线。这一支持纱线的玻璃化转变温度Tg为110℃或甚至更高，换句话说，纱线在相当高温下还保持其性能。进一步地，这一纱线具有极端大的强度，这是因为纱线2％拉伸所要求的力为最多100cN/tex,20℃或比这更大。在一个实验中，在2％的拉伸值下，测量纱线的强度为115cN/tex,20℃。

一个实施方案的构思是最接近于压榨靴侧面上的表面的支持纱线层中的至少纱线是所公开的耐热支持纱线。这是因为最接近于压榨靴的支持纱线遭受来自滑动表面的最大热应力下。在更加远离滑动表面的纱线层和对着滑动表面排列的第一表面之间，存在较大厚度的基础材料(basematerial)，所述基础材料隔绝在该结构体内的传热，从而保护更远地定位的支持纱线。最接近于压榨靴的滑动表面的支持纱线相对于压榨带，可以在纵向或者在横向上。

一个实施方案的构思是压榨靴可包括至少一层纵向支持纱线层和至少一层横向支持纱线层。最接近于压榨靴侧面上的表面的纵向纱线层中的至少支持纱线是所公开的耐热支持纱线。在操作过程中，纵向支持纱线遭受较大的应力，例如拉伸应力，这是由于它们的耐久性对于压榨带的条件和使用寿命来说可能是关键的。

一个实施方案的构思是压榨带的支持结构包括至少一种支持织物。该支持织物包括所公开的耐热纱线。若要求的话，则支持织物中的所有纱线可以是所公开的耐热纱线。

一个实施方案的构思是压榨带中支持结构的所有支持纱线是所公开的耐热纱线。

一个实施方案的构思是压榨带中的所有支持纱线是聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或以商品名Vectran市售的纱线。

一个实施方案的构思是压榨带的底座包括由含异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物和扩链剂制成的聚氨酯聚合物。在制造氨基甲酸酯预聚物中，使用了1,4-亚苯基二异氰酸酯(PPDI)，和扩链剂包括甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)。在本领域中，MCDEA也称为4,4′-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)。氨基甲酸酯预聚物是指由1,4-亚苯基二异氰酸酯单体(PPDI)和多元醇之间反应获得的产物。为了制造氨基甲酸酯预聚物，使PPDI与多元醇反应。所使用的多元醇可以是在制造聚氨酯中常用的任何多元醇。因此，多元醇可以是例如聚醚多元醇，聚酯多元醇，聚醚碳酸酯多元醇，聚碳酸酯多元醇或聚己内酰胺多元醇。除了对称的PPDI以外，当含对称MCDEA的扩链剂用于制造聚氨酯时，由这种聚氨酯制造的靴式压榨带的耐热性能是优良的。例如，带的断裂强度在升高的温度下得以保持，和聚氨酯带的其他性能，例如耐磨性和从压缩中恢复的性能也可得到改进。为了清楚起见，这一聚氨酯聚合物在本申请中也可称为PPDI聚氨酯。

一个实施方案的构思是通过使用离心流延，在流延鼓中制造压榨带。因此，首先将支持纱线置于流延鼓的内表面上，然后在旋转鼓的同时，聚氨酯材料或者相应的弹性体均匀地在支持纱线周围和其上施加。可存在数层纱线层，在此情况下，在排列每一纱线层之后，可在流延鼓内进行新的离心流延。因此，纱线层彼此不接触，但可在它们之间存在流延的弹性体。

一个实施方案的构思是通过使用离心流延，在流延鼓中制造压榨带。首先，由耐热弹性体流延第一流延层。可在没有支持纱线的情况下或者在具有支持纱线的情况下，流延第一流延层。之后，排列横向纱线，并流延第二流延层。可在第二流延层流延的同时，排列纵向支持纱线。最后，可流延又一或更多的涂布层。

一个实施方案的构思是通过在流延筒上流延耐热弹性体，制造压榨带的底座。作为圆周方向内的支持纱线，可使用以上提及的聚合物纱线，所述聚合物纱线具有完全芳族液晶聚合物,聚(4-羟基苯甲酸-共-6-羟基-2-萘甲酸)的结构。进一步地，在圆周方向上的耐热支持纱线可以是以商品名Vectran市售且玻璃化转变温度Tg为至少110℃的纱线，纱线2％拉伸所要求的力为至少100cN/tex,20℃。

一个实施方案的构思是底座内部的支持结构是其中支持纱线没有交叉并粘结到彼此上的非织造结构。

附图说明

附图中更加详细地解释了一些实施方案，其中：

图1图示了靴式压榨机的原理；

图2图示了压榨带，它是独立地制造的单独组件，具有闭环形状且可安装在靴式压榨机上；

图3a和3b图示了一部分压榨带及其支持结构的截面；

作为简图，图4阐述了本申请中公开的特征；和

图5a和5b进一步图示了在压榨带中排列支持纱线层和弹性体层的一些替代方式的截面。

为了清楚起见，在附图中，以简化的方式示出了一些实施方案。在附图中，相同的参考标记表示相同的元件。

具体实施方式

图1示出了简化的靴式压榨机1，所述靴式压榨机1可包括卷压辊2和压榨靴3，在其间存在压榨区4，而压榨带5，至少一种造纸机织物6,7和待干燥的纤维网8可经所述压榨区4排列，在纵向MD上运行。可采用力F，相对于彼此挤压压榨靴3和卷压辊2，于是压缩在它们之间运转的压榨带5，造纸机织物6,7和纤维网8。压榨靴3具有面向卷压辊2的曲线滑动表面L，于是在压榨靴3和卷压辊2之间存在延长的接触区域，即所谓的长辊隙。可排列压榨带5，在被合适的支持部件9支持的压榨靴3周围通过。压榨带5的内表面10贴着压榨靴3的滑动表面L滑动，和带的外表面11面向纤维网8。纤维网8可被带到压榨区4中，其方式使得它被一种或更多种造纸机织物，例如压毡7或线材6支持。可运行造纸机织物6,7，其方式使得它被导辊12或类似物导引。在图1的实施方案中，上部造纸机织物可以是压榨带7，和下部织物可以是线材6。当纤维网8穿过由卷压辊2和压榨靴3形成的相对长的压榨区4时，水被压出，所述水可被压毡接收，可通过例如水收集装置13，从所述压毡中除去水。

在压榨靴3的滑动表面L和压榨带5的内表面10之间存在摩擦，和可借助润滑体系V，通过在压榨靴3和压榨带5之间供应润滑剂来尝试降低摩擦。例如油可用作润滑剂。滑动表面L和压榨带5之间的摩擦产生热量，所述热量会加热压榨靴3中的润滑油，且还升高压榨带5的温度。润滑体系V可包括冷却体系J，冷却润滑剂。已冷却的润滑剂使得在滑动表面L内能生成热量并将减少传递到压榨带5上的热量。冷却润滑剂的意图是确保压榨带5的温度没有升高到超过允许操作的温度，该温度典型地为约60-70℃。然而，冷却消耗大量的能量。进一步地，冷却设备J使得靴式压榨机1的结构复杂化且要求维护。在温暖气候中使用的目的中，尤其排列冷却润滑剂证明相当成问题。设计本申请中列出且包括耐热弹性体和耐热支持纱线的压榨带5，耐受大于80℃的温度和甚至大于100℃的温度且没有显著改变压榨带5的强度性能。在靴式压榨机1内使用这种耐热压榨带5使得能减少润滑剂的冷却或者甚至完全省去冷却。结果，靴式压榨机1的能量效率可得到改进，和另外，可甚至简化靴式压榨机1的结构。

要注意，在本申请中公开的压榨带也可应用到不同于图1所示的靴式压榨机上。对于不同实施方案来说，常见的是压榨带总是独立地制造且具有无端回线形状的组件，且在靴式压榨机内排列或者可在其内排列，其方式使得它穿过在至少一个辊和压榨靴之间的长辊隙，从而有助于纤维网的处理。

图2示出了具有内表面10和外表面11的无端回线形状的压榨带5。压榨带5可排列在靴式压榨机1内，以便其外表面11，即第二表面面向纤维网8，而内表面10，即第一表面贴着压榨靴3的滑动表面滑动。图2还用虚线示出了位于底座14内部的支持结构15，所述支持结构15可包括含数个纵向MD载体纱线16的纱线层17a，和含数个横向CMD支持纱线18的纱线层17b。可存在1,2,3或更多层纱线层17。可根据需要，选择纱线层17的数量和纵向纱线层17a与横向纱线层17b的相互顺序。

图3a在纵向MD上，和图3b在横向CMD上示出了压榨带5的剖视图结构。所列出的结构包括三层支持纱线层17a,17b,17c，其排列方式使得纵向纱线层17a和17c在最外面的位置，和在它们之间存在中间横向纱线层17b。这一支持结构15证明是良好的。或者，支持结构15可具有不同种类，且它可包括在彼此之上的1,2,3或更多层，和可针对具体案例，设计纱线层的相互顺序与方向。每一纱线层17包括数个相邻的纱线，它们可以是独立的支持纱线，或者一根或更多根支持纱线可在纱线层内并肩地螺旋结合。在彼此之上的纱线层17可以彼此独立，在此情况下，在纱线层之间存在属于底座14的弹性体。底座14的材料可以是在本申请中公开的PPDI聚氨酯。在一些情况下，支持结构15也可以是织物，在此情况下，它可被视为形成一层纱线层。支持结构15的支持纱线可以是单丝或复丝。

最接近于压榨靴3的纱线层17a由于在滑动表面L上产生的摩擦导致遭受最大的热应力。因此，耐热支持纱线可至少在这一层内排列。由于纵向纱线在操作过程中遭受最大的应力，因此，可视需要将耐热纱线用作所有纵向支持纱线。若在支持结构15内存在接近于压榨靴3的横向纱线层，则耐热支持纱线可在纵向中使用。进一步地，支持结构15中的所有支持纱线可以是耐热纱线。耐热支持纱线是指在本申请中公开的支持纱线，这些纱线中材料的聚合物结构包括萘基。支持纱线因此可包括聚萘二甲酸乙二酯(PEN)，换句话说，它或者完全是聚萘二甲酸乙二酯或者是它的共聚物之一。进一步地，耐热支持纱线可包括以商品名Vectran市售的液晶聚合物(LCP)。若支持结构还具有所公开的耐热支持纱线以外的纱线，则这些纱线的材料可以是例如聚苯二甲酸乙二酯(PET)，聚酰胺，聚丙烯或聚乙烯。

压榨带因压缩和尤其在压榨区内不同方向上弯曲导致遭受大的应力。这些应力可引起带的基础材料龟裂，使得所述带逐渐变得不可用。进一步地，在造纸机中，在穿过压榨机的同时，可生成纤维束，产生突然的变形力，所述变形力可引起压榨带断裂。进一步地，纤维束可在带内产生永久伸长和膨胀(bulge)。因此，支持纱线必须具有充足高的屈服极限，在聚合物纱线的情况下，所述屈服极限典型地通过拉伸力来测定。若例如在压榨带内产生纤维束和它的支持纱线变形局部超过该屈服极限，则永久伸长保留在支持纱线内，和膨胀保持在压榨带内。对于PEN纱线来说，设计了在2％拉伸和20℃的温度下16cN/tex的拉伸值。比这大的力可引起纱线内永久变形。在实践中，注意到，在2％拉伸和20℃下，拉伸值应当为至少10cN/tex。进一步地，PEN纱线的玻璃化转变温度Tg为120℃。耐热纱线的玻璃化转变温度应当为至少100℃，于是该材料在靴式压榨机的升高的温度下，即在超过80℃下，甚至在超过100℃下，很好地保持其性能。玻璃化转变温度Tg是指聚合物的非晶(无定形)部分从橡胶状或坚韧状态可逆地变硬且发脆。

可使用各种制造技术，制造本申请中公开的靴式压榨带。可通过在转鼓内所谓的离心流延，制造压榨带。在这一情况下，横向和纵向支持纱线可首先置于流延鼓的内表面上，然后在转鼓旋转的同时，在纱线周围和其上均匀地施加PPDI聚氨酯或类似的耐热弹性体。进一步地，可行的是流延该结构，其方式使得第一耐热聚氨酯层在有支持纱线或者没有支持纱线的情况下流延，之后排列横向支持纱线，接着流延第二聚氨酯层和同时在该结构内定位纵向支持纱线，和随后在流延鼓内流延再一或更多层聚氨酯层，所述层覆盖含纵向纱线的结构层。为了阐述底座14的流延层，在图3a,5a和5b中，采用参考标记14a-14c表示各层。

或者，可通过在流延筒上流延它，从而制造压榨带。在这一装置中，纵向支持纱线首先排列在流延筒上，和随后在旋转筒的同时，在筒上流延弹性体材料，与此同时在纵向纱线上盘绕在圆周方向上的支持纱线。再一第三种可能性是制造压榨带，其方式使得在圆柱形模具内用弹性体浸渍基础织物，于是将基础织物置于模具的外壳和心轴之间。负压被抽吸到模具内，之后，将基础材料注入到模具内。于是弹性体材料均匀地吸收在基础织物内。也可通过浸渍和/或涂布支持结构，制造靴式压榨带，所述支持结构是在两侧上具有耐热弹性体的织造、编织或层压的无接头环带。

对于大多数部分来说，图5a和5b所示的实施方案对应于上述实施方案。与图3a的实施方案相比，差别是属于支持结构15的纱线层17a-17c的数量与相互顺序。可在压榨带5内产生横向CMD和纵向MD伸长，这是由于例如纤维束导致的。纵向变形在一定程度上可以被操作过程中通过在横向上固定靴式压榨带来补偿，但相反，补偿纵向变形困难。因此，有理由使用本申请中公开的耐热支持纱线作为纵向纱线。横向纱线也可以是这种耐热纱线，或者在一些情况下，它们可以是另一种材料。在图5b中，例如，最接近于滑动表面L处具有横向纱线层17b，它在一些情况下，可由普通的支持纱线形成。若在带5内产生横向伸长，则可通过在靴式压榨单元内移动紧固元件彼此远离，在横向中紧固该带。可通过在转鼓内流延或者还通过使用以上提及的其他制造技术，制造图5a和5b的实施方案。

在一些情况下，在本申请中公开的特征可原样使用，而与其他特征无关。另一方面，视需要，在本申请中公开的特征可结合，提供不同的组合。

附图和相关说明仅仅打算阐述本发明的构思。本发明的细节在权利要求的范围内可以变化。

Claims (10)

1.一种靴式压榨带，它是具有无端回线形状的独立部件，可在靴式压榨机内通过在至少一个辊和压榨靴之间的长辊隙运行，该靴式压榨带(5)包括

底座(14)，它是一种弹性的耐热材料；

在底座(14)内部的至少一层纱线层(17)中排列的多根聚合物支持纱线(16,18)；和

在压榨靴侧的第一表面(10)，和在纤维网侧的第二表面(11)；

其特征在于：

至少一些支持纱线(16,18)是耐热聚合物纱线，其材料的聚合物结构包含萘基；和

对于所述耐热聚合物纱线2％的拉伸来说所要求的力于20℃是至少10cN/tex，

其中所述耐热聚合物纱线的结构是完全芳族的液晶聚合物，聚(4-羟基苯甲酸-共-6-羟基-2-萘甲酸)。

2.权利要求1的靴式压榨带，其特征在于所述耐热聚合物纱线的玻璃化转变温度Tg为至少80℃。

3.权利要求1或2的靴式压榨带，其特征在于所述耐热聚合物纱线的玻璃化转变温度Tg为至少100℃。

4.权利要求1的靴式压榨带，其特征在于所述耐热聚合物纱线的玻璃化转变温度Tg为至少110℃，对于纱线2％的拉伸来说所要求的力于20℃为至少100cN/tex。

5.权利要求1或2的靴式压榨带，其特征在于在最接近于压榨靴侧第一表面(10)的纱线层(17a)中的至少支持纱线是公开的耐热纱线。

6.权利要求1或2的靴式压榨带，其特征在于压榨带包括至少一层纵向(MD)纱线层(17a,17c)和至少一层横向(CMD)纱线层(17b)；和

在最接近于压榨靴侧第一表面(10)的在纵向纱线层(17a,17c)中的至少支持纱线(16)是公开的耐热纱线。

7.权利要求1的靴式压榨带，其特征在于底座(14)包括耐热聚氨酯聚合物。

8.权利要求7的靴式压榨带，其特征在于

聚氨酯聚合物由含有异氰酸酯基的氨基甲酸酯预聚物和扩链剂混合物制造，其中1,4-亚苯基二异氰酸酯(PPDI)用于制造氨基甲酸酯预聚物，且扩链剂混合物包括超过25wt％的甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)。

9.制造靴式压榨带的方法，该方法包括：

形成耐热弹性体的压榨带(5)中的底座(14)；和

对其制造来说，在底座(14)内部排列含多根支持纱线(16,18)的支持结构(15)；

其特征在于

在支持结构(15)中，使用耐热支持纱线，所述耐热支持纱线是聚合物纱线，其材料中的聚合物结构包括萘基，对于支持纱线2％的拉伸来说所要求的力于20℃是至少10cN/tex，

其中通过在流延筒上流延耐热弹性体，形成压榨带(5)中的底座(14)；和

在支持结构(15)中，在圆周方向上，使用耐热聚合物纱线作为支持纱线，所述纱线的结构是完全芳族的液晶聚合物，聚(4-羟基苯甲酸-共-6-羟基-2-萘甲酸)，和所述纱线的玻璃化转变温度Tg为至少110℃，和对于纱线2％的拉伸来说所要求的力于20℃是至少100cN/tex。

10.靴式压榨带的用途，其中在靴式压榨机(1)内排列独立权利要求1的靴式压榨带(5)，并经过压榨靴(3)和卷压辊(2)之间的长辊隙运行，并使得操作温度大于80℃。