KR20060102337A - 탈수 요소용 재료 - Google Patents

Abstract

제지 제조기의 습한 단부의 요소를 탈수하기 위한 재료가 개시된다. 이 재료는 탄성중합성 중합체 매트릭스 및 상기 매트릭스에 10 내지 50 중량 퍼센트의 레벨로 첨가되는 충전재를 포함하며, 상기 재료는 또한 60 내지 85 사이의 쇼어 A에 따른 경도를 가진다. 또한, 본 발명은 상기 재료를 포함하는 탈수 요소, 및 탈수 요소의 준비를 위한 상기 재료의 사용에 관한 것이다.

Description

탈수 요소용 재료{MATERIALS FOR DEWATERING ELEMENTS}

본 발명은 제지 제조기의 습한 단부의 요소들을 탈수하기 위한 재료, 그러한 재료들과 함께 제공되는 탈수 요소, 탈수 요소들의 준비를 위한 상기 재료들의 사용, 및 상기 재료의 생성 방법에 관한 것이다.

제지 제조기의 습한 단부에서, 화학제 및 안료들과 함께 물의 셀룰로오스 섬유의 슬러리를 지지하는 형성 스크린 또는 와이어는 슬러리로부터 물의 배출을 촉진하는 다수의 탈수 요소들 위로 활주한다. 이러한 탈수 요소들은 형성 보드, 포일 블레이드, 진공 블레이드, 흡입 박스 커버 등을 포함한다. 형성 스크린을 통해 슬러리로부터 제거된 유출수는 약 0.5 내지 1 퍼센트의 고체 재료를 포함한다. 이 고체 재료는 일반적으로 약 95%의 안료(예컨대, 탄산 칼슘) 및 5%의 셀룰로오스 섬유를 포함한다.

탈수 요소들 위로 활주하는 형성 스크린은 활주 자체 및 유출수 내에 상기 안료들 및 셀룰로오스 섬유의 존재로부터 광범위한 마찰을 받게 된다. 통상 폴리에스테르 직물의, 형성 스크린은 예컨대 30-35일 마다 고비용을 부담하며 교체되어야 한다. 형성 스크린의 마모는 편평한 흡입 박스 커버 위로 활주할 때 특히 커지게 되며, 그 지점에서 유출수의 량은 이미 상당하게 감소되어 있다. 편평한 흡입 박스 커버는 통상 산화 알루미늄, 산화 크롬, 산화 지르콘, 탄화 실리콘 또는 질화 실리 콘 등의 매우 경질 세라믹 재료로 제조된다. 그들의 표면 경도, 다공성, 및 포어 사이즈를 포함한 이러한 재료들의 특성은, 유출수의 안료의 타입 및 특성과 유사한 정도로, 형성 스크린의 마모에 중요한 작용을 한다(예컨대, 엠 라프만(M. Laufmann) 및 에이치 유 랩(H, U, Rapp)의, Wochenblatt fur Rapierfabrikation, 114/16, 615-622(1986) 참조).

상기 경질 세라믹 커버는 우발적인 충격 손상, 응력 균열, 열 충격 손상, 및 스크린 접촉 시의 깎임 등에 노출될 때 취약하다. 통상적으로, 그들의 제조 비용 또한, 유출수로부터 안료 입자들이 축적되는 작은 공간을 남기고, 편평한 흡입 박스 상에 함께 점착되는 30 내지 60mm 길이 정도의 작은 개별 요소들의 조립체로 구성되므로, 매우 고가로 된다. 이 안료 입자들이 존재함으로써 형성 스크린 또는 와이어의 마모가 더욱 가속된다.

따라서, 종래 기술에서는 탈수 요소 위로 스크린의 활주로 인한 제지 제조기의 습한 단부에서의 형성 스크린 상의 마모, 및 스크린 교체 시의 고비용에 관련된 문제가 있다. 또한, 종래 기술의 세라믹 재료의 취약함에 관련된 문제도 있다.

독일 특허 1 526 377호에서는 폴리우레탄 캐스트로 제조되어 최종으로 원하는 형상으로 가공되는 인서트들을 갖는 탈수 요소들을 개시하고 있다. 이 특허에 따라 사용되는 바람직한 폴리우레탄은 우수한 경도 및 내마모성을 갖는 것이 바람직하며, 상기 폴리우레탄은 93 내지 96 쇼어 A 경도를 갖게 된다. 그 폴리우레탄에 소량의 충전재가 첨가된다. 일례로서, 95 쇼어 A 경도를 갖는 합성물인 폴리우레탄 "아디플렌 L 167"이 사용된다. 서량의 녹색 안료가 상기 합성물에 첨가된다.

본 발명의 목적은 제지 제조기의 탈수 요소 및 형성 스크린 사이의 마모 및 마찰, 및 종래 기술의 세라믹 재료의 취약함에 관련된 상기한 문제들을 해소하는 것이다.

이 목적은 첨부된 특허청구의 범위에 정의된 바와 같은 탈수 요소용 재료, 이 재료를 포함하는 탈수 요소, 및 탈수 요소의 준비를 위해 상기 재료를 사용함에 의해 달성된다.

상기 재료의 충전재 성분은 탈수 요소 및 형성 스크린 사이의 마찰에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한, 탈수 요소용의 부드러운 재료는 형성 스크린 상에서 낮은 마찰을 일으키는 것으로 알려져 있다. 본 발명자에 의해 밝혀진 놀라운 효과는 낮은 경도의 충전재를 포함하는 낮은 경도의 엘라스토머 매트릭스(낮은 경도의 폴리우레탄 등)는 형성 스크린 상에서의 낮은 마모, 및 탈수 요소 및 형성 스크린 사이에 낮은 마찰을 일으키는 점에서 우수한 성능을 가진다는 것이다.

그러나, 엘라스토머 매트릭스로의 충전재의 첨가는 재료의 경도의 증가를 초래하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 충분히 낮은 경도를 가진 완제품을 얻기 위해, 본 발명에서는 마찰-감소 충전재들이 첨가될, 매우 낮은 경도를 가진 탄성중합성 중합체 매트릭스 의 사용을 제안하고 있다. 본 발명에 따라 사용되는 (임의의 충전재가 제공되지 않은) 매트릭스는, 첨가되는 충전재의 타입에 따라 60 내지 85의 쇼어 A 경도의 최종 제품에 대한 경도를 제공하는, 60 내지 80의 쇼어 A 경도의 공칭 경도 값을 가지는 것이 적절하다.

본 발명은 비교적 다량의 충전재를 포함함에도 불구하고, 탈수 요소에 대해 부드러운 재료 또는 커버를 사용함에 의해 종래 기술의 문제들을 해소할 수 있다는 인식에 기초하고 있다.

본 발명에서는, 형성 스크린의 마모를 최소화하도록 설계되어 있고, 종래 기술의 세라믹 커버 재료의 취약함을 나타내지 않고, 제조상의 결함도 나타내지 않는, 탈수 요소용의 부드러운, 비다공성 재료를 제공한다.

본 발명에 따른 재료는 하나 또는 여러 개의 연속적인 빈 공간이 없는 요소들로서 준비되므로, 종래 기술에서의 기판 상에 함께 점착될 다수의 작은 요소들에 대한 필요성을 완전하게 제거한다.

탈수 요소로서 부드러운 엘라스토머 재료를 사용함에 의해 그 탈수 요소들 상에서 활주하는 형성 스크린이, 예컨대 산화 알루미늄 또는 탄화 실리콘의 종래 사용되던 경질 세라믹 재료보다 마모가 작게 됨을 발견하였다. 이러한 마모의 감소는 상기 부드러운 재료가 활주하는 스크린에 대한 마찰 계수를 감소시키도록 저 경도 충전재가 바람직한 충전재와 함께 사용될 때 더욱 효과적이다.

본 발명에 따르면, 탄성중합성 중합체 매트릭스 및 상기 매트릭스에 10 내지 50 중량 퍼센트 등의, 50 중량 퍼센트의 레벨로 첨가되는 충전재를 포함하는 탈수 요소용 재료가 제공되며, 상기 재료는 60 내지 85 사이의 쇼어 A에 따른 경도를 가진다.

상기 충전재는 10 내지 40 중량 퍼센트, 바람직하게는 15 내지 30 중량 퍼센트의 레벨로 첨가된다.

본 발명에 따른 재료의 제조 방법에서, 충전재는 쇼어 A 60-80의 경도(즉, 충전재가 첨가되지 않았을 때 얻어지는 경도)를 가진, 폴리우레탄 매트릭스가 바람직한, 탄성중합성 중합체 매트릭스 에 10-50 중량 퍼센트 함량으로 첨가된다. 다음, 상기 화합물은 쇼어 A 60-85의 경도(즉, 충전재가 첨가된 때 얻어지는 경도)를 가진 완성된 재료를 제조하도록 경화된다. 따라서, 충전재의 첨가는 경화된 재료의 경도를 증가시키도록 이끌게 된다.

상기 탄성중합성 중합체 매트릭스 는 폴리우레탄(PUR)을 포함한다. 폴리머 매트릭스의 다른 적절한 재료로는, 폴리우레아, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EDPM), 니트릴 고무, 천연 또는 합성 고무, 폴리클로로프렌, 폴리아크릴레이트, 플루오르-함유 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머 및 폴리실옥산을 포함한다. 선택된 탄성중합성 중합체 매트릭스 는 충전재가 첨가되지 않았을 때 60-80 쇼어 A의 공칭 경도를 가져야 한다.

상기 충전재는 폴리(테트라플루오로에틸렌)(PTFE) 또는 활석 등의 낮은 경도 및/또는 고체 윤활 충전재이다. 상기 충전재의 다른 적절한 재료로는, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 파우더, 클레이(카오린), 탄산 칼슘, 질화 붕소, 황화 몰리브덴, 플루오르화 칼슘, 이산화 티탄, 탄화 티탄, 글라스 비드 및 세라믹 비드를 포함한다.

"낮은 경도의 충전재"는, 본 명세서에서 1 내지 5 사이의 모스 스케일 상의 경도를 가진 충전재를 의미한다. 모스 스케일에서, 다이아몬드는 10의 값을 가지며 활석은 1의 값을 가진다. 예컨대, 플루오르화 칼슘은 3과 4사의 값을 가지며, 탄산 칼슘은 3과 4 사이의 값을 가지며, 클레이(카오린)는 1.5와 2 사이의 값을 가지며, 황화 몰리브덴은 1.5와 2 사이의 값을 가진다.

상기 충전재는 잘 알려져 있는 종래의 분산 또는 합성 기술을 이용하여 엘라스토머 매트릭스에 첨가될 수 있다. 따라서, 간단화를 위해, 상기 재료의 마련은 본 명세서에서 더 상세하게 설명하지 않는다.

이하, 본 발명을 다수의 실시예들에 의해 상세하게 설명한다. 이 예들은 첨부 도면들을 참조하여 이해할 때 더욱 명백하게 된다.

도1은 상기 예들에 사용된 하나의 시험 요소를 나타낸 단면도, 및

도2는 실시예들에 사용된 시험 셋업을 나타낸 사시도이다.

도면들을 통해 유사한 부품들에 대해서는 유사한 참조 부호들이 사용된다.

이하의 설명에서, 본 발명에 따른 재료들의 일부 예들이 주어진다. 이 예들은 설명만을 위한 것들이고, 본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해 한정된다.

먼저 도1을 참조하면, 상기 예들에 사용되는 테스트 요소(10)가 도시되어 있다. 이 테스트 요소는 본 발명에 따른 탄성 중합 커버 재료(11)가 제공된, 스테인리스강으로 된 원통형 지지 요소(12)를 포함한다. 각 테스트 요소는 길이 L=72mm이고 직경 D=5mm이다. 본 발명에 따른 재료를 시험하도록, 다수의 테스트 요소들(10)이 도2에 도시된 바와 같이 테스트 본체(19) 내로 조립된다.

상기 예들은 형성 스크린상의 마모를 최소화하도록 설계된 탈수 요소의 재료 들을 나타내며, 상기 스크린은 통상 폴리에스터 직물로 되어 있다. 마모 특성을 시험하도록, 전용의 마멸 테스터 AT 2000(독일, 키싱, 아인레너)이 사용되었다. 이 테스터는 표준의 안료 슬러리의 존재 하에서 상기 형성 스크린상의 마모를 가정하였다.

AT 2000 시험 과정의 작동 조건에 대해 먼저 도2를 참조하여 설명한다. 시험 구성부는 수성 안료 슬러리(14)로 채워진 용기 또는 조를 포함한다. 슬러리의 안료 농도는 후술하는 실험들에서 0.8 내지 3.2% 정도이다. 용기의 벽들은 수성 슬러리를 30℃ 아래로 유지하기 위한 냉각 유체(물)의 채널들을 가진다. 이를 위해, 용기의 벽들은 냉각수용 입구(17) 및 출구(18)를 가진다. 도1에 따른 다수(통상 16)의 테스트 요소들(11)이 통상 원통형의 테스트 본체(19)로 조립된다. 상기 테스트 본체는 회전 축(13) 상에 지지된다. 형성 스크린의 존재는 테스트 본체(19) 주위에 감겨있는 폴리에스터 스크린(15)으로 가정되고 테스트 본체와 폴리에스터 스크린 사이에 힘을 가하여 2개의 바들(16)에 부착된다. 각 테스트 요소(10) 상에 제공된 본 발명에 따른 탄성 중합 커버 재료(11)는 폴리에스터 스크린(15)과 접촉하도록, 테스트 본체(19)의 반경방향 바깥쪽으로 배향된다. 테스트 본체는 전체 직경 31.8mm를 가지며 폴리에스터 스크린 테스트 샘플은 148mm x 26mm의 치수를 가진다. 폴리에스터 스크린은 테스트 본체의 원주의 절반 둘레에 감겨있고, 따라서 테스트 본체와 폴리에스터 스크린 사이의 마모 면은 50mm x 26mm = 1300mm²이다. 테스트 본체에 의해 형성 스크린 상의 마모를 측정하기 위해, 회전 축(13)이 회전되어 폴리 에스터 스크린(15) 및 테스트 본체(19) 사이의 2kg의 접촉력에서 333m/min의 상기 폴리에스터 스크린(15) 및 테스트 본체(19) 사이의 선형적인 상대 속도를 제공한다. 시험은 약 25000m의 시험 거리에 대응하여, 75분 동안 시행된다.

상기한 시험 구성부는 이하의 모든 예들에서 이용되며 AT 2000 시험 과정이라 한다.

예 1

이 예는 PTFE-충전(폴리(테트라플루오로에틸렌)) 캐스트 폴리우레탄 (PUR) 매트릭스로 구성된 테스트 본체의 준비 및 시험에 관한 것이다.

재료를 준비하도록, PTFE 분말(듀폰 사의 "Zonyl MP 1200") 128.6g을 실온에서 폴리올(하이퍼플라스트 사의 "Hyperplast 2851024") 300g에 분산시켰다. 이 분산제 63,93g을 탈기하여 탈기된 프리폴리머("Hyperplast100") 43.61g 및 사슬 증량제 1,4-부탄디올(머크) 2.35g과 2분간 혼합한 후, 실리콘 금형을 이용하여 16개의 요소들(10)(그중 하나가 도1에 나타나 있음)로 성형되고 80℃에서 24시간 동안 경화된다. 경화된 엘라스토머는 81의 쇼어 A 경도 및 17.5wt%의 충전재 함량을 가진다. 16개의 성형된 요소(10)는 도2에 나타낸 바와 같이 테스트 본체(19)를 형성하도록 조립되어, 직경 31.8mm로 연마된다. 조립되어 연마된 상기 테스트 본체는 표준 AT 2000 시험 과정을 따라 폴리에스테르 스크린에 대해 시험된다. 폴리에스테르 스크린(15)의 마모는 2개의 펀칭된 원형 샘플들(직경 23mm)의 중량 차에 의해 결정되며, 상기 샘플들 중 하나는 마모 영역 내측에 있고 다른 하나는 마모 영역 외측에 있다.

표1은 종래의 산화 알루미늄 세라믹과 탄화 실리콘의 커버 재료들로 된 2개의 기준 시험 본체들에 대해 동일 시험 조건 하에서 얻어진 결과들에 대해, 다른 안료 슬러리 농도에서 실행된 시험들로부터의 상기 펀칭된 샘플들의 중량 손실을 제공하고 있다.

표1

표1은 동일 조건 하에서 사용된 Al2O3 및 SiC에 대한, 본 발명에 따라 PTFE 충전재료를 사용할 때의 폴리에스테르 스크린의 놀라운 마모 감소를 나타내고 있다.

예 2

이 예는 예 1의 테스트 본체 보다 높은 쇼어 A 경도를 갖는 PTFE 충전된 캐스트 폴리우레탄(PUR)의 준비 및 시험에 관한 것이다.

상기 재료를 준비하도록, 예 1에서와 같이 동일하게 초기 폴리올/PTFE 분산 된 44.09g을 탈기하여 탈기된 프리폴리머(Hyperplast100) 35.11g 및 사슬 증량제 1,4-부탄디올(머크) 2.49g과 2분간 혼합한 후, 실리콘 금형을 이용하여 16개의 요소들(그중 하나가 도1에 나타나 있음)로 성형되고 80℃에서 24시간 동안 경화된다. 경화된 엘라스토머는 86의 쇼어 A 경도 및 16.2wt%의 충전재 함량을 가진다. 16개의 성형된 요소는 도2에 나타낸 바와 같이 테스트 본체를 형성하도록 조립되어, 직경 31.8mm로 연마된다. 조립되어 연마된 상기 테스트 본체는 표준 AT 2000 시험 과정을 따라 폴리에스테르 스크린에 대해 시험된다. 폴리에스테르 스크린의 마모는 2개의 펀칭된 원형 샘플들(직경 23mm)의 중량 차에 의해 결정되며, 상기 샘플들 중 하나는 마모 영역 내측에 있고 다른 하나는 마모 영역 외측에 있다.

표2는 종래의 산화 알루미늄 세라믹과 탄화 실리콘의 커버 재료들로 된 2개의 기준 시험 본체들에 대해 동일 시험 조건 하에서 얻어진 결과들에 대해, 다른 안료 슬러리 농도에서 실행된 시험들로부터의 상기 펀칭된 샘플들의 중량 손실을 제공하고 있다.

표2

표2는 PTFE 충전 재료의 증가된 경도를 나타낸다. 폴리에스테르 스크린의 마모 감소는 Al₂O₃ 세라믹에 비교하여 여전히 매우 중요하지만, 상기 마모는 SiC에 비교할 때 약간 높다.

예 3

이 예는 예 1의 테스트 본체 보다 낮은 쇼어 A 경도를 갖는 PTFE 충전된 캐스트 폴리우레탄(PUR)의 준비 및 시험에 관한 것이다.

상기 재료를 준비하도록, 예 1에서와 같이 동일하게 초기 폴리올/PTFE 분산된 48.32g을 탈기하여 탈기된 프리폴리머(Hyperplast100) 29.13g 및 사슬 증량제 1,4-부탄디올(머크) 1.14g과 2분간 혼합한 후, 실리콘 금형을 이용하여 16개의 요소들(그중 하나가 도1에 나타나 있음)로 성형되고 80℃에서 24시간 동안 경화된다. 경화된 엘라스토머는 78의 쇼어 A 경도 및 18.5wt%의 충전재 함량을 가진다. 16개의 성형된 요소는 도2에 나타낸 바와 같이 테스트 본체를 형성하도록 조립되어, 직경 31.8mm로 연마된다. 조립되어 연마된 상기 테스트 본체는 표준 AT 2000 시험 과정을 따라 폴리에스테르 스크린에 대해 시험된다. 폴리에스테르 스크린의 마모는 2개의 펀칭된 원형 샘플들(직경 23mm)의 중량 차에 의해 결정되며, 상기 샘플들 중 하나는 마모 영역 내측에 있고 다른 하나는 마모 영역 외측에 있다.

표3은 종래의 산화 알루미늄 세라믹과 탄화 실리콘의 커버 재료들로 된 2개의 기준 시험 본체들에 대해 동일 시험 조건 하에서 얻어진 결과들에 대해, 다른 안료 슬러리 농도에서 실행된 시험들로부터의 상기 펀칭된 샘플들의 중량 손실을 제공하고 있다.

표3

표3은 PTFE 충전 재료의 감소된 경도의 효과를 나타낸다. 폴리에스테르 스크 린의 마모 감소는 Al₂O₃ 및 SiC에 대해 매우 크다.

예 4

이 예는 활석 충전된 캐스트 폴리우레탄(PUR) 매트릭스의 준비 및 시험에 관한 것이다.

상기 재료를 준비하도록, 화장품 등급 활석 파우더 129.05g을 0.58g Byk W 968(습기 및 분산제) 및 0.58g Byk A 555(공기 배출제)를 갖는 폴리올("Hyperplast2851024", 하이퍼블라스트사 제품) 300g에 실온에서 분산한다. 상기 분산된 것 중 67.28g을 탈기하여 탈기된 프리폴리머(Hyperplast100) 45.73g 및 사슬 증량제 1,4-부탄디올(머크) 2.47g과 2분간 혼합한 후, 실리콘 금형을 이용하여 16개의 요소들(그중 하나가 도1에 나타나 있음)로 성형되고 80℃에서 24시간 동안 경화된다. 경화된 엘라스토머는 80의 쇼어 A 경도 및 17.5wt%의 충전재 함량을 가진다. 16개의 성형된 요소는 도2에 나타낸 바와 같이 테스트 본체를 형성하도록 조립되어, 직경 31.8mm로 연마된다. 조립되어 연마된 상기 테스트 본체는 표준 AT 2000 시험 과정을 따라 폴리에스테르 스크린에 대해 시험된다. 폴리에스테르 스크린의 마모는 2개의 펀칭된 원형 샘플들(직경 23mm)의 중량 차에 의해 결정되며, 상기 샘플들 중 하나는 마모 영역 내측에 있고 다른 하나는 마모 영역 외측에 있다.

표4는 종래의 산화 알루미늄 세라믹과 탄화 실리콘의 커버 재료들로 된 2개의 기준 시험 본체들에 대해 동일 시험 조건 하에서 얻어진 결과들에 대해, 다른 안료 슬러리 농도에서 실행된 시험들로부터의 상기 펀칭된 샘플들의 중량 손실을 제공하고 있다.

표4

표4는 높은 종횡비를 갖는낮은 경도(모스 경도 1 및 5 사이)의 충전재의 효과를 나타낸다. 폴리에스테르 스크린의 마모 감소는 Al₂O₃ 및 SiC에 대해 크다.

예 5

이 예는 탄산 칼슘 충전 캐스트 폴리우레탄 (PUR) 매트릭스로 구성된 테스트 본체의 준비 및 시험에 관한 것이다.

상기 재료를 준비하도록, 탄산 칼슘 파우더("HC 50-BG", 오먀사 제품) 250g을 0.3g Byk W 968(습기 및 분산제), 0.3g Byk A 555(공기 배출제) 및 0.3g Byk 088(변형제)을 갖는 폴리올("Hyperplast2851024", 하이퍼블라스트사 제품) 300g에 실온에서 분산한다. 상기 분산된 것 중 87.77g을 탈기하여 탈기된 프리폴리머(Hyperplast100) 41.17g 및 사슬 증량제 1,4-부탄디올(머크) 1.61g과 2분간 혼합한 후, 실리콘 금형을 이용하여 16개의 요소들(그중 하나가 도1에 나타나 있음)로 성형되고 80℃에서 24시간 동안 경화된다. 경화된 엘라스토머는 82의 쇼어 A 경도 및 30.5wt%의 충전재 함량을 가진다. 16개의 성형된 요소는 도2에 나타낸 바와 같이 테스트 본체를 형성하도록 조립되어, 직경 31.8mm로 연마된다. 조립되어 연마된 상기 테스트 본체는 표준 AT 2000 시험 과정을 따라 폴리에스테르 스크린에 대해 시험된다. 폴리에스테르 스크린의 마모는 2개의 펀칭된 원형 샘플들(직경 23mm)의 중량 차에 의해 결정되며, 상기 샘플들 중 하나는 마모 영역 내측에 있고 다른 하나는 마모 영역 외측에 있다.

표5는 종래의 산화 알루미늄 세라믹과 탄화 실리콘의 커버 재료들로 된 2개의 기준 시험 본체들에 대해 동일 시험 조건 하에서 얻어진 결과들에 대해, 다른 안료 슬러리 농도에서 실행된 시험들로부터의 상기 펀칭된 샘플들의 중량 손실을 제공하고 있다.

표5

표5는 낮은 종횡비를 갖는 낮은 경도의 충전재의 효과를 나타낸다. 폴리에스테르 스크린의 마모 감소는 Al₂O₃ 세라믹에 비해 여전히 매우 중요하지만, 상기 마모는 SiC에 비해 약간 많다.

예 6

이 예는 6각형 질화 붕소 충전(BN) 캐스트 폴리우레탄 (PUR) 매트릭스로 구성된 테스트 본체의 준비 및 시험에 관한 것이다.

상기 재료를 준비하도록, BN 파우더("AC 6004", 어드밴스드 케미컬 사 제품) 129g을 0.5g Byk W 968(습기 및 분산제) 및 0.5g Byk A 555(공기 배출제)를 갖는 폴리올("Hyperplast2851024", 하이퍼블라스트사 제품) 300g에 실온에서 분산한다. 상기 분산된 것 중 70.71g을 탈기하여 탈기된 프리폴리머(Hyperplast100) 48.08g 및 사슬 증량제 1,4-부탄디올(머크) 2.60g과 2분간 혼합한 후, 실리콘 금형을 이용하여 16개의 요소들(그중 하나가 도1에 나타나 있음)로 성형되어 80℃에서 24시간 동안 경화된다. 경화된 엘라스토머는 84의 쇼어 A 경도 및 17.5wt%의 충전재 함량을 가진다. 16개의 성형된 요소는 도2에 나타낸 바와 같이 테스트 본체를 형성하도록 조립되어, 직경 31.8mm로 연마된다. 조립되어 연마된 상기 테스트 본체는 표준 AT 2000 시험 과정을 따라 폴리에스테르 스크린에 대해 시험된다. 폴리에스테르 스크린의 마모는 2개의 펀칭된 원형 샘플들(직경 23mm)의 중량 차에 의해 결정되며, 상기 샘플들 중 하나는 마모 영역 내측에 있고 다른 하나는 마모 영역 외측에 있다.

표6은 종래의 산화 알루미늄 세라믹과 탄화 실리콘의 커버 재료들로 된 2개의 기준 시험 본체들에 대해 동일 시험 조건 하에서 얻어진 결과들에 대해, 다른 안료 슬러리 농도에서 실행된 시험들로부터의 상기 펀칭된 샘플들의 중량 손실을 제공하고 있다.

표6

표6은 높은 종횡비를 갖는 고체 윤활 충전재의 효과를 나타낸다. 폴리에스테르 스크린의 마모 감소는 Al₂O₃ 세라믹에 비해 여전히 매우 중요하지만, 상기 마모는 SiC에 비해 높다.

결론적으로, 제지 제조기의 습한 단부에서 요소들을 탈수하기 위한 종래 기술의 경질 세라믹 재료에 대한 대안이 제안되어 설명되었다. 본 발명의 재료는 60 내지 85 사이의 쇼어 A 경도를 갖는 소프트 엘라스토머 재료이다. 이 재료는 약 10 내지 50wt%의 충전재를 가진다.

바람직하게도, 상기 충전재는 낮은 경도 및/또는 고체 윤활 충전재이다. 저/고 종횡비의 효과는 증명되었다. 종횡비는 충전재의 형상을 특정하도록 이용되며, 길이 대 두께의 비에 대응한다. 구형 또는 거의 구형의 입자들은 영 또는 거의 낮 은 종횡비를 갖지만, 판모양, 얇은 조각 또는 섬유는 높은 종횡비를 가진다. 종횡비는, 보강 등의, 조성물의 특성에 대해 중요한 영향을 미친다. 상기한 충전재들 중에, 탄산 칼슘 및 PTFE는 낮은 종횡비를 갖지만, 질화 붕소 및 활석은 보다 높은 종횡비를 갖는다. 고체 윤활제는 마찰을 감소시키고, 부하 이송 능력을 증가시키고, 경계 윤활을 제공하고, 마모를 감소시키기 위해 사용되는 고체 입자들이다. 통상의 고체 윤활제는 흑연, 이황화 몰리브덴, PTFE 및 질화 붕소이다.

따라서, 본 발명은 종래 기술에서 사용되던 취약한 세라믹 재료들에 대한 필요성을 완전하게 제거하고 있다. 동시에, 제지 제조기의 형성 스크린 상의 마모는 매우 낮게 유지되어, 형성 스크린의 교체를 덜 필요로 하게 한다. 본 발명에 따른 재료는 탈수 요소들의 표면에 제공된다. 일부 경우들에, 본 발명의 재료들보다 많거나 또는 적은 탈수 요소들을 준비하는 것도 가능하다. 상기 예들은, 탈수 요소들에 대해 본 발명에 따른 재료를 이용할 때, 형성 스크린 상의 마모가 매우 낮게 됨을 보여주고 있다. 경쟁력있고 상업적으로 성공적인 탈수 요소들이 본 발명의 재료와 함께 준비될 수 있음을 예상할 수 있다.

Claims (15)

1. 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료로서, 상기 재료는 탄성중합성 중합체 매트릭스 및 상기 매트릭스에 10 내지 50 중량 퍼센트의 레벨로 첨가되는 충전재를 포함하며, 상기 재료는 60 내지 85 사이의 쇼어 A에 따른 경도를 가지는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 폴리우레탄, 폴리우레아, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EDPM), 니트릴 고무, 천연 또는 합성 고무, 폴리클로로프렌, 폴리아크릴레이트, 플루오르-함유 엘라스토머, 열가소성 엘라스토머 및 폴리실옥산에서 선택된 재료를 포함하는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
3. 제2항에 있어서, 상기 폴리머 매트릭스는 폴리우레탄을 포함하는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
4. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 낮은 경도의 충전재인, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
5. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 고체 윤활제인, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
6. 제1항에 있어서, 상기 충전재는 폴리(테트라플루오로에틸렌), 활석, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 파우더, 클레이(카오린), 탄산 칼슘, 질화 붕소, 황화 몰리브덴, 플루오르화 칼슘, 이산화 티탄, 탄화 티탄, 글라스 비드 및 세라믹 비드에서 선택되는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
7. 제4항에 있어서, 상기 충전재는 폴리(테트라플루오로에틸렌) 및 활석에서 선택된 낮은 경도의 충전재인, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
8. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전재는 10 내지 40 중량 퍼센트, 바람직하게는 15 내지 30 중량 퍼센트의 레벨로 첨가되는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
9. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료는 70 내지 80 사이의 쇼어 A에 따른 경도를 가지는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소용 재료.
10. 형성 스크린과 접촉하는 슬라이딩 면을 가진, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소로서, 상기 탈수 요소의 슬라이딩 면은 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 재료를 포함하는, 제지 제조기의 습한 단부의 탈수 요소.
11. 제지 제조기의 탈수 요소를 준비하기 위한 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 재료의 사용.
12. 제지 제조기의 습한 단부용 재료를 생성하는 방법으로서:

    60 내지 80의 쇼어 A에 따른 경도를 가진 중합체 매트릭스 조성물을 준비하는 단계;

    상기 중합체 매트릭스 조성물에 10 내지 50 중량 퍼센트의 레벨로 충전재를 첨가하는 단계; 및

    60 내지 85의 쇼어 A에 따른 경도를 가진 재료를 얻도록 상기 합성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 제지 제조기의 습한 단부용 재료를 생성하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 충전재는 10 내지 40 중량 퍼센트, 바람직하게는 15 내지 30 중량 퍼센트의 레벨로 첨가되는, 제지 제조기의 습한 단부용 재료를 생성하는 방법.
14. 제12항 또는 13항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스 조성물에 첨가된 충전재는 1 내지 5 사이의 모어 스케일 경도를 갖는 낮은 경도의 충전재인, 제지 제조기의 습한 단부용 재료를 생성하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 첨가되는 충전재는 활석 또는 폴리(테트라플루오로에틸렌)인, 제지 제조기의 습한 단부용 재료를 생성하는 방법.

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