ES2287790T3 - Elemento de desgote. - Google Patents
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Abstract
Un elemento de desgote para el extremo húmedo de una máquina de fabricación de papel, presentando dicho elemento de desgote una superficie deslizante para entrar en contacto con un tamiz de conformado, estando formada dicha superficie de contacto por un material que comprende una matriz de polímero elastomérico y un relleno añadido a dicha matriz, caracterizada porque el relleno se añade en una cantidad de 10 a 50% en peso, y porque el material tiene una dureza de acuerdo con Shore A de entre 60 y 85.
Description
Elemento de desgote.
El presente invento se refiere a materiales para
elementos de desgote del extremo húmedo de máquinas de fabricación
de papel, a elementos de desgote preparados con tales materiales, a
la utilización de tales materiales para la preparación de elementos
de desgote, y a un método para producir tal material.
En el extremo húmedo de la máquina de
fabricación de papel un tamiz de conformado o cinta sinfín metálica,
que soporta una suspensión de fibras de celulosa en agua junto con
las sustancias químicas y los pigmentos, se desliza sobre un número
de elementos de desgote que favorecen el drenaje de agua de la
suspensión. Tales elementos de desgote incluyen una placa de
conformado, cuchillas metálicas, cuchillas de vacío, cubiertas de
cámara de aspiración, etc. Típicamente, el agua efluente retirada de
la suspensión a través del tamiz de conformado contiene alrededor
de 0,5 a 1% de material sólido. Típicamente, este material sólido
incluye alrededor de 95% de pigmentos (por ejemplo, carbonato de
calcio) y alrededor de 5% de fibras de celulosa.
Además, el tamiz de conformado que se desliza
sobre estos elementos de desgote está sometido a intenso desgaste,
derivado del propio deslizamiento y de la presencia de estos
pigmentos y de las fibras de celulosa en los efluentes. Por tanto,
el tamiz de conformado, generalmente de un tejido de poliéster,
tiene que ser sustituido por ejemplo cada 30-35
días con un coste muy elevado. El desgaste del tamiz de conformado
es particularmente pronunciado cuando el tamiz se desliza sobre las
cubiertas planas de la cámara de aspiración, en cuyo punto la
cantidad de agua efluente se ha reducido considerablemente.
Normalmente, las cubiertas planas de las cámaras de aspiración
están fabricadas de materiales cerámicos muy duros, tales como
óxidos de aluminio, óxidos de cromo, óxido de circonio, carburo de
silicio o nitruro de silicio. La naturaleza de tales materiales,
incluyendo su rugosidad superficial, porosidad y tamaño de poro
juega un importante papel en el desgaste del tamiz de conformado,
de manera similar a como influyen el tipo y características del
pigmento en los efluentes acuosos (véase por ejemplo M. Laufmann y
H. -U. Rapp, Wochenbaltt für Papierfabrikation, 114,/16,
615-622 (1986)).
Las cubiertas cerámicas duras son vulnerables ya
que se encuentran sometidas a daño por impacto accidental,
fisuración por esfuerzos latentes, daño por choque térmico y afilado
tras contacto con el tamiz. Típicamente, sus costes de fabricación
son también muy elevados y consisten en un montaje de pequeños
elementos individuales, de 30 a 60 mm de largo, que se mantienen
unidos sobre la cámara plana de aspiración, dejando pequeños huecos
en los que pueden acumularse las partículas de pigmento del efluente
acuoso. La retención de estas partículas además acelera el desgaste
del tamiz de conformado o de la cinta sinfín metálica.
Además, hay un problema en la técnica anterior
relativo al desgaste del tamiz de conformado en el extremo húmedo
de las máquinas de fabricación de papel, debido al deslizamiento del
tamiz sobre los elementos de desgote, y al elevado coste asociado a
la sustitución del tamiz. Además, existe un problema relacionado con
la vulnerabilidad de los materiales cerámicos de la técnica
anterior.
La patente británica 1 526 377 describe
elementos de desgote que tienen insertos preparados de poliuretano
colado in situ y que posteriormente son procesados
mecánicamente hasta obtener la forma final deseada. Se refleja que
los poliuretanos preferidos para ser utilizados de acuerdo con dicha
patente presentan excelentes propiedades de dureza y abrasión,
presentando el poliuretano valores de dureza preferiblemente dentro
del intervalo de 93 Shore A a 96 Shore A. Pueden añadirse al
poliuretano pequeñas cantidades de sustancias de relleno. Como
ejemplo se menciona el poliuretano "Adiprene L 167", que es una
composición que tiene una dureza de 95 Shore A. Se añade a la
composición una pequeña cantidad de pigmento de color verde.
El documento
EP-A-0576115 describe una cinta de
transferencia que tiene un revestimiento de una matriz de polímero
elastomérico que comprende 45% de relleno y que tiene una dureza de
entre 50 y 97 Shore A.
Es un objetivo del presente invento solucionar
los problemas mencionados anteriormente relativos al desgaste y a
la fricción entre el tamiz de conformado y los elementos de desgote
de las máquinas de fabricación de papel, y a la vulnerabilidad de
los materiales cerámicos de la técnica anterior.
Este objetivo se logra mediante un elemento de
desgote de acuerdo con la reivindicación 1.
Recientemente se ha comprobado que el contenido
de sustancia de relleno del material juega un importante papel con
respecto a la fricción entre el elemento de desgote y el tamiz de
conformado. También se ha comprobado que, generalmente, un material
más blando para los elementos de desgote conlleva un menor desgaste
del tamiz de conformado. El efecto sorprendente apreciado por los
inventores fue que una matriz elastomérica de baja dureza (tal como
un poliuretano de baja dureza) que contiene también una sustancia de
relleno de baja dureza dio lugar a un comportamiento superior,
tanto en términos de bajo desgaste del tamiz de conformado como de
baja fricción entre los elementos de desgote y el tamiz de
conformado.
No obstante, se sabe en la técnica que la
adición de sustancias de relleno a una matriz elastomérica
generalmente conlleva un aumento de la dureza del material. Por
tanto, con el fin de obtener un producto acabado que tenga una
dureza suficientemente baja, el presente invento propone la
utilización de una matriz de polímero elastomérico de valores de
dureza muy bajos, a la cual se añaden sustancias de relleno para
reducir la fricción. De manera apropiada, la matriz (sin ninguna
sustancia de relleno) empleada de acuerdo con el presente invento
presenta un valor de dureza nominal de 60 Shore A a 80 Shore A,
proporcionando una dureza al producto final de 60 a 85 Shore A,
dependiendo del tipo de sustancia de relleno añadida.
El presente invento está basado en el
reconocimiento de que es posible solucionar los problemas de la
técnica anterior mediante la utilización de un material blando o
cubierta para los elementos de desgote, que no obstante contiene
una cantidad comparativamente elevada de sustancia de relleno.
Además, el presente invento proporciona un
material blando, no poroso para los elementos de desgote, material
que está diseñado para minimizar el desgaste del tamiz de
conformado, y que no presenta la vulnerabilidad de los materiales
cerámicos de la técnica anterior, ni tampoco sus inconvenientes de
fabricación.
El material de acuerdo con el invento puede
prepararse en forma de uno o varios elementos continuos libres de
huecos, eliminando así por completo la necesidad existente en la
técnica anterior de una multitud de pequeños elementos unidos al
substrato de base.
De manera sorprendente, se ha encontrado que la
utilización de materiales blandos elastoméricos para los elementos
de desgote produce menos desgaste sobre el tamiza de conformado que
se desliza sobre estos elementos de desgote que los materiales
cerámicos duros empleados convencionalmente de, por ejemplo, óxido
de aluminio o carburo de silicio. La reducción del desgaste es
particularmente pronunciada cuando el material se emplea junto con
una sustancia de relleno, preferiblemente una sustancia de relleno
de baja dureza, para reducir el coeficiente de fricción frente al
tamiza deslizante.
De acuerdo con el presente invento, se
proporciona un material para un elemento de desgote, que comprende
una matriz de polímero elastomérica y una cantidad considerable de
sustancia de relleno añadida a dicha matriz, en una cantidad de
hasta 50% en peso, tal como de 10 a 50% en peso, en el que el
material presenta una dureza de acuerdo con la escala Shore A de
entre 60 y 85.
Preferiblemente, la sustancia de relleno se
añade en una cantidad de 10 a 40% en peso, más preferiblemente en
una cantidad de 15 a 30% en peso.
En un método para producir el material de
acuerdo con el presente invento, se añade una sustancia de relleno
en un contenido de 10-50% en peso a una matriz de
polímero elastomérico, preferiblemente una matriz de poliuretano,
que presenta una dureza de matriz (es decir la dureza que se
obtendría si no se añade sustancia de relleno) de
60-80 Shore A. A continuación, la composición se
somete a curado para producir el material acabado, que presenta una
dureza (ahora incorporando la sustancia de relleno) de
60-85 Shore A. Además, típicamente la adición del
relleno conduce a un aumento de la dureza del material curado.
Preferiblemente, la matriz de polímero
elastomérico comprende poliuretano (PUR). Otros materiales
apropiados para la matriz de polímero incluyen poliurea, caucho de
estireno-butadieno, monómero de dieno etileno
propileno (EPDM), caucho de nitrilo, cauchos naturales o
sintéticos, policloropreno, poliacrilatos, elastómeros que
contienen flúor, elastómeros termoplásticos y polisiloxanos. La
matriz de polímero elastomérico debería tener una dureza nominal de
60 Shore A a 80 Shore A cuando no se añade sustancia de relleno.
Preferiblemente, la sustancia de relleno es una
sustancia de relleno lubricante sólida y/o de baja dureza tal como
poli(tetrafluoroetileno) (PTFE) o talco. Otros materiales
apropiados para la sustancia de relleno incluyen polvos de
polietileno de peso molecular ultra-elevado
(UHMWPE), arcilla (caolín), carbonato de calcio, nitruro de boro,
sulfuro de molibdeno, fluoruro de calcio, dióxido de titanio,
carburo de titanio, vidrio esférico o bolitas cerá-
micas.
micas.
Por "sustancia de relleno de baja dureza"
se entiende aquí una sustancia de relleno que presenta una dureza
en la Escala de Moh de entre 1 y 5. En la Escala de Moh, el diamante
tiene un valor de 10 y el talco de 1. Por ejemplo, el fluoruro de
calcio tiene un valor de 4 en la Escala de Moh, el carbonato de
calcio tiene un valor entre 3 y 4, la arcilla (caolín) un valor de
1,5-2 y el disulfuro de molibdeno un valor de
1,5-2.
La sustancia de relleno puede añadirse a la
matriz elastomérica empleando técnicas convencionales de dispersión
o de mezcla, bien conocidas por los expertos en la técnica. Por
motivos de brevedad, en esta parte descriptiva no se describirá
detalladamente la preparación del material.
A continuación se describirá el invento con más
detalle por medio de un número de ejemplos. Los ejemplos se
comprenden mejor cuando se toman junto con los dibujos, en los
cuales:
La Figura 1 muestra un elemento de ensayo
empleado en los ejemplos; y
La Figura 2 muestra la configuración de ensayo
empleada en los ejemplos.
En los dibujos se emplean referencias
similares.
A continuación, se aportan algunos ejemplos de
materiales de acuerdo con el presente invento. Debe apreciarse que
los ejemplos se aportan con fines únicamente ilustrativos, y que el
alcance del invento viene definido por las reivindicaciones.
Haciendo referencia primero a la Figura 1, se
muestra un elemento de ensayo 10 empleado en los ejemplos. El
elemento de ensayo comprende un elemento de soporte cilíndrico 12 de
acero inoxidable, que se proporciona con un material de cubierta
elastomérico 11 de acuerdo con el presente invento. Cada elemento de
ensayo tiene una longitud L = 72 mm y un diámetro D = 5 mm. Para
someter a ensayo el material de acuerdo con este invento, se
acoplaron un número de elementos 10 similares a un cuerpo de ensayo
19, como se indica en la Figura 2.
Los ejemplos muestran materiales para elementos
de desgote, que están diseñados para minimizar el desgaste del
tamiz de conformado, siendo típicamente este último de un tejido de
poliéster. Para evaluar las características de desgaste, se empleó
un dispositivo de ensayo de abrasión AT 2000 (Einlehner, Kissing,
Alemania). Este dispositivo simula el desgaste del tamiz de
conformado en presencia de una suspensión estándar de pigmento.
Las condiciones de operación del procedimiento
de ensayo AT 2000 se explicarán primero detalladamente haciendo
referencia a la Figura 2. La configuración de ensayo comprende un
recipiente o baño lleno de una suspensión acuosa de pigmento 14. La
concentración del pigmento en la suspensión está entre 0,8 y 3,2% en
los experimentos descritos a continuación. Las paredes del
recipiente presentan canales para el fluido de refrigeración (agua),
con objeto de mantener la temperatura de la suspensión acuosa por
debajo de 30ºC. A tal fin, las paredes del recipiente presentan una
entrada 17 y una salida 18 para el agua de refrigeración. Se conecta
un número de elementos de ensayo 10 (típicamente diez y seis) de
acuerdo con la Figura 1 al interior del cuerpo de ensayo 19 que
generalmente tiene forma cilíndrica. Este cuerpo de ensayo se
encuentra soportado sobre un eje de rotación 13. La presencia de un
tamiz de conformado se simula mediante un tamiz de poliéster 15
enrollado alrededor del cuerpo de ensayo 19 y unido a dos barras 16
con objeto de aplicar una fuerza entre el cuerpo de ensayo y el
tamiz de poliéster. El material de cubierta elastomérico 11 de
acuerdo con el presente invento proporcionado sobre cada elemento
de ensayo 10 está orientado radialmente hacia fuera del cuerpo de
ensayo 19, para facilitar el contacto con el tamiz de poliéster 15.
El cuerpo de ensayo tiene un diámetro total de 31,8 mm y las
muestras de ensayo del tamiz de poliéster tienen un tamaño de 148
mm x 26 mm. El tamiz de poliéster está enrollado alrededor de la
mitad de la circunferencia del cuerpo de ensayo; además, la
superficie sujeta a desgaste entre el cuerpo de ensayo y el tamiz
de poliéster es de 50 mm x 26 mm = 1300 mm^{2}. Para evaluar el
desgaste producido sobre el tamiz de conformado provocado por el
cuerpo de ensayo, se hace rotar el eje de rotación 13 para conferir
una velocidad lineal relativa entre el tamiz de poliéster 15 y el
cuerpo de ensayo 19 de 333 m/min. a una fuerza de contacto entre
ellos de 2 kg. El ensayo se lleva a cabo durante 75 min., lo que
corresponde a una distancia de ensayo de alrededor de 25000 m.
La configuración de ensayo descrita se emplea
para todos los ejemplos siguientes, y se refiere al procedimiento
de ensayo estándar AT 2000.
Este ejemplo se refiere a la preparación y
evaluación de un cuerpo de ensayo que comprende una matriz de
poliuretano colado (PUR) y con relleno de PTFE
(poli(tetrafluoroetileno).
Para preparar el material, se dispersaron 128,6
g de polvo de PTFE ("Zonyl MP 1200", de Dupont) a temperatura
ambiente en 300 g de un poliol ("Hyperplast 2851024", de
Hyperplast). Se desgasificó una cantidad de 63,93 g de esta
dispersión y se mezcló con 43,61 g de prepolímero desgasificado
("Hyperplast100") y 2,35 g de 1,4-butanodiol
con carga de cadena (Merck) durante dos minutos, y a continuación se
sometió a moldeado en el interior de diez y seis elementos 10 (uno
de los cuales se detalla en la figura 1) empleando un molde de
silicona y se curó durante 24 horas a 80ºC. El elastómero curado
resultante presentó una dureza Shore A de 81 y un contenido de
relleno de 17,5% en peso. Los diez y seis elementos 10 moldeados se
conectaron para formar el cuerpo de ensayo 19 como se representa en
la figura 2, y se molieron hasta un diámetro de 31,8 mm. El cuerpo
de ensayo molido y conectado se sometió de nuevo a ensayo frente a
un tamiz de poliéster por medio del procedimiento estándar de
ensayo AT 2000. Se determinó el desgaste del tamiz de poliéster 15
por diferencia de peso de las dos muestras circulares cortadas
(diámetro de 23 mm), de las cuales una se encontraba en el interior
de la zona de desgaste y la otra en el exterior de la zona de
desgaste.
A continuación, la Tabla 1 recoge la pérdida de
peso de las muestras cortadas a partir de los ensayos realizados
con diferentes concentraciones de suspensión de pigmento, en
comparación con los resultados obtenidos bajo idénticas condiciones
de ensayo para los dos cuerpos de ensayo de referencia con
materiales de cubierta de cerámica de óxido de aluminio
convencional y de carburo de silicio.
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La Tabla 1 muestra una reducción drástica del
desgaste del tamiz de poliéster cuando se emplea un material
relleno con PTFE de acuerdo con el presente invento, con respecto
tanto a Al_{2}O_{3} como a SiC empleados en idénticas
condiciones.
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Este ejemplo se refiere a la preparación y
evaluación de un cuerpo de poliuretano (PUR) colado y con relleno
de PTFE, que presenta una dureza de Shore A mayor que la del cuerpo
de ensayo del Ejemplo 1 anterior.
Para preparar el material, se desgasificaron
44,09 g de la misma dispersión inicial de Poliol/PTFE que en el
Ejemplo 1 y se mezclaron con 35,11 g de prepolímero desgasificado
(Hyperplast100) y 2,49 g de 1,4-butanodiol con
carga de cadena (Merck) durante dos minutos y se sometió a moldeado
en el interior de diez y seis elementos (uno de los cuales se
detalla en la figura 1) empleando un molde de silicona, y a
continuación se curó durante 24 horas a 80ºC. El elastómero curado
resultante presentó una dureza de Shore A de 86 y un contenido de
relleno de 16,2% en peso. Los diez y seis elementos moldeados se
conectaron para formar el cuerpo de ensayo que se representa en la
figura 2, y se molieron hasta un diámetro de 31,8 mm. El cuerpo de
ensayo conectado y molido se sometió a ensayo frente a un tamiz de
poliéster siguiendo el procedimiento estándar AT 2000. Se determinó
el desgaste del tamiz de poliéster mediante la diferencia de peso de
las dos muestras circulares cortadas (diámetro de 23 mm), de las
cuales una se encontraba en el interior de la zona de desgaste y la
otra en el exterior de la zona de desgaste.
La Tabla 2 recoge la pérdida de peso de las
muestras cortadas a partir de los ensayos realizados con diferentes
concentraciones de suspensión de pigmento, en comparación con los
resultados obtenidos bajo idénticas condiciones de ensayo para los
dos cuerpos de ensayo de referencia con materiales de cubierta de
cerámica de óxido de aluminio convencional y de carburo de
silicio.
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La Tabla 2 muestra el efecto de una mayor dureza
del material con relleno de PFTE. La reducción del desgaste del
tamiz de poliéster es todavía muy importante en comparación con la
cerámica de Al_{2}O_{3}, pero el desgaste es ligeramente mayor
cuando se compara con el del SiC.
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Este ejemplo se refiere a la preparación y
evaluación de un cuerpo de poliuretano (PUR) colado y con relleno
de PTFE, que presenta una dureza de Shore A menor que la del cuerpo
de ensayo del Ejemplo 1 anterior.
Para preparar el material, se desgasificaron
48,32 g de la misma dispersión inicial de Poliol/PTFE que en el
Ejemplo 1 y se mezclaron con 29,13 g de prepolímero desgasificado
(Hyperplast100) y 1,14 g de 1,4-butanodiol con
carga de cadena (Merck) durante dos minutos y se sometió a moldeado
en el interior de diez y seis elementos (uno de los cuales se
detalla en la figura 1) empleando un molde de silicona, y a
continuación se curó durante 24 horas a 80ºC. El elastómero curado
resultante presentó una dureza de Shore A de 78 y un contenido de
relleno de 18,5% en peso. Los diez y seis elementos moldeados se
conectaron para formar el cuerpo de ensayo que se representa en la
figura 2, y se molieron hasta un diámetro de 31,8 mm. El cuerpo de
ensayo conectado y molido se sometió a ensayo frente a un tamiz de
poliéster siguiendo el procedimiento estándar AT 2000. Se determinó
el desgaste del tamiz de poliéster mediante la diferencia de peso de
las dos muestras circulares cortadas (diámetro de 23 mm), de las
cuales una se encontraba en el interior de la zona de desgaste y la
otra en el exterior de la zona de desgaste.
La Tabla 3 recoge la pérdida de peso de las
muestras cortadas a partir de los ensayos realizados con diferentes
concentraciones de suspensión de pigmento, en comparación con los
resultados obtenidos bajo idénticas condiciones de ensayo para los
dos cuerpos de ensayo de referencia con materiales de cubierta de
cerámica de óxido de aluminio convencional y de carburo de
silicio.
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\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla 3 muestra el efecto de una menor dureza
del material con relleno de PFTE. La reducción del desgaste del
tamiz de poliéster es muy importante con respecto a Al_{2}O_{3}
y a SiC.
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Este ejemplo se refiere a la preparación y
evaluación de un cuerpo de ensayo formado por una matriz de
poliuretano (PUR) colado y con relleno de talco.
Para preparar el material, se dispersaron, a
temperatura ambiente, 129,05 g de polvo de talco de calidad
cosmética en 300 g de un poliol ("Hyperplast 2851024", de
Hyperplast) con 0,58 g de Byk W 968 (aditivo de humectación y de
dispersión) y con 0,58 g de Byk A 555 (aditivo de liberación de
aire). Se desgasificó una cantidad de 67,28 g de esta dispersión y
se mezcló con 45,73 g de prepolímero desgasificado (Hyperplast 100)
y 2,47 g de 1,4-butanodiol con carga de cadena
(Merck) durante dos minutos y se sometió a moldeado en el interior
de diez y seis elementos (uno de los cuales se detalla en la figura
1) empleando un molde de silicona, y a continuación se curó durante
24 horas a 80ºC. El elastómero curado resultante tenía una dureza de
Shore A de 80 y un contenido de relleno de 17,5% en peso. Los diez
y seis elementos moldeados se conectaron para formar el cuerpo de
ensayo que se representa en la figura 2, y se molieron hasta un
diámetro de 31,8 mm. El cuerpo de ensayo conectado y molido se
sometió a ensayo frente a un tamiz de poliéster siguiendo el
procedimiento de ensayo estándar AT 2000. Se determinó el desgaste
del tamiz de poliéster mediante la diferencia de peso de las dos
muestras circulares cortadas (diámetro de 23 mm), de las cuales una
se encontraba en el interior de la zona de desgaste y la otra en el
exterior de la zona de
desgaste.
desgaste.
La Tabla 4 recoge la pérdida de peso de las
muestras cortadas a partir de los ensayos realizados con diferentes
concentraciones de suspensión de pigmento, en comparación con los
resultados obtenidos bajo idénticas condiciones de ensayo para los
dos cuerpos de ensayo de referencia con materiales de cubierta de
cerámica de óxido de aluminio convencional y de carburo de
silicio.
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La Tabla 4 muestra el efecto de un relleno de
dureza baja (dureza de Moh entre 1 y 5) que tiene una elevada
relación de aspecto. La reducción del desgaste del tamiz de
poliéster es importante con respecto a Al_{2}O_{3} y a SiC.
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Este ejemplo se refiere a la preparación y
evaluación de un cuerpo de ensayo formado por una matriz de
poliuretano (PUR) colado y con relleno de carbonato de calcio.
Para preparar el material, se dispersaron, a
temperatura ambiente, 250 g de polvo de carbonato de calcio ("HC
50-BG", de OMYA) en 300 g de un poliol
("Hyperplast 2851024", de Hyperplast) con 0,3 g de Byk W 968
(aditivo de humectación y de dispersión) y con 0,3 g de Byk A 555
(aditivo de liberación de aire) y 0,3 g de Byk 088 (aditivo
desespumante). Se desgasificó una cantidad de 87,77 g de esta
dispersión y se mezcló con 41,17 g de prepolímero desgasificado
(Hyperplast 100) y 1,61 g de 1,4-butanodiol con
carga de cadena (Merck) durante dos minutos y se sometió a moldeado
en el interior de diez y seis elementos (uno de los cuales se
detalla en la figura 1) empleando un molde de silicona, y a
continuación se curó durante 24 horas a 80ºC. El elastómero curado
resultante tenía una dureza de Shore A de 82 y un contenido de
relleno de 30,5% en peso. Los diez y seis elementos moldeados se
conectaron para formar el cuerpo de ensayo que se representa en la
figura 2, y se molieron hasta un diámetro de 31,8 mm. El cuerpo de
ensayo conectado y molido se sometió a ensayo frente a un tamiz de
poliéster siguiendo el procedimiento de ensayo estándar AT 2000. Se
determinó el desgaste del tamiz de poliéster mediante la diferencia
de peso de las dos muestras circulares cortadas (diámetro de 23
mm), de las cuales una se encontraba en el interior de la zona de
desgaste y la otra en el exterior de la zona de desgaste.
La Tabla 5 recoge la pérdida de peso de las
muestras cortadas a partir de los ensayos realizados con diferentes
concentraciones de suspensión de pigmento, en comparación con los
resultados obtenidos bajo idénticas condiciones de ensayo para los
dos cuerpos de ensayo de referencia con materiales de cubierta de
cerámica de óxido de aluminio convencional y de carburo de
silicio.
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\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla 5 muestra el efecto de un relleno de
dureza baja que presenta una reducida relación de aspecto. La
reducción del desgaste del tamiz de poliéster es todavía muy
importante en comparación con la cerámica de Al_{2}O_{3}, pero
el desgaste es ligeramente mayor cuando se compara con el SiC.
\vskip1.000000\baselineskip
Este ejemplo se refiere a la preparación y
evaluación de un cuerpo de ensayo formado por una matriz de
poliuretano (PUR) colado con relleno de nitruro de boro hexagonal
(BN).
Para preparar el material, se dispersaron, a
temperatura ambiente, 129 g de polvo de BN ("AC 6004", de
Advanced Ceramics) en 300 g de un poliol ("Hyperplast
2851024", de Hyperplast) con 0,5 g de Byk W 968 (aditivo de
humectación y de dispersión) y con 0,5 g de Byk A 555 (aditivo de
liberación de aire). Se desgasificó una cantidad de 70,71 g de esta
dispersión y se mezcló con 48,08 g de prepolímero desgasificado
(Hyperplast 100) y 2,60 g de 1,4-butanodiol con
carga de cadena (Merck) durante dos minutos y se sometió a moldeado
en el interior de diez y seis elementos (uno de los cuales se
detalla en la figura 1) empleando un molde de silicona, y a
continuación se curó durante 24 horas a 80ºC. El elastómero curado
resultante tenía una dureza de Shore A de 84 y un contenido de
relleno de 17,5% en peso. Los diez y seis elementos moldeados se
conectaron para formar el cuerpo de ensayo que se representa en la
figura 2, y se molieron hasta un diámetro de 31,8 mm. El cuerpo de
ensayo conectado y molido se sometió a ensayo frente a un tamiz de
poliéster siguiendo el procedimiento de ensayo estándar AT 2000. Se
determinó el desgaste del tamiz de poliéster mediante la diferencia
de peso de las dos muestras circulares cortadas (diámetro de 23
mm), de las cuales una se encontraba en el interior de la zona de
desgaste y la otra en el exterior de la zona de desgaste.
La Tabla 6 recoge la pérdida de peso de las
muestras cortadas a partir de los ensayos realizados con diferentes
concentraciones de suspensión de pigmento, en comparación con los
resultados obtenidos bajo idénticas condiciones de ensayo para los
dos cuerpos de ensayo de referencia con materiales de cubierta de
cerámica de óxido de aluminio convencional y de carburo de
silicio.
La Tabla 6 muestra el efecto de un relleno de
lubricante sólido que tiene una elevada relación de aspecto. La
reducción del desgaste del tamiz de poliéster es todavía muy
importante en comparación con la cerámica de Al_{2}O_{3}, pero
el desgaste es mayor cuando se compara con el SiC.
Para concluir, se ha propuesto y descrito una
alternativa a los materiales cerámicos duros de la técnica anterior
empleados como elementos de desgote en el extremo húmedo de las
máquinas de fabricación de papel. El material del invento es un
material elastomérico blando, que tiene una dureza de acuerdo con
Shore a de entre 60 y 85. El material contiene un relleno en
cantidad de alrededor de 10 a 50% en peso.
Preferiblemente, el relleno es un relleno de
lubricante sólido y/o de baja dureza. Se ha demostrado el efecto
del relleno de baja/elevada relación de aspecto. La relación de
aspecto se emplea para caracterizar la forma del relleno, y
corresponde a la relación de longitud con respecto a espesor. Las
partículas esféricas o casi esféricas presentarán una relación de
aspecto muy baja o nula, mientras que las laminillas, copos o fibras
presentarán una elevada relación de aspecto. La relación de aspecto
tiene una importante influencia sobre determinadas propiedades del
material compuesto, tales como refuerzo, etc. Entre los rellenos
mencionados anteriormente, el carbonato de calcio y el PTFE
presentan una relación de aspecto baja, mientras que el nitruro de
boro y el talco tienen una relación de aspecto mucho más elevada.
Los lubricantes sólidos son partículas sólidas empleadas para
reducir la fricción, aumentar la capacidad de transporte de carga,
proporcionar lubricación de contorno, reducir el desgaste, etc.
Lubricantes sólidos típicos son grafito, disulfuro de molibdeno,
PTFE y nitruro de boro.
Además, el presente invento elimina por completo
la necesidad de materiales cerámicos vulnerables que habían sido
utilizados en la técnica anterior. Al mismo tiempo, se mantiene muy
bajo el desgaste sobre el tamiz de conformado de la máquina de
fabricación de papel, haciendo de este modo que la sustitución del
tamiz del conformado sea necesite con menor frecuencia. El material
de acuerdo con el presente invento puede proporcionarse sobre las
superficies de los elementos de desgote. En algunos casos, incluso
cabe la posibilidad de preparar elementos de desgote, más o menos
completos, a partir del material del invento. Los ejemplos han
mostrado que un desgaste muy bajo del tamiz de conformado, cuando
se emplea el material de invento para los elementos de desgote. Se
prevé que, con el material del invento, sea posible la preparación
de elementos de desgote competitivos y satisfactorios desde el
punto de vista comercial.
Claims (9)
1. Un elemento de desgote para el extremo húmedo
de una máquina de fabricación de papel, presentando dicho elemento
de desgote una superficie deslizante para entrar en contacto con un
tamiz de conformado, estando formada dicha superficie de contacto
por un material que comprende una matriz de polímero elastomérico y
un relleno añadido a dicha matriz, caracterizada porque el
relleno se añade en una cantidad de 10 a 50% en peso, y porque el
material tiene una dureza de acuerdo con Shore A de entre 60 y
85.
2. El elemento de desgote de la reivindicación
1, en el que dicha matriz de polímero elastomérico comprende un
material que se escoge entre poliuretano, poliurea, caucho de
estireno-butadieno, monómero de dieno etileno
propileno (EPDM), caucho de nitrilo, cauchos naturales o
sintéticos, policloropreno, poliacrilatos, elastómeros que contienen
flúor, elastómeros termoplásticos y polisiloxanos.
3. El elemento de desgote de la reivindicación
2, en el que la matriz de polímero comprende poliuretano.
4. El elemento de desgote de la reivindicación
1, en el que el relleno es un relleno de baja dureza.
5. El elemento de desgote de la reivindicación
1, en el que el relleno es un lubricante sólido.
6. El elemento de desgote de la
reivindicación 1, en el que el relleno comprende un material que se
escoge entre poli(tetrafluoroetileno), talco, polvos de
polietileno de peso molecular ultra elevado (UHMWPE), arcilla
(caolín), carbonato de calcio, nitruro de boro, sulfuro de
molibdeno, fluoruro de calcio, dióxido de titanio, carburo de
titanio, perlas de vidrios y perlas cerámicas.
7. El elemento de desgote de la reivindicación
4, en el que el relleno es un relleno de baja dureza que se escoge
entre poli(tetrafluoroetileno) y talco.
8. El elemento de desgote de una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que el relleno se añade en
una cantidad de 10 a 40% en peso, preferiblemente de 15 a 30% en
peso.
9. El elemento de desgote de una cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que el material de la
superficie deslizante tiene una dureza de acuerdo con Shore A de
entre 70 y 80.
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