DE102021119361A1 - Pressmantel für eine Schuhpresse bzw. Transportband mit verbesserten Eigenschaften - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pressmantel für eine Presswalze, insbesondere für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, oder Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkomponente gebildet ist, wobei das Präpolymer ein Reaktionsprodukt von 1,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol ist, und, wobei die Vernetzerkomponente ein C6-14-Diol enthält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Pressmantel für eine Presswalze, insbesondere für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, oder Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pressmantels bzw. Transportbandes, einen entsprechenden Pressmantel sowie ein entsprechendes Transportband.
  • Presswalzen werden in einer Vielzahl von Pressen und beispielsweise in der Form von Schuhwalzen in Schuhpressen eingesetzt, welche wiederum insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen, wie Papierbahnen, verwendet werden. Derartige Schuhpressen sind aus einer Schuhwalze und einer Gegenwalze mit einem dazwischen ausgebildeten Pressspalt aufgebaut. Dabei bestehen Schuhwalzen aus einem stationären, d. h. nicht rotierenden, Presselement, nämlich dem Schuh, und aus einem den Schuh umlaufenden flexiblen Pressmantel. Üblicherweise wird der Schuh durch ein diesen tragendes Joch abgestützt und über hydraulische Presselemente an den diesen umlaufenden Pressmantel angepresst. Dabei wird in der Regel zwischen dem Schuh und dem Pressmantel zur Schmierung ein Ölfilm aufgebaut. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs an seiner der Gegenwalze gegenüberliegenden Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Pressspalt, welcher etwa 20-mal länger ist als der von herkömmlichen, aus zwei umlaufenden Walzen bestehenden Pressen.
  • Bei dem Betrieb der Schuhpresse wird eine Faserstoffbahn zusammen mit einem oder zwei Pressfilz(en) durch den Pressspalt geführt, wobei die aufgrund des in dem Pressspalt auf die Faserstoffbahn ausgeübten Drucks aus der Faserstoffbahn austretende Flüssigkeit, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, von dem Pressfilz und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts wird die von dem Pressmantel aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel abgeschleudert, bevor der Pressmantel erneut in den Pressspalt eintritt. Zudem wird das von dem Pressfilz aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts mit Saugelementen entfernt. Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs vergleichsweise langen Pressspalts wird mit einer solchen Schuhpresse im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine wesentlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn erreicht.
  • Ein Pressmantel einer solchen Schuhpresse muss idealerweise eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen, um zu optimalen Ergebnissen zu führen. Zum einen muss ein solcher Pressmantel ausreichend flexibel sein, um um den Schuh herum geführt werden zu können. Gleichzeitig muss der Pressmantel ausreichend hart und steif sein, um nicht unter der in dem Pressspalt herrschenden Presslast zu stark verformt und deformiert zu werden. Zudem muss ein Pressmantel eine hohe Verschleißbeständigkeit, eine gute Abriebsfestigkeit, eine geringe Quellung in Wasser und andere Eigenschaften, wie eine hohe Rissbildungsbeständigkeit, eine gute Risswachstumsbeständigkeit und eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie insbesondere Wasser, Öl, Säuren, Basen und Lösemitteln, aufweisen.
  • Um diese mannigfaltigen Anforderungen zumindest teilweise zu erfüllen, sind solche Pressmäntel üblicherweise aus faserverstärktem Polyurethan aufgebaut, also aus einem Verbundwerkstoff, bei dem in einer Matrix aus vernetztem Polyurethan ein Fasergelege oder Fasergewebe eingebettet ist. Dabei sind sowohl einlagige als auch entsprechende mehrlagige Pressmäntel bekannt.
  • Aus der EP 2 284 314 A1 ist ein Pressmantel für eine Schuhpresse bekannt, welcher aus einer oder mehreren Lagen aus vernetztem Polyurethan, in das Fasergewebe eingebettet ist, zusammengesetzt ist. Dabei ist das vernetzte Polyurethan das Reaktionsprodukt aus einem Präpolymer, das aus einer 55 bis 100 Mol-% p-Phenylendiisocyanat enthaltenden Isocyanatkomponente und einem Polyol hergestellt worden ist, und einer Vernetzerkomponente, welche 65 bis 100 Mol-% eines oder mehrere bestimmter Polyamine enthält. Das Polyol ist bevorzugt Polytetramethylenglykol.
  • Aus der EP 2 737 124 B1 ist ein Pressmantel für eine Schuhpresse bzw. ein Transportband bekannt, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine vernetztes Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das vernetzte Polyurethan durch ein Verfahren erhältlich ist, bei dem ein Präpolymer, welches das Reaktionsprodukt einer Methylendiphenyldiisocyanat enthaltenden Isocyanatkomponente und einer ein Polycarbonatpolyol enthaltenden Polyolkomponente ist, mit einer Vernetzerkomponente reagiert wird, welche wenigstens ein Polyol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von mehr als 1.000 g/mol enthält.
  • In der WO 2017/129328 A1 wird ein Pressmantel für eine Schuhpresse beschrieben, wobei der Pressmantel wenigstens eine vernetztes Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das vernetzte Polyurethan aus einem aus Phenylendiisocyanat und einem Polyol gebildeten Präpolymer zusammengesetzt ist, welches durch Reaktion mit einer Vernetzerkomponente vernetzt ist, wobei die Vernetzerkomponente 1,4-Butandiol oder 1,4-Hydrochinon-bis(2-hydroxyethyl)ether und zusätzlich dazu ein aliphatisches Diamin und ein Alkanolamin enthält.
  • Obwohl die aus der letztgenannten Druckschrift bekannten Pressmäntel eine vergleichsweise hohe Beständigkeit gegenüber Wasser und Chemikalien aufweisen, sind deren mechanischen Eigenschaften und insbesondere deren Härte, Elastizitätsmodul, Verschleißbeständigkeit, Abriebsfestigkeit und Quellung in Wasser verbesserungsbedürftig.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Pressmantels bzw. eines Transportbandes, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband verbesserte mechanische Eigenschaften und insbesondere eine verbesserte Härte, ein verbessertes Elastizitätsmodul, eine verbesserte Verschleißbeständigkeit, eine verbesserte Abriebsfestigkeit und eine verbesserte Quellung in Wasser aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines Pressmantels für eine Presswalze, insbesondere für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, oder Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkomponente gebildet ist, wobei das Präpolymer ein Reaktionsprodukt von 1,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol ist, und, wobei die Vernetzerkomponente ein C6-14-Diol enthält.
  • Überraschenderweise wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass eine Schicht aus Polyurethan, das durch Vernetzen eines Präpolymers gebildet aus dem Reaktionsprodukt von PPDI und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol mit einer Vernetzerkomponente erhalten worden ist, die wenigstens ein vergleichsweise langes Diol, nämlich ein C6-14-Diol, wie insbesondere 1,6-Hexandiol, enthält, im Vergleich zu einer Schicht aus den entsprechenden üblichen, mit 1,4-Butandiol vernetzten Polyurethanen eine verbesserte Härte, ein verbessertes Elastizitätsmodul, eine verbesserte Verschleißbeständigkeit, eine verbesserte Abriebsfestigkeit und eine verbesserte (d.h. niedrigere) Quellung in Wasser und Wasserstoffperoxid aufweist. Zudem war es überraschend, dass sich eine solche Schicht aus Polyurethan dennoch durch gute andere erforderliche Eigenschaften auszeichnet, wie eine ausgezeichnete Rissbildungsbeständigkeit, eine hervorragende Risswachstumsbeständigkeit sowie eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie insbesondere Wasser, Öl, Säuren, Basen und Lösemitteln. Zwar wurde in Druckschriften vereinzelt, beispielsweise für Polyurethane auf Basis von 4, 4'-Methylendiphenylisocyanat (MDI) neben 1,4-Butandiol und anderen Vernetzern Hexandiol, Heptandiol, Octandiol oder dergleichen katalogartig als möglicher Vernetzer genannt, ohne jedoch irgendeinen Hinweis auf vorteilhafte Eigenschaften im Vergleich zu 1,4-Butandiol, geschweige denn auf die vorgenannten vorteilhaften Eigenschaften im Vergleich zu 1,4-Butandiol zu enthalten. Die vorgenannten Vorteile sind insbesondere auch deshalb überraschend, weil ein Fachmann davon ausgehend musste, dass ein längerer Vernetzer, nämlich ein C6-14-Diol, wie insbesondere 1,6-Hexandiol, im Vergleich zu 1,4-Butandiol zu einer schlechteren Trennung von harten und weichen Segmenten und damit zu einer geringeren Dichte von den harten Segmenten führt, was zu einer geringeren Härte, zu einer höheren Quellung in Wasser und einer verschlechterten Verschleißbeständigkeit des daraus hergestellten Polyurethans führt. Ohne an eine Theorie gebunden werden zu wollen, wird es erachtet, dass die vorgenannten vorteilhaften Eigenschaften darauf zurückzuführen sind, dass die längerkettigen C6-14-Diole im Vergleich zu 1 ,4-Butandiol zu einem größeren Anteil an harten Segmenten in dem Polyurethan führen.
  • Erfindungsgemäß enthält die Vernetzerkomponente des Polyurethans des Pressmantels bzw. Transportbandes ein C6-14-Diol, und zwar unabhängig von der Position der beiden Hydroxylgruppen in dem C6-14-Diol. Mithin kann es sich bei dem C6-14-Diol um ein entsprechendes Diol mit ausschließlich endständigen Hydroxylgruppen, um ein entsprechendes Diol mit ausschließlich innenständigen Hydroxylgruppen oder um ein entsprechendes Diol mit einer endständigen und einer innenständigen Hydroxylgruppe handeln.
  • Gute Ergebnisse werden jedoch insbesondere erhalten, wenn die Vernetzerkomponente des Polyurethans ein entsprechendes Diol mit ausschließlich endständigen Hydroxylgruppen, d.h. ein Diol gemäß der Formel (I) HO-(CH2)x-OH (I), enthält, worin x eine ganze Zahl zwischen 6 und 14 ist. Vorzugsweise ist x eine ganze Zahl zwischen 6 und 12, besonders bevorzugt eine ganze Zahl zwischen 6 und 10 und ganz besonders bevorzugt eine ganze Zahl zwischen 6 und 8.
  • Bevorzugt ist x in der allgemeinen Formel (I) eine ganze Zahl, die ein Vielfaches von 2 beträgt, also 6, 8, 10, 12 oder 14. Höchst bevorzugt ist x in der allgemeinen Formel (I) 6, d.h. das Diol ist 1,6-Hexandiol.
  • Um die vorstehenden Effekte der vorliegenden Erfindung in einem besonders hohen Ausmaß zu erhalten, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 11 Gew.-%, weiter bevorzugt 4 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 5 bis 7 Gew.-% eines Diols gemäß der allgemeinen Formel (I) enthält. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, 2 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 11 Gew.-%, weiter bevorzugt 4 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 5 bis 7 Gew.-% 1 ,6-Hexandiol enthält.
  • Die Stöchiometrie H/NCO, also das Verhältnis der Vernetzerkomponente zu dem Präpolymer beträgt, bezogen auf deren Mole, vorzugsweise 1,15 bis 0,85 und besonders bevorzugt 1,1 bis 1,0.
  • Um die Viskosität des frisch vernetzten Polyurethans auf eine für die Herstellung des Pressmantels bzw. Transportbandes geeignete und insbesondere ausreichend hohe Viskosität für die Verarbeitbarkeit zu einem Pressmantel bzw. Transportband einzustellen, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich zu C6-14-Diol wenigstens ein Alkanolamin enthält.
  • Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das wenigstens eine Alkanolamin ein C1-6-Alkylmonohydroxymonoamin ist.
  • Vorzugsweise ist das wenigstens eine Alkanolamin eine Verbindung gemäß der allgemeinen Formel (II): HO-(CH2)n1-NH2 (II), worin n1 eine ganze Zahl von 1 bis 6 und bevorzugt von 1 bis 4 ist.
  • Höchst bevorzugt ist das wenigstens eine Alkanolamin Monoethanolamin.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, 0,01 bis 2 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-% Alkanolamin.
  • Vorzugsweise enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vernetzerkomponente, 0,01 bis 15 Mol-% und bevorzugt 5 bis 10 Mol-% Alkanolamin.
  • Um die Viskosität des frisch vernetzten Polyurethans auf eine für die Herstellung des Pressmantels bzw. Transportbandes geeignete und insbesondere ausreichend hohe Viskosität für die Verarbeitbarkeit zu einem Pressmantel bzw. Transportband einzustellen, kann der Vernetzerkomponente anstelle des vorgenannten Alkanolamins auch wenigstens ein aliphatisches Diamin zugegeben werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass die Vernetzerkomponente zur Einstellung der gewünschten Viskosität sowohl wenigstens ein Alkanolamin als auch wenigstens ein aliphatisches Diamin enthält.
  • Beispiele für geeignete aliphatische Diamine sind aliphatische Diamine ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylendiamin (EDA), 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiamin, 2,4,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiamin, Hexamethylendiamin (HMDA) und Mischungen hiervon.
  • Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das wenigstens eine aliphatische Diamin Hexamethylendiamin (HMDA) ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, 0,01 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 1 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-% aliphatisches Diamin.
  • Vorzugsweise enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vernetzerkomponente, 0,1 bis 10 Mol-% und bevorzugt 2 bis 8 Mol-% aliphatisches Diamin.
  • In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich zu dem C6-14-Diol wenigstens einen Katalysator enthält. Der Zusatz wenigstens eines Katalysators ist bevorzugt, um eine ausreichend schnelle Vernetzung des Polyurethans zu erzielen, damit das Polyurethan während der Verarbeitung nicht zu lange flüssig bleibt und auf der Oberfläche des Pressmantels oder des Transportbandes zu Wellungen führt. Der Zusatz von Katalysator zu der Vernetzerkomponente ist bevorzugt, und zwar unabhängig davon, ob die Vernetzerkomponente zusätzlich zu dem wenigstens einen C6-14-Diol wenigstens ein Alkanolamin und/oder wenigstens ein aliphatisches Diamin enthält oder nicht.
  • Vorzugsweise ist der Katalysator wenigstens eine tertiäre Aminverbindung und/oder wenigstens eine organometallische Verbindung.
  • Gute Ergebnisse werden insbesondere erzielt, wenn der wenigstens eine Katalysator eine tertiäres Aminverbindung ausgewählt aus der Gruppe ist, welche aus 1 ,4-Diazabicyclo(2.2.2)octan (DABCO) auch Triethylendiamin (TEDA) genannt, Triethylamin und Mischungen hiervon besteht. Ebenso gute Ergebnisse werden erhalten, wenn der wenigstens eine Katalysator eine organometallische Verbindung mit einem Metall ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bismuth, Quecksilber, Aluminium, Zirconium, Eisen, Calcium, Natrium, Kalium, Blei, Zinn, Titan und Mischungen hiervon enthält.
  • Besonders bevorzugt ist der wenigstens eine Katalysator 1 ,4-Diazabicyclo(2.2.2)octan (DABCO) und/oder Bismuth-Neodecanoat.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,02 bis 0,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,05 bis 0,2 Gew.-% tertiäre Aminverbindung.
  • Vorzugsweise enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vernetzerkomponente, 0,01 bis 5 Mol-% und bevorzugt 1 bis 3 Mol-% tertiäre Aminverbindung.
  • In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich zu dem wenigstens einen C6-14-Diol wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder ein Polycarbonatpolyol enthält. Dieser Zusatz ist bevorzugt, und zwar unabhängig davon, ob die Vernetzerkomponente zusätzlich zu dem wenigstens einen C6-14-Diol wenigstens ein Alkanolamin und/oder wenigstens ein aliphatisches Diamin und/oder wenigstens einen Katalysator enthält. Durch den Zusatz von Polyetherpolyol bzw. Polycarbonatpolyol kann die Härte des Polyurethans feinjustiert werden.
  • Geeignete Beispiele für Polyetherpolyol sind solche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetramethylenetherglycol (PTMEG), Polypropylenglycol (PPG), Polyethylenglycol (PEG), Polyhexamethylenetherglycol und Mischungen. Besonders bevorzugt ist Polytetramethylenetherglycol (PTMEG).
  • Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn die Vernetzerkomponente wenigstens ein Polycarbonatpolyol enthält, welches die allgemeine Formel (III) aufweist: -(O-R1-O-C(O))n2-O- (III), worin
    • R1
    aus linearen C1-C20-Alkylengruppen und verzweigten C1-C20-Alkylengruppen ausgewählt ist und
    n2
    eine ganze Zahl von 3 bis 30 ist.
  • Das Polycarbonatpolyol kann gemäß einer alternativen Ausführungsform auch verschiedene Alkylengruppen, wie insbesondere zwei, drei oder vier verschiedene Alkylengruppen aufweisen. Beispielsweise kann das Polycarbonatpolyol eine erste C1-C20-Alkylengruppe A, wie eine lineare C3-Alkylengruppe, und eine zweite, von der ersten verschiedene C1-C20-Alkylengruppe B, wie eine lineare C6-Alkylengruppe, aufweisen. Die beiden Gruppen können dann abwechselnd, blockweise oder zufällig angeordnet sein, beispielsweise ABAB, AAAB, AABB, BBAA oder BAAA.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, 0,1 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% und besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% Polyetherpolyol und/oder Polycarbonatpolyol.
  • Vorzugsweise enthält die Vernetzerkomponente, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vernetzerkomponente, 0,1 bis 15 Mol-% und bevorzugt 0,5 bis 10 Mol-% Polyetherpolyol und/oder Polycarbonatpolyol.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Vernetzerkomponente des Polyurethans des Pressmantels bzw. Transportband keine aliphatische Triolverbindung und bevorzugt überhaupt keine Triolverbindung, wie Trimethylenpropan (TMP). Der Zusatz von einer Triolverbindung führt zu einem niedrigeren Elastizitätsmodul, zu einer schlechteren Rissbeständigkeit, zu einem schlechteren Weiterreißwiderstand und zu einer unzureichenden Abriebsfestigkeit des Polyurethans, und zwar vermutlich, weil diese Verbindungen die Ausbildung harter Segmente in dem Polyurethan stören.
  • Erfindungsgemäß enthält die Polyolkomponente des Präpolymers wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol. Grundsätzlich kann das Polyetherpolyol der Polyolkomponente - wie das optionale Polyetherpolyol der Vernetzerkomponente - aus der Gruppe bestehend aus Polytetramethylenetherglycol (PTMEG), Polypropylenglycol (PPG), Polyethylenglycol (PEG), Polyhexamethylenetherglycol und Mischungen ausgewählt sein.
  • Gemäß einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Polyolkomponente als wenigstens ein Polyetherpolyol ein Polytetramethylenglycol (PTMEG) oder besteht die Polyolkomponente vollständig aus einem PTMEG. Die spezifische Kombination aus PPDI, PTMEG und C6-14-Diol als Vernetzer führt zu einer besonders guten Verbesserung und Ausgewogenheit der Härte, des Elastizitätsmoduls, der Verschleißbeständigkeit, der Abriebsfestigkeit und der Quellung des Polyurethans des Pressmantels bzw. Transportbandes.
  • Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das PTMEG ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100 bis 10.000 g/mol, bevorzugt von 500 bis 5.000 g/mol, besonders bevorzugt von 1.000 bis 3.000 g/mol und höchst bevorzugt von 1.000 bis 2.500 g/mol aufweist. Das Molekulargewicht kann durch Gelpermeationschromatographie gegen einen Polystyrolstandard bestimmt werden. Allerdings ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Struktureinheiten über die Hydroxylzahl zu bestimmen, also über diejenige Menge an Kaliumhydroxid in Milligramm, welche der bei der Acetylierung von 1 g Substanz gebundenen Menge Essigsäure äquivalent ist. Die Hydroxylzahl kann durch Rücktitration gemäß der DIN 53240 erfolgen und wird in mg KOH/g angegeben. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht kann das bestimmt werden durch Division von 112.200 durch die Hydroxylzahl.
  • Gute Ergebnisse werden auch erhalten, wenn die Polyolkomponente eine Mischung aus Polyetherpolyol, bevorzugt Polytetramethylenglycol, und einem Polycarbonatpolyol enthält und besonders bevorzugt eine Mischung aus Polyetherpolyol, bevorzugt Polytetramethylenglycol, und einem Polycarbonatpolyol ist.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Polycarbonatpolyol der Polyolkomponente, unabhängig davon, ob es allein oder in Mischung mit einem Polyetherpolyol eingesetzt wird, um eines der allgemeinen Formel (IV): -(O-R2-O-C(O))n3-O- (IV), worin
    • R2
    aus linearen C1-C20-Alkylengruppen und verzweigten C1-C20-Alkylengruppen ausgewählt ist und
    n3
    eine ganze Zahl von mindestens 3 ist.
  • Das Polycarbonatpolyol kann gemäß einer alternativen Ausführungsform auch verschiedene Alkylengruppen, wie insbesondere zwei, drei oder vier verschiedene Alkylengruppen aufweisen. Beispielsweise kann das Polycarbonatpolyol eine erste C1-C20-Alkylengruppe A, wie eine lineare C3-Alkylengruppe, und eine zweite, von der ersten verschiedene C1-C20-Alkylengruppe B, wie eine lineare C6-Alkylengruppe, aufweisen. Die beiden Gruppen können dann abwechselnd, blockweise oder zufällig angeordnet sein, beispielsweise ABAB, AAAB, AABB, BBAA oder BAAA.
  • Vorzugsweise beträgt das Verhältnis H/NCO des Polyurethans zwischen 1,1 und 1,0.
  • Zur weiteren Erhöhung der Abriebsfestigkeit kann dem Polyurethan auch ein Silikonöl als Zusatzstoff in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-% und bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyurethans, zugesetzt werden.
  • Aus den vorstehenden Gründen ist es bevorzugt, dass nicht nur die Vernetzerkomponente, sondern das Polyurethan an sich keine aliphatische Triolverbindung und bevorzugt keine Triolverbindung enthält.
  • Ferner ist es bevorzugt, wenn die Polyurethanschicht und, falls mehr als eine Polyurethanschicht vorhanden sind, alle Polyurethanschichten des Pressmantels bzw. des Transportbandes nur ein Polyurethan, d.h. ein nur aus einem Präpolymer durch Reaktion des Präpolymers mit einer Vernetzerkomponente gebildetes Polyurethan umfassen.
  • Der erfindungsgemäße Pressmantel bzw. das erfindungsgemäße Transportband kann einschichtig oder zweischichtig ausgebildet sein. Bei zweischichtiger Ausgestaltung ist zumindest die äußere Schicht aus dem zuvor beschriebenen Polyurethan zusammengesetzt.
  • In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, den Pressmantel bzw. das Transportband zweischichtig auszugestalten, wobei die äußere Schicht aus dem zuvor beschriebenen Polyurethan zusammengesetzt ist und die innere Schicht aus einem anderen Polyurethan zusammengesetzt ist, wobei das Polyurethan der inneren Schicht die Matrix ausbildet, in welcher ein Fasergelege oder ein Fasergewebe eingebettet ist.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, welche einen zuvor beschriebenen Pressmantel umfasst.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, welche ein zuvor beschriebenes Transportband umfasst.
  • Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines zuvor beschriebenen Pressmantels oder Transportbandes, welches die folgenden Schritte umfasst:
    1. a) Bereitstellen zumindest eines, rotierbar gelagerten Wickeldorns,
    2. b) Bereitstellen einer zuvor beschriebenen Vernetzerkomponente,
    3. c) Bereitstellen eines Präpolymers als Produkt einer Reaktion von PPDI mit einer zuvor beschriebenen Polyolkomponente,
    4. d) Mischen des Präpolymers und der Vernetzerkomponente zum Herstellen eines Polyurethans,
    5. e) Ausbringen des Präpolymer-Vernetzer-Gemisches auf einer Oberfläche des Wickeldorns zum Bilden zumindest einer Polymerschicht des Pressmantels bzw. des Transportbandes,
    6. f) Aushärten der zumindest einen Polymerschicht und
    7. g) Abnehmen des so hergestellten Pressmantels bzw. Transportbandes von dem Wickeldorn.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Dabei zeigen:
    • 1: eine schematische Ansicht einer Schuhpresse mit einem Pressmantel gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und
    • 2: eine schematische Ansicht einer eine Schuhpresse und ein Transportband umfassenden Presspartie einer Papiermaschine gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
  • In der 1 ist eine Schuhpresse 10 dargestellt, welche eine Schuhwalze 12 und eine Gegenwalze 14 umfasst. Während die Gegenwalze 14 aus einer rotierenden zylindrisch ausgestalteten Walze besteht, ist die Schuhwalze 12 aus einem Schuh 16, einem diesen tragenden stehenden Joch 18 und einem Pressmantel 20 zusammengesetzt. Dabei wird der Schuh 16 durch das Joch 18 abgestützt und über hydraulische Presselemente (nicht dargestellt) an den diesen umlaufenden Pressmantel 20 angepresst. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 an seiner der Gegenwalze 14 gegenüberliegenden Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Pressspalt 22.
  • Die Schuhpresse 10 eignet sich insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen 24, wie Papierbahnen. Bei dem Betrieb der Schuhpresse wird eine Faserstoffbahn 24 mit einem oder zwei Pressfilzen 26, 26' durch den Pressspalt 22 geführt, wobei die aufgrund des in dem Pressspalt 22 auf die Faserstoffbahn 24 ausgeübten Drucks aus der Faserstoffbahn 24 austretende Flüssigkeit, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, von dem bzw. den Pressfilzen 26, 26' und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen (nicht dargestellt) vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts 22 wird die von dem Pressmantel 20 aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel 20 abgeschleudert, bevor der Pressmantel 20 erneut in den Presspalt 22 eintritt. Zudem wird das von dem Pressfilz 26, 26' aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts 22 mit Saugelementen entfernt.
  • Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 an seiner der Gegenwalze 14 gegenüberliegenden Seite vergleichsweise langen Pressspalts 22 wird mit einer solchen Schuhpresse 10 im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine beträchtlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht.
  • In der 2 ist ein Ausschnitt einer Presspartie einer Papiermaschine gezeigt, welche eine Schuhpresse 10 umfasst. Dabei umfasst die Schuhpresse 10, wie auch bei der in der 1 dargestellten Ausführungsform, eine einen Pressmantel 20 und ein Presselement bzw. Schuh 16 aufweisende Schuhwalze 12 und eine Gegenwalze 14, wobei zwischen dem Schuh 16 und der Gegenwalze 14 ein Pressspalt ausgebildet ist. Zudem umfasst dieser Teil der Papiermaschine zwei Saugwalzen 28, 28' und zwei Umlenkwalzen 30, 30'. Bei dem Betrieb der Papiermaschine wird ein durch die Saugwalzen 28, 28' geführter Filz 26, der an der Saugwalze 28 die Faserstoffbahn 24 aufnimmt, durch den Pressspalt geführt. Zudem wird unterhalb des die Faserstoffbahn 24 führenden Filzes 26 ein durch die Umlenkwalzen 30, 30' geführtes Transportband bzw. Transferband 32 durch den Pressspalt geführt, wobei das Transferband 32 im Pressspalt die Faserstoffbahn 24 von dem Filz 26 übernimmt und über die Umlenkwalze 30' aus dem Pressspalt abführt. Aufgrund des in dem Pressspalt auf die Faserstoffbahn 24 ausgeübten Drucks tritt aus der Faserstoffbahn Flüssigkeit aus, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, welche von dem Filz 26 und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts wird die von dem Pressmantel 20 aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel 20 abgeschleudert, bevor der Pressmantel 20 erneut in den Presspalt eintritt. Zudem wird das von dem Filz 26 aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts mit an der Saugwalze 28' vorgesehene Saugelementen entfernt. Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 vergleichsweise langen Pressspalts wird mit einer solchen Schuhpresse im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine wesentlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die nachfolgenden rein illustrativen und nicht beschränkenden Beispiele beschrieben.
  • Beispiel 1
  • Als Präpolymer wurde das Handelsprodukt LFP E560 von der Firma Lanxess AG, Köln, Deutschland eingesetzt, welches ein Präpolymer aus PPDI und PTMEG mit einem NCO-Gehalt von 5,6% ist.
  • Zudem wurde eine Vernetzerkomponente mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt:
    • 84,9%
    Molar 1,6-Hexandiol (entsprechend 72,3 Gew.-% bezogen auf die Vernetzerkomponente)
    1,3%
    Molar PTMEG, 2000g/mol
    1,6%
    DABCO
    8,0%
    Monoethanolamin
    4,2%
    Hexamethylendiamin
  • Der Pressmantels wurde, wie bekannt und zum Beispiel in der DE 10 2017 115 084 A1 beschrieben, mittels eines rotierbaren Wickeldorns hergestellt, in dem das Präpolymer und die Vernetzerkomponente getrennt voneinander einer, eine Mischkammer und stromabwärts hiervon eine Gießdüse umfassenden Gießeinrichtung zugeführt wurde, wobei das Präpolymer sowie die Vernetzerkomponente in der Mischkammer kontinuierlich miteinander vermischt wurden und dann die so hergestellte Mischung über die Gießdüse kontinuierlich auf den rotierenden Wickeldorn aufgebracht wurde.
  • Zur Bestimmung der Eigenschaften des Polyurethans wurden zudem Polyurethanplatten hergestellt, indem das Präpolymer sowie die Vernetzerkomponente miteinander vermischt wurden und dann die so hergestellte Mischung in die Form von Platten gegossen wurde. Es wurden die Härte in Shore A (gemessen gemäß DIN 53505-A), die Härte nach Hydrolyse in Shore A, die Abriebswerte (gemessen gemäß DIN 53516) in mm, die Abriebswerte nach Hydrolyse in mm, die Gewichtszunahme in Wasser in Prozent, die Gewichtszunahme in Wasserstoffperoxid, das E-Modul in N/mm2 (gemessen gemäß DIN 53504) und die F-(10%) in N/mm2 (gemessen gemäß DIN 53504) gemessen. Die Messergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Es wurde wie in dem Beispiel 1 vorgegangen ausgenommen, dass folgende Vernetzerkomponente verwendet wurde:
    • 84,9%
    Molar 1,2-Ethylenglykol
    1,3%
    Molar PTMEG, 2000g/mol
    1,6%
    DABCO
    8,0%
    Monoethanolamin
    4,2%
    Hexamethylendiamin
  • Die Messergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
  • Vergleichsbeispiel 2
  • Es wurde wie in dem Beispiel 1 vorgegangen ausgenommen, dass folgende Vernetzerkomponente verwendet wurde:
    • 84,9%
    Molar 1,4-Butandiol
    1,3%
    Molar PTMEG, 2000g/mol
    1,6%
    DABCO
    8,0%
    Monoethanolamin
    4,2%
    Hexamethylendiamin
  • Die Messergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
    Beispiel Index Shore A-Härte Shore A-Härte nach Hydrolyse Abriebswerte (mm) Abriebswerte (mm) nach Hydrolyse
    Bsp. 1 100 98 97 15 33
    VBsp. 1 100 97 95 23 109
    VBsp. 2 100 97 97 17 41

    Bsp.- Beispiel
    VBsp. Vergleichsbeispiel
    Beispiel Index Gewichtszunahme in Wasserstoff-peroxid (%) Gewichtszunahme in Wasser (%) E (N/mm 2 ) F-(10%) (N/mm 2 )
    Bsp. 1 100 4,1 1,6 141 8,8
    VBsp. 1 100 4,5 2,1 107 6,7
    VBsp. 2 100 4,3 1,7 129 8,4

    Bsp.- Beispiel
    VBsp. Vergleichsbeispiel
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Schuhpresse
    12
    Schuhwalze
    14
    Gegenwalze
    16
    Schuh
    18
    stehendes Joch
    20
    Pressmantel
    22
    Presspalt
    24
    Faserstoffbahn
    26, 26'
    Pressfilz
    28, 28'
    Saugwalzen
    30, 30'
    Umlenkwalzen
    32
    Transportband/Transferband
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2284314 A1 [0006]
    • EP 2737124 B1 [0007]
    • WO 2017129328 A1 [0008]
    • DE 102017115084 A1 [0066]

Claims (15)

  1. Pressmantel für eine Presswalze, insbesondere für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, oder Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren eines Präpolymers und einer Vernetzerkomponente gebildet ist, wobei das Präpolymer ein Reaktionsprodukt von 1,4-Phenylendiisocyanat (PPDI) und einer Polyolkomponente enthaltend wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder wenigstens ein Polycarbonatpolyol ist, und, wobei die Vernetzerkomponente ein C6-14-Diol enthält.
  2. Pressmantel oder Transportband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente ein Diol gemäß der Formel (I) HO-(CH2)x-OH (I), enthält, worin X eine ganze Zahl zwischen 6 und 14 und bevorzugt 6, 8, 10, 12 oder 14 ist.
  3. Pressmantel oder Transportband nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente 1,6-Hexandiol enthält.
  4. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich wenigstens ein Alkanolamin enthält, wobei das wenigstens eine Alkanolamin vorzugsweise ein C1-6-Alkylmonohydroxymonoamin und besonders bevorzugt Monoethanolamin ist.
  5. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich wenigstens ein aliphatisches Diamin enthält, welches bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Ethylendiamin (EDA), 2,2,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiamin, 2,4,4-Trimethyl-1 ,6-hexandiamin, Hexamethylendiamin (HMDA) und Mischungen hiervon besteht und welches besonders bevorzugt Hexamethylendiamin (HMDA) ist.
  6. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich wenigstens einen Katalysator enthält, welcher vorzugsweise eine tertiäre Aminverbindung und/oder eine organometallische Verbindung ist.
  7. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente zusätzlich wenigstens ein Polyetherpolyol und/oder ein Polycarbonatpolyol enthält.
  8. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vernetzerkomponente keine aliphatische Triolverbindung und bevorzugt keine Triolverbindung enthält.
  9. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolkomponente Polytetramethylenglycol als Polyetherpolyol enthält.
  10. Pressmantel oder Transportband nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polytetramethylenglycol ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 100 bis 10.000 g/mol, bevorzugt von 500 bis 5.000 g/mol, besonders bevorzugt von 1.000 bis 3.000 g/mol und höchst bevorzugt von 1.000 bis 2.500 g/mol aufweist.
  11. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolkomponente wenigstens ein Polycarbonatpolyol enthält.
  12. Pressmantel oder Transportband nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Polycarbonatpolyol die allgemeine Formel (IV) aufweist: -(O-R1-O-C(O))n3-O- (IV), worin R1 aus linearen C1-C20-Alkylengruppen und verzweigten C1-C20-Alkylengruppen ausgewählt ist und n3 eine ganze Zahl von mindestens 3 ist.
  13. Pressmantel oder Transportband nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan keine aliphatische Triolverbindung und bevorzugt keine Triolverbindung enthält.
  14. Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, welche einen Pressmantel nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche aufweisende Presswalze umfasst.
  15. Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, welche ein Transportband nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.
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