FI92943C - Paperikoneen huovat - Google Patents

Description

92943

Paperikoneen huovat Tämän keksinnön kohteena ovat paperikoneen huovat. Paperi-5 koneissa paperin valmistusaineosien liete, jota kutsutaan "massalietteeksi", seostetaan kudoksen tai "viiran" päälle ja nestemäiset aineosat juoksutetaan tai uutetaan sen läpi itsekohesiivisen arkin tuottamiseksi, joka sitten ohjataan paperikoneen puristus- ja kuivatusosien läpi. Puristusosas-10 sa paperiarkki kuljetetaan sitten huovalla telaparille, jossa huopa ja paperiarkki kulkevat telojen nipin välistä veden poistamiseksi paperiarkista ja sen kuivattamiseksi. Itse paperiarkki voi sisältää erilaisia käsittelykemikaale-ja ja se on alttiina samanaikaisesti korkean lämpötilan 15 vaikutukselle veden poistamiseksi ja kuivattamiseksi. Paperikoneen huopa ja sen mukana kulkeutuva paperiarkki pyrkivät tästä syystä olemaan alttiina suunnattomalle paineelle korotetuissa lämpötiloissa voimakkaassa kemiallisessa ympäristössä .

20

Paperikoneen huovat valmistetaan yleensä neulaamalla vanu-kuitu kudottuun alustaan, joka sitten tukee muodostuvaa paperiarkkia sen kulkiessa puristimen läpi. Puristintelojen nipissä vanukuidut taipuvat ja muuttavat muotoaan suuressa 25. paineessa ja suurella nopeudella ja siten vanukuidun mekaaniset ominaisuudet ovat erittäin tärkeitä näissä proses-* seissa.

Paperikoneen huopien valmistuksessa on käytetty laajalti 30 polyamidia 6 ja polyamidia 66 (PA 6 ja PA 66). Nämä polymeerit muodostetaan helposti kuiduiksi ja niiden kui-tuominaisuuksia voidaan valvoa hyväksyttävien huopien valmistuksen mahdollistamiseksi. On olemassa useita tunnettuja ehdotuksia polyamidimateriaalien käyttämiseksi yleensä pei-35 te- ja huopamateriaaleissa. Esimerkiksi brittiläisessä pa tenttijulkaisussa n:o 1304732 viitataan polyamidin, kuten nailonin 6, nailonin 66, nailonin 610, nailonin 67, nailo- 2 92943 nin 8, nailonin 9, nailonin 11 ja nailonin 12 käyttöön. Julkaisu koskee kuituisten arkkimateriaalien valmistusta eikä se koske erityisesti paperikoneen kankaita.

5 Brittiläinen patenttijulkaisu n:o 1329132 koskee puolestaan tunnettua kudottua kangasta sen käyttämiseksi esimerkiksi välikerroksena. Edelleen tässä viitataan polyamidin, kuten nailonin 6, nailonin 11 ja nailonin 12, ja kopopolyamidien, kuten nailonin 6/66, ja kopolymeerien, jotka nailon 6 ja 10 nailon 66 ovat muodostaneet nailonin 11 ja nailonin 12 kanssa, käyttöön.

Tunnettu brittiläinen julkaisu n:o 1585632 koskee keinonahan ja vastaavien materiaalien valmistusta ja samoin siinä 15 selitetään nailonin 6, nailonin 66, nailonin 10 ja nailonin 11 ja nailonin 12 käyttöä yhdessä useiden erilaisten kopolymeerien ja niiden yhdistelmien kanssa.

Kaikissa tapauksissa nailonmateriaaleja käytetään ensisi-20 jaisesti niiden luontaisen lujuuden johdosta kudos- tai koristekokoonpanossa eikä niitä alisteta paperikoneen aggressiiviseen fysikaaliseen ja kemialliseen ympäristöön.

Eurooppalainen patenttijulkaisu n:o 070708 koskee paperiko-25 neen huopaa, joka käsittää kudotun kuumassa kovetetun hihnan, joka käsittää koneen ja poikittaisessa suunnassa termoplastisia filamentteja ja jossa hihnassa filamentit on kaksoissuulakepuristettu ainakin joko koneen tai poikittaisessa suunnassa ja jossa monofilamenteilla on ydin polymee-30 ristä, jona käytetään nailonia 66, polyetyleenitereftalaat-tia ja tere- tai isoftaalihapon tetrapolymeeriä, ja päällys kopolymeeristä, jona käytetään nailonia 11, nailonia 12, nailonia 6, nailonia 610, nailonia 612, polybutyleeni-tereftalaattia ja useita muita materiaaleja.

”> t

Eurooppalaisessa patenttijulkaisussa n:o 0070708 materiaa- 3 92943 leja käytetään ensisijaisesti niiden hyvin tunnettujen lujuus- ja kulutuskestävyysominaisuuksien johdosta.

Rinnakkainen eurooppalainen patenttihakemuksemme n:o 5 88303201.3 osoittaa, että nailonia 12 voidaan käyttää pape rikoneessa käytettävän huovan rakenteessa. Tutkijamme ovat osoittaneet melko yllättävästi, että nailonilla 11 on ominaisuuksia, jotka ovat verrattavissa nailonin 12 ominaisuuksien kanssa, vaikkakaan tätä ei olisi voitu odottaa sen 10 normaalista rakenteesta. Polyamidi 11 (polyundekanoamidi), jota tässä julkaisussa kutsutaan nimellä "PA 11", on hyvin tunnettu polymeeriteknologiassa ja kaupallisena tuotteena. Polyamidi 11 on kehitetty, kaupallisesti tarkoituksia varten, jotka on suunnattu ensisijaisesti ruiskupuristussovel-15 lutuksiin.

Polyamidi 11-homopolymeeriä, jossa ei ole silloittavia lisäaineita, voidaan suulakepuristaa useiden nimikkeiden muodostamiseksi ja se sopii ihanteellisesti monofilamenttien 20 ja hienodenierisen jatkuvan filamenttilangan muodostamiseksi. Vaikkakaan ei voitaisi odottaa, että tämä materiaali saisi aikaan tyydyttävät ominaisuudet, joita tarvitaan paperikoneen vanulevyssä vaadittujen pintaominaisuuksien aikaansaamiseksi, tämän hakemuksen hakijat ovat odottamatta 25 todenneet, että polyamidista 11 muodostetuilla vanumateri- aaleilla käytettäessä niitä paperikoneen huovissa on erinomainen kestävyys ja ne parantavat palautumista kokoonpuristumisesta ja fibrilloitumiskestävyyttä verrattuna nykyisin käytettyihin huopamateriaaleihin. Lisäksi niillä on 30 erinomainen kemiallisen hydrolyysin kestävyys ja kestävyys fysikaalisten ominaisuuksien hypokloriitin ja muun hapetuksen aiheuttamaa huononemista vastaan ja olemme yllättävästi todenneet, että polyamidilla 11 voi olla 50 - 100 % pidempi kestoikä etenkin paperin valmistuksen voimakkaissa kemial-35 lisissä ja kuluttavissa ympäristöissä.

4 92943 Tämän keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti saadaan siten aikaan paperikoneen kangastuote, joka on muodostettu kudotusta kuitumateriaalista, joka käsittää poly(unde-kanoamidin) (polyamidin 11) kuituja, jotka on tun-5 nusomaisesti muodostettu suulakepuristamalla polyamidin 11 sulate, jonka rajaviskositeetti on vähintään 1,0 dl/g.

Tämän keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti saadaan aikaan paperikoneen kangastuote, joka on muodostettu 10 kuitumateriaalista, jossa on kudottu alusta ja siihen kiinnitetty huopalevykerros ja kuitumateriaali käsittää poly (undekanoamid in) (polyamidin 11) kuituja, jotka on muodostettu keksinnön mukaan, suulakepuristamalla polyamidin 11 sulate, jonka rajaviskositeetti on vähintään 1,0 dl/g.

15 Tämän keksinnön joissakin suoritusmuodoissa suulakepuris-tettava sulate voi sisältää 0,2 - 1,0 paino-% ja etenkin 0,4 - 0,7 paino-% antioksidanttia. Antioksidanttina voidaan käyttää yhtä tai useampaa seuraavista: alfa-tokoferoli, di-20 fenyyliamiinin ja asetonin kondensaatiotuotteet ja difenyy-liamiinista muodostettujen läheisesti yhteenkuuluvien rakenteiden ja yhteensopivien, amidi-funktionaalisuuden omaa-vien fenolisten stabilointiaineiden kondensaatiotuotteet, kuten esimerkiksi Ciba-Geigyn kaupallisesti tavaramerkillä 25 "IRGANOX 1098" saatava tuote. Polyamidikuitu, joka sisältää n. 0,5 - 0,6 paino-% antioksidanttia, yksinään tai erikseen tai yhdistelminä saa aikaan kestävyyden lisäparannuksen.

Sopivan rajaviskositeetin omaava polyamidi 11-hartsi voi-30 daan seostaa monofilamentin tai filamentin suulakepurista-misen aikana lisäämällä valittuja antioksidantteja. Keksinnön mukaisesti valmistettuun paperikoneen huopaan yhdistettävä polyamidi 11-monofilamentti voidaan suulakepuristaa 220eC:n - 295eC:n telalämpötiloissa. Kehruusuulake voidaan 35 pitää n. 300eC:n lämpötiloissa. Monofilamentti voidaan suulakepuristaa poikkileikkauksen pienennyksellä, joka on 2,0

II

5 92943 X - 4,5 X, jolloin saadaan aikaan 0,1 - 0,25 mm:n monofila-mentteja tasoviirakoneen tai muiden muodostuskudosten valmistamiseksi. Parantuneen kulutuskestävyyden suhteen polyamidi 11-monofilamenttia voidaan käyttää myös edullisesti 5 kudefilamenttina ja/tai loimifilamenttina puristinkudosten yksinkertaisessa, kaksinkertaisessa tai kolminkertaisessa kerroksessa.

Yllättävästi on todettu, että suuren molekyylipainon omaa-10 vien polyamidi 11-monofilamentteja voidaan käyttää tasoviirakoneen muodostuskudoksissa loimi- tai konesuunnan monofi-lamentteina. Siten tämän keksinnön mukaisesti on mahdollista valmistaa erittäin kestäviä polyamidimuodostuskudoksia ja välttää nykyisin käytetty materiaalien seos, jossa poly-15 amidifilamentit on sovitettava vuorotellen polyesteri- monofilamenttien kanssa kudesuunnassa parantuneen kulutuskestävyyden aikaansaamiseksi ilman dimensionaalista epästabiiliutta, joka tavallisesti syntyy polyamidi 6- tai polyamidi 66-materiaalin käytöstä. Tämän keksinnön mukaisesti 20 valmistetuilla paperikoneen huovilla on alhainen kosteuden imeytyminen eivätkä ne ole kovinkaan herkkiä fysikaalisten ominaisuuksien suhteen veden läsnäollessa.

Monofilamentit voidaan suulakepuristaa käyttämällä muunnel-25 mia menetelmässä tämän tai muiden haluttujen veto-ominai suuksien aikaansaamiseksi paperikoneen puristinosassa käytettyjen neulattujen kuitukankaiden alustamateriaalien kutomiseksi. Suuren läpimitan omaavia monofilamentteja voidaan käyttää sekä loimi- että kudesuunnassa kuivatusviirasovel-30 lutuksissa.

Suuren molekyylipainon omaavan polyamidin 11 hienodenieri-siä monofilamentteja voidaan suulakepuristaa antioksidantin kanssa käyttämällä 215 - 277*C:n telalämpötiloja n. 270*C:n 35 kehruusuutinlämpötiloissa. Puristinhuopien vanulevyn eri kerroksiin toivottavan sopivan denierin omaavaa filamentti- 6 92943 lankaa voidaan siten suulakepuristaa ja myöhemmin kihartaa ja leikata katkokuiduiksi vanulevyvalmistusta varten ja tämän jälkeen käyttää puristinhuopien vanulevykerrokse-na.

5 Tämän keksinnön mukaisesti valmistettujen huopien etuna on se, että tällaisilla huovilla on erinomainen kestävyys parantuneen kuitufibrilloitumiskestävyyden ja palautumisen johdosta kokoonpuristumisesta, jotka saavat aikaan tiivis-10 tyskestävyyden. Näiden etujen lisäksi niillä on erinomainen kemiallinen kestävyys, etenkin kestävyys hydrolyysin suhteen ja kestävyys fysikaalisten ominaisuuksien hypokloriitin ja muun hapetuksen aiheuttaman huononemisen suhteen. Käytettäessä tällaisia kuituja puristinhuovissa kuiduilla 15 on erinomainen kestävyys hankausvauriota vastaan, jota esiintyy täyteaineita, etenkin savea tai murskattua kalkkikiveä sisältävissä papereissa. Tällaisilla huovilla on vähintään 50 - 100 % pidempi kestoikä etenkin voimakkaissa kemiallisissa ja kuluttavissa ympäristöissä. Nämä tulokset 20 ovat melko yllättäviä ja merkittäviä eikä niitä olisi voitu odottaa nykyisillä polyamidimateriaaleilla saatujen aikaisempien kokemuksiemme perusteella.

Seuraava selitys on ainoastaan esimerkkinä menetelmistä ja 25 keksinnön toteutuksesta ja siinä viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on mikrovalokuva paperikoneen huovan valmistuksessa käytetyn vakion PA 66-kuidun puristustestistä, ja 30 kuvio 2 on mikrovalokuva tämän keksinnön mukaisesta kuidusta.

35 7 92943

Esimerkki 1

Jatkuva PA 11 filamentti valmistettiin seuraavan menetelmän mukaisesti. Kaupallisesti saatavan PA 11:n toimitti pellet-5 teinä Rilsan Corp., New Jersey, ja sen rajaviskositeetti oli 1,20 dl/g määritettynä väkevässä rikkihapossa. Näitä polyamidipellettejä tyhjökuivatettiin 80°C:ssa 16 tunnin ajan, kunnes lopullinen tyhjö mitattuna tyhjöuunin ulkopuolella oli 140 mikronia Hg. Pelletit siirrettiin välttämällä 10 kosteuden absorptio ilmasta yksiruuvisen suulakepuristimen suppiloon. Suulakepuristin oli varustettu alhaisen puristuksen omaavalla ruuvilla, jonka läpimitta oli 2,5 cm. Suulakepuristin oli varusteltu suodatuspakkauksella, jonka nimellishuokoisuus oli 55 mikronia. Myötävirtaan suodatti-15 mesta suulakepuristin oli varustettu Zenith-hammaspyöräpum-pulla, joka annosteli sulatteen kehruusuulakkeeseen. Keh-ruusuulakkeessa oli 30 reikää, joiden läpimitta oli 0,5 mm. Suulakepuristimen lämpötilaprofiilina oli 243°C suppilon suussa - 271°C pumpussa, jolloin 5 alueella oli itsenäinen 20 lämpötilan valvonta ja säätö. Kehruusuulake pidettiin 270°C:ssa. Filamentit suulakepuristettiin nopeudella, joka oli n. 195 jalkaa/min (n. 1 m/s) maksimaalisen poikkileikkauksen pienennyksen ollessa sellainen, että säteittäinen muutos oli n. 7 - 8/1 kehruusuulakkeen ja ensimmäisen veto-25 telan välissä. Lanka otettiin sylinterille, joka oli kiinnitetty Leesona-kelauskoneeseen vetotelan jälkeen.

Tämän menetelmän mukainen tyypillinen kehrätty kuitu vedettiin kahdessa vaiheessa, kolmannessa vaiheessa suoritettiin 30 relaksaatio ja kaikki vaiheet suoritettiin lämmössä, jolloin saatiin 2,3X-vetosuhde. Vedon ensimmäinen lämpötila oli 110°C, relaksaatio tapahtui toisessa vaiheessa 160°C:ssa. Tällaisesta menetelmästä saatu kuitu valmistettiin siten, että sen mitaksi tuli 12,8 dpf (denier/filamentti). Näin 35 valmistetussa kuidussa oli 4,6 gpd:n sitkeys, alkumoduuli oli 26 gpd ja murtovenymä oli 45 %. Jännitysmuodonmuutoskäyrässä oli poikkeama 10 %:n venymässä 3,5 gpd:n ominaisjännityksessä.

8 92943 Tällainen kuitu kiharrettiin kuumennetussa sullokammiokihar-ruskoneessa jatkuvan langan aikaansaamiseksi, jossa oli vaihteleva satunnaiskiharrus, joka käsitti n. 4 kiharaa/cm. Se leikattiin katkokuiduksi, jonka pituus oli n, 7,0 cm.

5 Tällainen kuitu karstattiin, laskostettiin vanulevyksi ja neulattiin puristinhuopaan vanulevyrakenteen aikaansaamiseksi, jonka kokonaishuopalevypaino oli n. 1000 g/cm2. Huovalla, jossa oli tällainen huopalevyrakenne, oli vähintään 50 % pidentynyt kestoikä verrattuna samanlaisiin PA 6-huopiin 10 käytettäessä samalla massalietteellä samassa paperikoneen asemassa.

Esimerkki 2 15 Kuidut valmistettiin esimerkissä 1 esitetyllä tavalla seu-raavin poikkeuksin. Ennen vetoa pelletit sekoitettiin rummussa jauhetun Irganox 1098:n (Ciba-Geigy) kanssa sellaisella täytöllä, että seossuhde oli 0,7 paino-%. Pelletit näyttivät olevan yhdenmukaisesti päällystettyjä antioksidantti-20 jauheella ennen niiden siirtämistä suppiloon. Kehrätyn kuidun UV-analyysi osoitti yhdenmukaisen konsentraation useissa näytteissä, jotka testattiin n. 0,5 paino%:n konsentraatios-sa.

ib Esimerkki 3

Esimerkin 1 mukaisesti valmistetut polyamidikuidut muodos tettiin vanulevyrakenteeksi. Vakion polyamidin 66 vastaavat filamentit, joita käytetään tällä hetkellä teollisuusstan-30 dardina paperikoneen kankaan valmistuksessa ja jotka ovat kaupallisesti saatavia tavaramerkillä T-100, jota toimittaa DuPont, muodostettiin samanlaiseksi vanulevyksi. Kumpikin vanulevy yhdistettiin sitten neulaamalla puristustestiko-keessa käytettävän testihuovan alustaan. Nämä kaksi vanule-35 vy-näytettä sisältävä huopa asennettiin sitten testikonee seen ja konetta käytettiin sitten huovan ohjaami- 9 92943 seksi telaparin nipin välistä ennalta määrätyssä nippikuor-mituksessa. Testihuopaa käytettiin puristustestikoneessa miljoonan puristuksen ajan. Miljoonan puristuksen jälkeen huopa poistettiin ja vanulevy tutkittiin elektronimikroskoo-5 pilla.

Tulokset on esitetty oheisten piirustusten kuvioissa 1 ja 2. Tulokset analysoitiin asteikolla 1-5 tutkimalla ja vertaamalla valmistettujen standardien suhteen ja niille annettiin 10 vastaava luokitus. DuPontin polyamidille 66 annettiin luokitus 4,0 asteikolla 1-5, jossa 5 oli huonoin. Mikrovaloku-vien tarkastelu osoittaa litistyneiden filamenttien laajaa fibriHoitumista ja murtumista. Polyamidi ll-huopalevyn vertaileva tutkimus osoittaa kuitujen fibrilloitumisen merkit-15 tävän puuttumisen ja ainoastaan joidenkin kuitujen litisty mistä ja jonkin verran poikittaista murtumista. Sille annettiin luokitus 3,3 samanlaisella asteikolla.

Kuituehdokas PA 11 oli siten olennaisesti paremmassa tilassa 20 miljoonan puristuksen jälkeen kuin teollisuusstandardi. Tämä tulos oli merkittävä parannus sen lisäksi, mitä olisi voitu odottaa polyamidi 11-filamenteilta.

Näytteet, jotka koostuivat kaupallisesta PA 66-kuidusta, i5 jonka rajaviskositeetti oli 1,36, kaupallisesta PA 6-kuidus-ta, jonka rajaviskositeetti oli 1,46, yllä olevien esimerkkien katkokuidusta, jossa kuidun rajaviskositeetit olivat 1,05 ja vast. 1,12, alistettiin 35%:isen vetyperoksidin vesiliuoksen vaikutukselle pH-arvossa 2 60°C:ssa 24 tunnin 30 ajaksi. Rajaviskositeetin jäännöstulokset olivat seuraavat: 10 92943

Ehdokkaat Alku-RV Lopullinen RV Jäännös-%

Esimerkin 1 PA 11 1,05 0,87 83 % 5 Esimerkin 2 PA 11/AO 1,12 0,97 87 % PA 6 1,47 0,49 31 % PA 66 1,36 0,62 47 %

Claims (6)

92943

1. Paperikoneen kangastuote, joka on muodostettu kudotusta kuitumateriaalista, joka kuitumateriaali käsittää poly(un-5 dekanoamidin) (polyamidin 11) kuituja, jotka on muodostettu suulakepuristamalla polyamidin 11 sulate, tunnettu siitä, että sulatteen rajaviskositeetti on vähintään 1,0 dl/g.

2. Paperikoneen kangastuote, joka on muodostettu kuitumate riaalista, jossa kangastuotteessa on kudottu alusta ja siihen kiinnitetty vanukerros, ja jossa kuitumateriaali käsittää poly(undekanoamidin) ^polyamidin 11) kuituja, jotka on muodostettu suulakepuristamalla polyamidin 11 sulate, 15 tunnettu siitä, että sulatteen rajaviskositeetti on vähintään 1,0 dl/g.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tuote, tunnettu siitä, että sulate sisältää suulakepuristettaes- 20 sa 0,2 - 1,0 paino-% antioksidanttia.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen tuote, tunnettu siitä, että antioksidanttina käytetään yhtä tai useampaa seuraavista: alfa-tokoferoli, difenyyliamiinin ja 2Σ3 asetonin kondensaatiotuotteet, difenyyliamiinin ja yhteen sopivien, amidi-funktionaalisuuden omaavien fenolisten stabilointiaineiden kondensaatiotuotteet.

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen tuote, t u n -30 n e t t u siitä, että antioksidanttia on 0,4 - 0,7 paino-%.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 2, 3, 4 ja 5 mukainen paperikoneen kangastuote, tunnettu siitä, että kangas- 35 tuote käsittää kudotun alustan, ja 92943 siihen kiinnitetyn vanukuiturakenteen, joka vanu-kuiturakenne käsittää poly(undekanoamidin) kuituja, jotka on muodostettu suulakepuristamalla sulate, jonka rajavis-kositeetti on vähintään 1,0 dl/g ja joiden kuituluokitus on 5 miljoonan telanipissä tapahtuneen puristuksen jälkeen korkeintaan 3,6 vertailuasteikolla, jossa polyamidi 66 on luokitus 4,0 asteikolla 1-5, arvon 5 ollessa huonoin. li 92943