MXPA06010487A - Cubiertas de rollo y correas revestidas de poliuretano comprendiendo nanorellenos. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se refiere a un revestimiento a base de uretano teniendo nanoparticulas para mejorar las caracteristicas de una correa de proceso de elaboracion de papel, cubierta de rollo y correas utilizadas en aplicaciones textiles. Por ejemplo, la presente invencion mejora la resistencia a fatiga de flexion, propagacion de grieta, cierre de ranura y caracteristicas de desgaste de revestimientos de uretano en tales correas y cubiertas de rollo. La presente invencion tambien mejora la resistencia a caracteristicas de permeacion de aceite y agua de correas revestidas de uretano y cubiertas de rollo.

Description

CUBIERTAS DE ROLLO Y CORREAS REVESTIDAS DE POLIURETANO COMPRENDIENDO NANORELLENOS Campo de la Invención La presente invención se refiere principalmente a las técnicas de hacer papel. Más específicamente, la presente invención se refiere a cubiertas de rollo y correas de proceso asociadas con la producción de papel entre otras cosas.

Antecedentes de la Invención Durante el proceso de elaboración de papel, una red fibrosa celulósica se forma al depositar una pasta fibrosa, es decir, una dispersión acuosa de fibras de celulosa, sobre una tela de formación en movimiento eh la sección de formación de una máquina de papel. Una gran cantidad de agua se drena de la pasta a través de la tela de formación, dejando la red fibrosa celulósica en la superficie de la tela de formación. La red fibrosa celulósica recientemente formada procede de la sección de formación a una sección de prensa, que incluye una serie de puntas de prensa. La red fibrosa celulósica pasa a través de las puntas de prensa soportadas por una tela de prensa, o, como es con frecuencia el caso, entre dos tales telas de prensa. En las puntas de prensa, la red fibrosa celulósica se somete a fuerzas comprensivas que aprietan el agua de la misma, y que adhieren las fibras celulósicas en la red a otra para convertir la red fibrosa celulósica en una hoja de papel. El agua se acepta por las telas o tela de prensa e, idealmente, no regresa a la hoja de papel. La hoja de papel finalmente procede a una sección secadora, que incluye al menos una serie de cilindros o tambores secadores giratorios, que se calientan internamente por vapor. La hoja de papel recientemente formada se dirige a una trayectoria de serpentina secuencialmente alrededor de cada uno de la serie de tambores por una tela secadora, que mantiene la hoja de papel cercanamente contra las superficies de los tambores. Los tambores calentados red ucen el contenido de ag ua de la hoja de papel a un nivel deseable a través de evaporación . Debe apreciarse que las telas de formación , prensa y secadora toman la forma de ciclos sin fin en la máquina de papel y funcionan en la manera de transportadores. Los hilos de la tela que corren a lo largo de la dirección de la operación de la máquina de papel se refieren como los hilos de dirección de máquina (M D); y los hilos q ue cruzan los hilos M D se refieren como los hilos de dirección de máquina transversal (CD). Debe apreciarse además que la fabricación de papel es un proceso continuo, que procede a velocidades considerables. Es decir, la pasta fibrosa se deposita contin uamente en la tela de formación en la sección de formación, mientras que una hoja de papel recientemente fabricada se enrolla continuamente sobre los rollos después de q ue sale de la sección secadora. Las secciones de prensa tradicionales incluyen una serie de puntas formadas por pares de rollos de prensa cilindricos adyacentes. Recientemente, el uso de puntas de prensa largas se ha encontrado que es ventajoso sobre el uso de puntas formadas por pares de rollos adyacentes. Mientras más tiempo la red pueda someterse a presión en la punta, más agua puede removerse de ahí, y, consecuentemente, menos permanecerá para ser removido a través de evaporación en la sección secadora. En prensas de punta larga de la variedad tipo zapata, la punta se forma entre un rollo de prensa cilindrica y una zapata de presión curva. La última tiene una superficie cilindricamente cóncava teniendo un radio de curvatura próximo a aquel del rollo de prensa cilindrico. Cuando el rollo y zapata se traen en proximidad física cercana, una punta se forma que puede ser cinco a diez veces más larga en la dirección de máquina que una formada entre dos rollos de prensa. Esto incrementa el así llamado tiempo de secado de la red fibrosa en la punta larga mientras mantiene el mismo nivel de presión por fuerza de prensa en centímetro cuadrado utilizada en una prensa de dos rollos. El resultado de esta nueva tecnología de punta larga ha sido un incremento dramático en deshidratación de la red fibrosa en la punta larga cuando se compara con puntas convencionales en máquinas de papel. Una prensa de punta larga del tipo de zapata típicamente necesita una correa especial. Esta correa se diseña para proteger la tela de prensa soportando, llevando, y deshidratando la red fibrosa del desgaste acelerado que resultaría de contacto deslizante, directo sobre la zapata de presión fija. Tal correa se hace, por ejemplo, con una superficie impermeable lisa que corre, o se desliza sobre la zapata fija en una película lubricante de aceite. La correa se mueve a través de la punta a aproximadamente la misma velocidad que la tela de prensa, sometiendo así la tela de prensa a cantidades mínimas de frotamiento contra componentes fijos. Además de ser útil en una prensa de punta larga, la presente invención también se refiere a las correas de proceso utilizadas en otras aplicaciones de procesamiento de papel y elaboración de papel, tal como calandrado utilizado para superficies de papel lisas tomando ventaja del periodo más largo que la red de papel está bajo una carga de presión. Además, otras correas de prensa utilizadas para transferir redes de papel en el proceso de elaboración de papel también se someten a abrasión y tensión ambiental, compresión y calor. En cualquier caso, correas de estas varias variedades pueden hacerse, por ejemplo, al impregnar una tela base tejida, que toma la forma de un ciclo sin fin, con una resina polimérica sintética. Preferentemente, la resina forma un revestimiento de algún espesor predeterminado en la superficie interior de la correa, de manera que los hilos de los cuales la tela base se teje pueden protegerse de contacto directo con el componente del zapata de presión curva de la prensa de punta larga. Típicamente es este revestimiento, que usualmente tiene una superficie impermeable, lisa para deslizarse sobre la zapata lubricada y para prevenir que cualquier aceite lubricante penetre la estructu ra de la correa para contaminar la tela de prensa, o telas, y red fibrosa. Además, la superficie opuesta o superficie exterior también se reviste. Esta superficie puede ser lisa o puede tener vacíos, tales como ranuras o agujeros perforados ciegos para recibir ag ua presionada de la red de papel o tela(s) de prensa. Tai revestimiento, por ejemplo, un revestimiento de u retano aplicado a una correa de proceso (que puede ser entonces ranurada o no ran urada) , también puede servir como un material de barrera para prevenir la permeación de agua del lado de papel de la correa al lado de zapata, donde el revestimiento de uretano está constantemente en contacto con aceite hidráulico caliente (-50-60°C) . En ia práctica, du rante la operación de la prensa de punta larga , la correa se somete a tensión térmica y mecánica considerable. A medida que la correa toma la forma de un ciclo sin fin , se dirige a través de la punta de prensa larga sometiendo el revestimiento a una tensión repetida que puede conducir por último a agrietamiento del revestimiento. El agrietamiento y fatiga de flexión del revestimiento de uretano de corras de proceso es una de las desventajas de material de uretano corriente. Este problema podría mitigarse o eliminarse al utilizar un u retano menos degradado o más suave. Sin embargo, material menos degradado o más suave (en una escala de dureza aceptable como Shore C) tiende a ser menos resistente al desgaste y puede permitir que el cierre de ranura en correas teniendo ranuras, que a su vez reduce el desempeño de deshidratación de las correas. La h istéresis de fatiga de flexión y desgaste también son problemas con cubiertas de rollo utilizadas en máquinas de papel. De esta manera , existe una necesidad de mejorar resistencia a la fatiga de flexión , propagación de agrietamiento y características de desgaste as í como también la delaminación de revestimientos de u retano en cubiertas de rollo y correas de proceso, además para retardar la permeación de agua y aceite; y en resistencia de correas ranuradas a cierre de correa. Por ejemplo , la resistencia a cierre de ranura del revestimiento en una correa ran urada típicamente necesita resinas de alto módulo d inámico en el régimen de bajo ala rgamiento; es decir, las cadenas de menos de diez por ciento . En esta conexión , los elastómeros de poliu retano fundidos son todos copolímeros segmentados consistiendo de fases llamadas "fase dura" y "fase suave". Además, estos elastómeros de poliuretano fund idos pueden hacerse por una proceso de una etapa o un proceso de dos etapas. En un proceso de una tapa , macroglicol , isocianato y curativo (también llamado un "extensor de cadena") se mezclan juntos una vez. En el proceso de dos etapas, macroglicol e isocianato se pre-reaccionan para formar un prepolímero. Este prepolímero se reacciona subsiguientemente con el curativo. El último planteamiento es el más común para hacer partes fundibles gra ndes. Los artículos de poliuretano fundidos incluyen un amplio rango de formas y artículos producidos al verter o bombear un poliuretano líquido reactivo sobre un substrato, o sobre un molde. Esta amplia categoría de procesamiento de poliuretano incluye procesos de revestimiento de paso delgado múltiple (MTP) o espiral de paso único (SPS) que se han enseñado previamente para producir correas de proceso tales como correas para prensas de zapata, calandrados de zapata y correas de transferencia de hoja. El incremento del módulo dinámico (de la resina de poliuretano) típicamente requiere incrementar la fracción de volumen de la fase dura. Este incremento de la fracción de volumen de la fase dura puede lograrse al incrementar el por ciento en peso del grupo isocianato o NCO, cambiando el tipo de NCO , o cambiando la composición del curativo. Sin embargo, el incremento del módulo de esta manera generalmente incrementa el módulo dinámico así como también el aliento y ubicación de temperatura de transición vitrea. Por lo tanto, en aplicaciones de alta velocidad de alargamiento, tal como aplicaciones de correa del proceso de elaboración de papel, el cambio en el por ciento en peso del contenido de segmento duro incrementa el riesgo de agrietamiento por flexión. Las modificaciones de poliuretano observadas arriba que ya sea incrementan módulo dinámico sin cambiar la transición vitrea, o incrementan la disipación de energía en la punta de agrietamiento, pueden en cualquier caso incrementar la resistencia a abrasión de correas de proceso revestidas de poliuretano.

Hasta ahora, el uso de nanopartículas para mejorar las propiedades de barrera y otras características de revestimientos se ha propuesto. La Patente de EE.UU. No. 6,616,814 se refiere al uso de nanopartículas en una correa de prensa. Sin embargo, solamente la superficie de una capa exterior se equipa con las nanopartículas para propósitos de desgaste. Es decir que las nanopartículas en la(s) superficie(s) exterior(es) resistente(s) al desgaste pueden equiparse con cadenas de fluorocarburo para dar a la capa exterior una característica hidrofóbica. La Patente de EE.UU. No. 5,387,172 es un rollo plástico reforzado de fibra revestido con una resina sintética y un polvo de relleno abrasivo (ver, por ejemplo, col. 3, líneas 37-65) teniendo varios tamaños de grano (col.3, línea 66-col.4, línea 19), La Patente de EE.UU. No. 5,298,124 es una correa de transferencia revestida para usarse en elaboración de papel. El revestimiento es un tipo de polímero y puede contener un relleno particulado de arcilla de caolín. Este relleno proporciona una aspereza de superficie, que disminuye con un incremento en presión aplicada. La Patente de EE.UU. No. 6,036,819 es un método para mejorar la capacidad de limpieza de correas revestidas. El revestimiento de polímero puede incluir un relleno particulado similar a aquel descrito en la Patente de EE.UU. No.5,298,124. La Patente de EE.UU. No. 6,136,151 es una correa de prensa, cubierta de rollo de prensa, o correa de zapata de punta larga, que utiliza un relleno de arcilla en el revestimiento polimérico. Es una alternativa a las correas como se enseña en la Patente de EE.UU. 5,298,124. La Patente de EE.UU. No.4,002,791 es una correa revestida de poliuretanq de tela tejida. El revestimiento contiene polvo de corteza de madera de nogal para incrementar su coeficiente de fricción. La Patente de EE.UU. No. 4,466,164 es un aparato de supercalandrado utilizando un rollo elástico. El rollo de metal de núcleo tiene un primer revestimiento de material fibroso con resina epoxi cargada con relleno inorgánico (cuarzo) impregnada en el material fibroso y un segundo revestimiento de resina epoxi cargada con relleno inorgánico formada en el primer revestimiento. La Patente de EE.UU. No. 6,200,248 es un rollo cerámico con composiciones de revestimiento incluyendo mezclas de óxido de cromo y dióxido de titanio así como también óxido de aluminio y óxido de zirconio. La Patente de EE.UU. No. 6,200,915 es una tela textil de peso ligero utilizada para bolsas de aire para automóvil. Entre otros rellenos, vermiculita y mica se utilizan para disminuir el valor de fricción. La Patente de EE.UU. No. 6,290,815 en un laminado u hoja de papel conteniendo partículas de arena, que le da una alta resistencia a abrasión mientras retiene una superficie brillosa. La Patente de EE.UU. No.6,331,231 proporciona una correa de transferencia de red de papel con buena capacidad de liberación de papel. Las burbujas cerradas, microcápsulas, o un relleno particulado se mezclan en el revestimiento de resina polimérica. La presente invención es una alternativa para aquellos descritos en las patentes anteriores para mejorar cualquiera y todas las características arriba mencionadas de cubiertas de rollo y correas de proceso revestidas con uretano.

Breve Descripción de la Invención De acuerdo con lo anterior, la presente invención es una correa de proceso y cubiertas de rollo incorporan nanopartículas en su revestimiento específicamente dirigido hacia mejorar la fatiga por flexión, propagación de grieta, resistencia a cierre de ranura, y características de desgaste de revestimientos de uretano en cubiertas de rollo y correas de proceso. La presente invención también se dirige hacia un significado de retardar difusión y permeación de fluidos, tales como agua, y aceite y combinaciones de los mismos. Esta mejora se efectúa al incorporar nanopartículas, de aproximadamente 0.01 % hasta aproximadamente 10% en peso, en los materiales de revestimiento. El revestimiento puede ser fundible, extensible, o basarse en solvente, tal como un revestimiento acuoso.

La presente ¡nvención también describe la incorporación de nanopartículas en uretanos extruibles o fundibles para mejorar la resistencia a grieta de fatiga sin comprometer la resistencia al cierre de ranura en correas ranuradas y cubiertas de rollo. Estas mejoras también se efectúan para correas no ranuradas. La presente invención estipula que, por ejemplo, antes de mezclar un curativo y un prepolímero, las nanopartículas se pre-dispersan en uno o ambos de estos. O, las nanopartículas pueden pre-mezclarse en substancias de las cuales un prepolímero se hace entonces o las nanopartículas pueden pre-dispersarse en un plastificante. En cualquier caso, el revestimiento por sí mismo contiene nanopartículas dispersas por todos lados resultando en las características deseadas, no solo en la superficie del revestimiento para propósitos de desgaste. La presente invención se describirá ahora en detalle más completo con referencia haciéndose a las figuras identificadas abajo.

Breve Descripción de los Dibujos La presente invención se describirá ahora a manera de ejemplo, en la cual la referencia se hará a las siguientes figuras en las cuales. La FIG. 1 es una vista en sección transversal lateral de una prensa de punta larga del tipo zapata; La FIG. 2 es una vista en perspectiva de una correa hecha de acuerdo con el método de la presente invención; La FIG. 3 es una vista en perspectiva de una correa ranurada; La FIG. 4 es una vista en sección transversal de la correa de la FIG. 2, incorporando las enseñanzas de la presente invención; La FIG . 5 es u na gráfica mostrando la longitud de grieta promedio por n úmero de ciclos comparando un control de resina de uretano, con materiales de alúmina no revestidos, y de alúmina revestidos en la resina; y La FI G . 6 es u na g ráfica mostrando la longitud de grieta promedio por n úmero de ciclos comparando un control de resina de uretano y un material modificado de arcilla en la resina de uretano.

Descripción Detallada de la I nvención En esta descripción , "comprende" , "comprendiendo" , "conteniendo", "ten iendo" y lo similar puede tener el significado adscrito a ellos en la ley de Patente de EE. U U . y puede significar "incluye", "incluyendo" y lo similar. "Consistiendo esencialmente de" o "consiste esencialmente de" del mismo modo teniendo el significado adscrito en la ley de Patente de EE. U U. y el término está abierto, permitiendo la presencia de más de lo que se cita siempre que las características nuevas básicas de aquel se reciten sin cambio por la presencia de más de lo que se cita, pero excluye las modalidades de la técnica anterior. Es un objeto de esta invención proporcionar sistemas elastoméricos de poliuretano para productos de correa que tienen resistencia mejorada a agrietamiento, particularmente agrietamiento por flexión. El ag rietamiento por flexión es una forma de crecimiento de agrietamiento de fatiga ("FCG") conducido al doblar tensiones y alargamientos. El ag rietamiento por flexión de elastómeros puede reducirse al hacer un elastómero más suave (por ejemplo, de módulo dinámico inferior), pero en aplicaciones de correa es más importante que el agrietamiento por flexión mejorado sea obtenido sin tener que disminuir el módulo. De otro modo, no sería posible mantener las ranuras abiertas en aplicaciones de correa ranurada. De manera similar, en aplicaciones de calandrado de zapata, es deseable mantener alguna dureza mínima (módulo) para retener resistencia a abrasión . La presente ¡nvención proporciona un método para incrementar la resistencia a agrietamiento por flexión de un producto de correa elastomérico sin sacrificar el módulo (dureza). Es preferible ser capaz de incrementar el módulo dinámico del material mientras también aumenta la resistencia a crecimiento de grieta de fatiga. Si el módulo dinámico se incrementa, sería preferible obtener ese incremento sin incrementar la temperatura de transición vitrea del material. La resistencia relativa de cualquier elastómero a agrietamiento por flexión puede valorarse al medir las propiedades de crecimiento de grieta de fatiga (FCG) de alto alargamiento o bajo alargamiento de un elastómero. Propiedades FCG en el régimen de alto alargamiento puede medirse con un aparato de prueba de flexión Ross (tal como, por ejemplo, ASTM D-1052; ver también "Measuring Rubber Deterioration-Cut Growth Using Ross Flexing Apparatus"), donde el espesor de la muestra puede combinarse para crear niveles diferentes de alargamiento y tasas variables de agrietamiento. Las propiedades FCG en el régimen de bajo alargamiento pueden valorarse al utilizar los conceptos de mecánicas de fractura, y tasa de crecimiento de grieta en diagrama contra alargamiento o energía de desgarre como se describe en la literatura técnica. Ver "Fatigue and Fracture of Elastomers", por G.J . Lake (en Rubber Chemistry and Technology, vol. 68(3), 1995, p435) y "The Development of Fracture Mechanics for Elastomers" por A.H. Thomas (en Rubber Chemistry and Technology, vol. 67(3), 1994, pG50). En el último método de prueba, un espécimen de prueba de tensión plana puede utilizarse, y también es posible capturar datos del módulo dinámico al mismo tiempo que se están generando los datos de crecimiento de grieta de fatiga. Muchos elastómeros tienen conducto viscoelástica no lineal, que significa que el módulo dinámico cambiará de alguna manera con la magnitud del alargamiento dinámico o tensión dinámica. La presente invención proporciona un método de mejora en resistencia a crecimiento de grieta de fatiga, que comprende la adición de nanopartículas al poliuretano. Existen muchos métodos diferentes para preparar sistemas de resina de poliuretano para revestir, fundir o lo similar, aquellos conocidos en la materia reconocerán las diferentes maneras en las cuales las partículas inorgánicas pueden integrarse en el poliuretano. Varios materiales a base de uretano diferentes pueden utilizarse para el revestimiento en la presente invención, incluyendo cualquiera de aquellos típicamente utilizados para cubiertas de rollo y correas en varios procesos dentro de la industria textil y de papel.

Tales uretanos pueden ser uretanos ya sea fundibles o extruibles. Para usarse en la presente invención , uretanos también pueden ser gomas molturable, a base de agua, o espumas. Ciertas aplicaciones pueden determinar el tipo de uretano que se utiliza. De acuerdo a la presente invención, la cantidad de nanopartículas agregadas al revestimiento a base de uretano se determina experimentalmente para cada sistema y generalmente puede variar entre aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 10%, aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 5%, preferentemente aproximadamente 1 % a aproximadamente 5%, inclusive, en peso del peso total de la mezcla. Sin embargo, los niveles de adición más altos (hasta, por ejemplo, 10% en peso) pueden agregarse. Las nanopartículas (partículas variando en tamaño de, por ejemplo, 1 a 100 nm) que pueden utilizarse en el revestimiento de correa de la presente invención incluyen pero no se limitan a arcilla, negro de humo de gas natural, sílice, carburo de silicón, u óxidos metálicos tal como alúmina. Las nanopartículas pueden estar presentes en varios tamaños, en donde las nanopartículas individuales no son de tamaño uniforme, pero en total no exceden una distribución de tamaño promedio de 100 nm. Las nanopartículas de la invención también pueden ser en la forma de "plaquetas", en donde el ancho promedio de una plaqueta puede ser aproximadamente 1 nm o más largo, pero variando en longitud de aproximadamente 100-500 nm, preferentemente 200-300 nm. El rango de tamaño preferido de las nanopartículas es menor o igual a 30 nm. Los óxidos metálicos pueden incluir varias formas de óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de zinc, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de antimonio, óxido de cerio, óxido de itrio, óxido de zirconio, óxido de cobre, óxido de níquel y/u óxido de tántalo y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, en una modalidad , alúmina, que no se reviste, se reviste con epoxisilano o se reviste con octilsilano se agrega a 1 % en peso. Las arcillas uiilizadas pueden incluir montmorilonita tal como pero no limitándose a Cloisite® 30B, saponita, hectorita, mica, vermiculita, bentonita, nontronita, beidelita, volconscoita, manadita y queniaita y combinaciones de las mismas. Las arcillas utilizadas en la invención pueden incluir productos que ocurren de manera natural o arcillas químicamente modificadas. En el caso particular de minerales de alumino-silicato que ocurren de manera natural tal como arcilla, la arcilla tiene una estructura en capas similar a la hoja de manera que las capas individuales pueden deslaminarse de manera que las plaquetas de arcilla individuales se nano-dimensionan. La plaqueta individual puede ser aproximadamente 1 nm de grueso y la proporción de aspecto puede ser 100-1000. Cuando las plaquetas se delaminan completamente de manera que el nanocompuesto tiene capas de silicato discretas, la arcilla está por "exfoliarse". Cuando algunas de las capas de silicato aún se apilan cara a cara y la resina ha penetrado a algún grado en el espacio entre las hojas, la arcilla está por "intercalarse". También es posible que la arcilla tome una mezcla de formas. Las nanopartículas pueden incorporarse en, por ejemplo, uretanos para ampliar la latitud de formulación y mejorar la resistencia de grieta de fatiga, flexión. Los datos experimentales señalan a dos mecanismos para efectuar tal mejora; es decir, la deubicación de daño en la nanopartícula, y/o, la supresión de crecimiento de grieta y grietas cruciformes en la escala de nanómetro. Los revestimientos de uretano se generan al mezclar un prepolímero de uretano con un curativo. La reacción de curación entre el prepolímero y el curativo causa la extensión de cadena del prepolímero, ramificación del prepolímero y, la formación de una red degradada. Para propósitos de esta invención, el término "prepolímero" significa el producto de reacción formado cuando un exceso de monómero de diisocianato orgánico se reacciona con un macrogicol o mezcla de macroglicol. Los poliuretanos se forman cuando los extensores de cadena de diol se utiliza, como unión de alcoholes y glicoles de éter de polialquilmetileno a isocianatos para formar enlaces de uretano. Cualquier isocianato útil para preparar poliuretanos de glicoles de poliéter, isocianatos y dioles puede utilizase en esta invención, incluyen, pero no se limitan a, diisocianato de 2,4-tolueno, diisocianato de 2,6-tolueno ("TDI"), diisocianato de 4,4'-difenilmetano o ("MDI"), diisocianato de 4,4'-diciclohexilmetano ("H12 MDI"), 3,3'-dimetil-4,4'-bifenildiisocianato ("TODI"), diisocianato de 1 ,4-benceno, trans-ciclohexano-1 ,4-diisocianato, diisocianato de 1 ,5-naftaleno ("NDI"), diisocianato de 1 ,6-hexametileno ("HDI"), diisocianato de 4,6-xilieno, diisocianato de isoforeno (" I PDl") y combinaciones de los mismos. La invención también proporciona poliisocianatos alifáticos, cicloalifáticos y aromáticos, por ejemplo, diisocianatos de alquileno y diisocianatos de arilo. MDI y TDI son preferentemente para usarse en la presente invención. Los macroglicoles útiles en la preparación de productos de nanocompuesto de uretano de la invención pueden tener un peso molecular promedio numérico (MW) de al menos 250, por ejemplo, poliéteres, macroglicoles de poliéster, y lo similar. El peso molecular promedio numérico del macroglicol puede ser tan alto como, por ejemplo, aproximadamente 10,000 o tan bajo como aproximadamente 250. Un macroglicol de MW alto preferido es un macroglicol de éter de polialquileno teniendo una fórmula general HO(RO)nH, en donde R es una porción de alquileno y n es un número suficientemente grande que el macroglicol de poliéter tiene un peso molecular promedio numérico de al menos aproximadamente 250. Tales macroglicoles de éter de polialquileno se conocen bien y pueden prepararse por la polimerización de éteres cíclicos, tales como glicoles y óxidos de alquileno, dihidroxiéteres, y lo similar, empleando métodos conocidos en la materia. Otro macroglicol de MW alto preferido es un macroglicol de poliéster. Los macroglicoles de poliéster pueden prepararse al reaccionar ácidos dibásicos (usualmente ácido adípico, pero otros componentes, tal como ácido eftálico o sebásico, pueden estar presentes) con dioles tales como glicol de etileno; 1 ,2-propilen glicol; 1 ,3-propanodiol, 1 ,4-butanodiol; glicol de dietileno; glicol de éter de tetrametileno, y lo similar. Otro macroglicol de poliéster útil puede obtenerse por la polimerización de adición de e-caprolactona en la presencia de un iniciador. Otros macroglicoles útiles incluyen policarbonatos, que están comercialmente disponibles de Bayer (Leverkusen , Alemania) , y macroglicoles que tienen dos grupos hidroxilo y cuya estructura se obtiene por polimerización o copolimerización de tales monómeros como butadieno e isopreno. Los macroglicoles particularmente preferidos útiles en la invención pueden incluir dihidroxipoliésteres, glicoles de éter de politetrametileno (PTMEG) y policarbonatos. Un "curativo" es un compuesto o mezcla de compuestos, tal como una mezcla curativa, ese enlaza grandes moléculas juntas y así completa una reacción de polímero. Un curativo también puede ser un "extensor de cadena" en el contexto de la presente invención. En sistemas de poliuretano, el curativo se comprende de compuestos terminados en hidroxil (o amina) que se reaccionan con grupos isocianato presentes en la mezcla. Ejemplos de curativos de diol o extensores de cadena puede ser glicol de etileno, 1 ,2-propilen glicol, 1 ,3-propanodiol, 1 ,4-butanodiol, 1 ,6-hexanodiol, glicol de dietileno, 2-metil-1 ,3-propanodiol, 3-metil-1 ,5-pentanodiol, 2,2-dimetil-1 ,3-propanodiol, 2,2,4-trimetil-1 ,5-pentanodiol, 2-metil-2-etil-1 ,3- propanodiol, 1 ,4-bis(hidroxietoxi)benceno, bis(hidroxietileno)tereftalato, hidroxiquinona bis(2-hidroxietil)éter (HQEE) y combinaciones de los mismos. Ejemplos de curativos de diamina o extensores de cadena incluyen, pero no se limitan a, 1 ,2-etilenodiamina, 1 ,6-hexanodiamina, 1 ,2-propanodiamina, 4,4'-metileno-bis(3-cloroanilina) (también conocido como 3,3'-dicloro-4,4'-diaminodifenilmetano) ("MOCA" o "Mboca"), dimetiltiotolienodiamina ("DMTDA"), 4,4'-diaminodifenilmetano ("DDM"), 1 ,3-diaminobenceno, 1 ,4-diaminobenceno, 3,3'-dimetoxi-4,4'-diamino bifenil, 3,3'-dimetil-4,4'-diamino bifenil, 4,4'-diamino bifenil, 3,3'-dicloro-4,4'-diamino bifenil, y combinaciones de los mismos. Los curativos también útiles en la presente ¡nvención ¡ncluyen, pero no se limitan a 4,4'-met¡leno-bis(2-cloroanil¡na) (MBCA); 4,4'-metileno-bis(3-cioro-2,6-dietilan¡lina) (MCDEA); diamina de tolueno de dietilo (DETDA); diamina de tolueno de butil terciario (TBTDA); dimetiltio-toluenodiamina; di-p-amino-benzoato de glicol de trimetileno; metilenodiamina (MDA); complejo de metilenodianilina-cloruro de sodio (Caytur® 21 y 31 de Uniroyal Chemical Company, Inc.). En una modalidad preferida, una mezcla de curativos de amina y diol se utiliza. Los catalizadores no son necesarios para preparar los poliuretanos o ureas de poliuretano, pero proporcionan ventajas en su fabricación. Los catalizadores más ampliamente utilizados son aminas terciarias y compuestos de órgano-estaño, y pueden utilizarse en el proceso de un disparo, para elaborar prepolímeros, y 2 para elaborar poliuretanos o u reas de poliuretano de prepolímeros. Los aditivos pueden incorporarse en el glicol de poliéter, prepolímero, o poliuretano por técnicas conocidas. Los aditivos útiles incluyen agentes de ramificación funcionales de polihidroxi; delusterantes (por ejemplo, dióxidos de titanio, sulfuro de zinc u óxido de zinc) ; colorantes (por ejemplo, tintes) ; estabilizadores (por ejemplo, antioxidantes como aminas y fenoles ocultos) ; estabilizadores de luz ultravioleta; estabilizadores de calor, etc.) , rellenos; retardantes de flama; pigmentos; agentes antimicrobianos; agentes antiestáticos; abrillantadores ópticos; extensores; auxiliares de procesamiento; intensificadores de viscosidad; plastificadores, y otros aditivos funcionales. Antes de mezclar el curativo y el prepolímero, las nanopartícu las se predispersan en el cu rativo, o en el prepolímero, o pre-dispersan en tanto curativo como prepolímero. O, las nanopartículas pueden pre-mezclarse en substancias de las cuales un prepolímero se hace entonces. En algunas aplicaciones, puede ser ventajoso dispersar las nanopartículas en un aditivo, tal como un plastificante. Refiriéndose ahora a las diversas figuras, una prensa de punta larga (LN P) del tipo zapata para deshidratar una red fibrosa que se procesa en un producto de papel en una máquina de papel se muestra en una vista en sección transversal lateral en la FIG. 1 . La punta de prensa 1 0 se define por un rollo de prensa cilindrico liso 12 y una zapata de presión curva 14. La zapata de presión curva 14 tiene aproximadamente el mismo radio de curvatura que el rollo de prensa cilind rico 1 2. La distancia entre el rollo de prensa cilindrico 12 y la zapata de presión curva 14 puede ajustarse por medios hid ráulicos operativamente unidos a zapata de presión curva 14 para controlar la carga de la punta 10. El rollo de prensa cilindrico liso 12 puede ser un rollo corona controlado acoplado a la zapata de presión curva 14 para obtener un perfil de presión de punta de máquina transversal de nivel. La estructu ra de correa sin fin 1 6 se extiende en una punta directa de ciclo cerrado 1 0, separando el rollo de prensa de 12 de la zapata de presión curva 14. Una tela de prensa 1 8 y una red fibrosa celulósica 20 procesándose en un paso de hoja de papel junto con la punta directa 1 0 como se indica por las flechas en la FIG . 1 . La red fibrosa 20 se soporta por tela de prensa 18 y entra en contacto directo con rollo de prensa cilindrico liso 1 2 en la punta 1 0. La red fibrosa 20 y tela de prensa 1 8 proceden a través de la punta 10 como se indica por las flechas. Alternativamente, la red fibrosa 20 puede proceder a través de la punta 1 0 entre dos telas de prensa 1 8. En tal situación , el rollo de prensa 12 puede ser ya sea liso o proporcionarse con medios de volumen vacío, tales como ranuras o agujeros perforados ciegos. En cualquier caso, el lado de la estructura de correa sin fin 16 dando a las telas de prensa 1 8 también pueden ser liso o proporcionarse con medios de volumen al vacío. En cualquier caso, la estructura de correa sin fin 1 6, también moviéndose a través de la punta de prensa 10 como se indica por las flechas, es decir, en el sentido contrario a las manecillas del reloj como se representa en la FIG. 1 , protege la tela de prensa 18 de contacto deslizante directo contra zapata de presión curva 14, y se desliza sobre una película lubricante de aceite. La estructura de correa sin fin 16, de acuerdo con lo anterior, debe ser impermeable a aceite, de manera que la tela de prensa 18 y red fibrosa 20 no se contaminará por él. Una vista en perspectiva de la correa de prensa de punta larga 16 se proporciona en la FIG. 2. La correa 16 tiene una superficie interior 28 y una superficie exterior 30. La FIG. 3 es una vista en perspectiva de una modalidad de correa ranurada 32. La correa 12 tiene una superficie interior 34 y otra superficie exterior 36. La superficie exterior 36 se proporciona con una pluralidad de ranuras 38, por ejemplo, en la dirección longitudinal alrededor de la correa 32 para el almacenamiento temporal de agua presionada de red fibrosa 20 o tela de prensa 18 en la punta de prensa 10. Un revestimiento de resina se aplica a la superficie interior 34 y superficie exterior 36 de la correa 32. A medida que la superficie interior 34 se desliza a través de la zapata de presión curva lubricada 14, el revestimiento idealmente vuelve la correa impermeable a aceite y agua. En una modalidad, la presente invención es una cubierta de rollo o correa de proceso con un revestimiento de uretano de manera que el revestimiento incorpora nanopartículas como un medio para mejorar la fatiga por flexión , propagación de grieta, resistencia a cierre de ranura, y características de desgaste del revestimiento. El revestimiento de la presente invención también proporciona un medio mejorado para retardar la difusión y permeación de tanto agua como aceite, entre otros, fluidos, a través de la capa de revestimiento. Las mejoras anteriores se efectúan al incorporar nanopartículas (por ejemplo, hasta 10% en peso) en el revestimiento a base de uretano. Regresando ahora a la FIG. 4, se muestra una sección transversal de un ejemplo de una correa 1 teniendo las propiedades deseadas y características. Brevemente, la base 2 puede tomar una variedad de formas, tejidas o no tejidas teniendo un primer lado 3 y segundo lado 4. En la modalidad mostrada en la FIG. 4, el primer lado 3 de la base 2 se reviste con el revestimiento de uretano 5 incorporando las nanopartículas 6. Como una correa de prensa o correa de prensa de zapata de punta larga, la base puede ser cualquier estructura comúnmente utilizada disponible para un experto en la materia. La correa en cualquier caso puede ser sin fin o coserse en máquina. Como una cubierta de rollo de prensa, diferentes estructuras de refuerzo podrían utilizarse según sea necesario para dar la integridad estructural adecuada de cubierta de rollo, conocida por aquellos expertos en la materia. Los siguientes ejemplos ilustran la presente invención en más detalle.

EJ EMPLOS Ejem plo 1 Una muestra prueba de nanocompuestos de poliu retano/arcilla elastoméricos en base a poli(glicol de propileno) , diisocianato de tolueno y propoxilado de glicerol se sintetizan por una tecnolog ía de polimerización intercalante. I ntroducir aproximadamente 7.5% en peso de nanoparticular de arcilla en el compuesto resulta en más de un incremento de dos veces en la resistencia a tracción del compuesto de resina y un incremento de cinco veces en el alargamiento "en rompimiento" en comparación con una muestra de poliuretano pu ro. Ejemplo 2 Una muestra prueba de nanocompuesto de poliuretano en base a poli(tetrametileno glicol) , M DI y 1 ,4-butanodiol se sintetiza. A solamente 1 % de concentración de nanopartícula de montmoriionita, resulta un incremento de dos veces en resistencia a tracción y un incremento de tres veces en el alargamiento de los nanocompuestos de poliuretano en comparación con una muestra de poliuretano pu ro. Ejem plo 3 Una muestra de un sistema de resina de poliuretano sin modificar utilizado como u n sistema de poliuretano convencional se hace de un prepolímero M DI de poliéter. El curativo fue una mezcla de extensores de cadena convencionales seleccionados de la clase de aminas aromáticas o dioles. La composición de mezcla se selecciona de tal manera para dar vida de funcionamiento adecuada ("vida en vasija") y dureza cuando se mezcla en un mezclador de laboratorio de hormigón superior convencional. La mezcla curativa se mezcla con las nanopartículas antes de mezclar con el prepolímero. El método descrito en la presente también se utiliza en el Ejemplo 4. Las partículas de nano-alúmina (tamaño de partícu la promedio 37 nm) se suministran por Nanofase. Partículas de óxido de zinc (tamaño de partícula promedio 36 nm) también se suministran por Nanofase. El su min istrador también suministra estas partículas pretratadas. Tratada con "silano epoxi" significa que la partícula se pretrata con (3-glicidoxipropil)trimetoxisilano. "Silano octilo" sign ifica que la partícula se trata con n-octiltrietoxísilano. Cloisite 20A, Cloisite 30B y Cloisite Na+ se suministran por Southern Clay Productos, Inc. La arcilla Na+ no tuvo modificador orgánico , mientras que 20A y 30B representan diferentes tipos de arcillas orgánicamente modificadas. El estado de dispersión de las plaq uetas de arcillas en el compuesto final (por ejemplo, "intercalado" vs. "exfoliado") se controla al variar las condiciones de preparación de muestra. Los materiales se prueban en una Prueba de Crecimiento de Agrietamiento de Fatiga por Tensión Plana. El compuesto A comprendió 1 .5% en volumen de alúmina revestida con octilsilano. El compuesto B comprendió 1 .0% en peso de Cloisite 20A exfoliado, que corresponde a 0.62% vol de Cloisite 20A. Compuesto C comprendió 0.56% en volumen de Cloisite 30B exfoliado. La prueba FCG se conduce con impulso de haversina con un alargamiento mínimo de 0%. La prueba FCH se hace sobre un rango de cepas. Los datos mostrados abajo en las Tablas 1 -3 representan el promedio de datos tomados en 4 o 5 réplicas, variando el alargamiento a tracción dinámico.

Estos resultados son sorprendentes debido a que muestran que la tasa de crecimiento de grieta de fatiga en un material nano- modificado puede ser menor a 30% de la tasa en un material no modificado mezclado bajo las mismas condiciones. Además, este incremento en resistencia a crecimiento de grieta de fatiga puede obtenerse sin una pérdida de módulo. De hecho, en algunos casos, crecimiento de grieta lento ocurre aún ciando el módulo del material incrementa. Todas las muestras se prueban por métodos de hinchamiento de solvente estándar para densidad de degradación relativa, que indica que el incremento en resistencia a crecimiento de grieta de fatiga no podría atribuirse a ningún cambio descendente en densidad de degradación química. De esta manera, el incremento en resistencia a crecimiento de grieta de fatiga debe deberse a interacciones entre el crecimiento de grieta y las partículas dispersadas. Los resultados anteriores sugieren que las diferencias entre materiales modificados y no modificados se mantienen aún a medida que el alargamiento se incrementa. De esta manera, las diferencias deben observarse aún en una prueba de alto alargamiento tal como prueba de flexión Ross, en el ejemplo 4. Ejemplo 4 El calibre de las muestras preparadas se fija de manera que las muestras se agrietarían a una tasa medible dentro de un periodo de tiempo razonable, por ejemplo, dentro de un segmento de prueba de 50,000 ciclos. El alargamiento de tracción máximo teórico fue 28%- 29%. La naturaleza de la prueba no permite a uno determinar el módulo dinámico en el curso de prueba. Sin embargo, la inflexibilidad relativa o dureza de la resina puede valorarse con un análogo o Durómetro de Zapata C Digital, por ASTM D-2240. La cond ucta FCG puede juntarse de un diagrama de longitud de grieta contra número de ciclos de flexión, o de una tabulación de las longitudes de grieta en algún número dado de ciclos. Los datos de flexión Ross refleja el promedio de 4 réplicas (FIG. 5). La dureza refleja el promedio de resultados generados en 6 réplicas, mostradas en la Tabla 4.

Los cambios pequeños en dureza son insignificantes y no pueden considerar el gran cambio en tasas de agrietamiento (La precisión de durómetro es +/- 1 unidad). La FIG. 6 muestra una gráfica representando la longitud de grieta promedio en milímetros durante un número de ciclos, para un material modificado por arcilla. Las modificaciones a lo anterior sería obvio para aquellos de experiencia ordinaria en la materia, pero no llevaría a la invención así modificada al alcance de las reivindicaciones anexas. Por ejemplo, aunque la discusión de la presente invención se refiere a las cubiertas de rollo y correas de proceso, tiene aplicabilidad a otras correas en la industria de elaboración de papel y otras aplicaciones industriales. Todos los documentos citados en esta solicitud ("documentos citados en la presente") y todos los documento citados o con referencia en los documentos citados en la presente se incorporan en la presente para referencia. Además, cualquier instrucción del fabricante o catálogos para cualquier producto citado o mencionado en cada uno de los documentos de solicitud o documentos citados en la presente se incorporan para referencia. Los documentos incorporados para referencia en este texto o cualquier enseñanza en la presente pueden utilizarse en la práctica de esta invención. Los documentos incorporados para referencia en este texto no se admiten por ser técnica anterior.

Claims (1)

1. REIVIN DICACION ES 1 . Una correa textil o correa de proceso para elaboración de papel, comprendiendo u n revestimiento a base de uretano comprendiendo nanopartículas, en donde al menos una de las siguientes características se mejora : resistencia a fatiga de flexión , resistencia a propagación de grieta , resistencia a cierre de ranu ra, dureza, propiedades de tracción , o características de desgaste de la correa se mejora . 2. La correa seg ún la reivindicación 1 , caracterizada porque las nanopartículas varían en tamaño de aproximadamente 1 a aproximadamente 1 00 nanómetros. 3. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque las nanopartículas están en una ca ntidad de entre aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 1 0% en peso. 4. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porq ue las nanopartículas están en una cantidad de entre aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 5% en peso. 5. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque las nanopartículas son en una cantidad de entre aproximadamente 1 % a aproximadamente 5% en peso. 6. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque dicho uretano es extruible. 7. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque dicho uretano es fundible. 8. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque dicho uretano es u na espuma. 9. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque dicho uretano es a base de agua. 10. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque dicho uretano es una goma molturable . 1 1 . La correa seg ún la reivind icación 1 , caracterizada porque el uretano es fundible y se hace al mezclar un prepol ímero de uretano y un curativo. 12. La correa seg ún la reivindicación 1 1 , caracterizada porque antes de mezclar el cu rativo y el prepolímero, los nanopartículas se pre-dispersan en al menos uno de dicho curativo o dicho prepolímero. 13. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque el uretano es fundible y se hace al mezclar un prepolímero de uretano, u n curativo, un plastificante , y opcionalmente un pigmento. 14. La correa según la reivindicación 1 3, caracterizada porque antes de mezclar el curativo, el prepolímero y el plástificante, las nanopartículas se pre-dispersan en al menos uno de dicho curativo, dicho prepolímero o dicho plastificante. 1 5. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque las nanopartículas en el revestimiento se comprenden de arcilla, negro de humo de gas natural, carburo de silicón , sílice u óxidos metálicos, o combinaciones de los mismos. 16. La correa según la reivindicación 15, caracterizada porque las nanopartículas de arcilla en el revestimiento se comprenden de montmorilonita, saponita, hectorita, mica, vermiculita, bentonita, nontrenita, beidelita, volconscoita, manadita o queniaita, o combinaciones de las mismas. 17. La correa según la reivindicación 15, caracterizada porque dichas nanopartículas de óxidos metálicos en el revestimiento se comprenden de óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de zinc, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de antimonio, óxido de cerio, óxido de itrio, óxido de zirconio, óxido de cobre, óxido de n íquel u óxido de tántalo o combinaciones de los mismos. 18. La correa según la reivindicación 1 , caracterizada porque dichas nanopartículas mejoran la resistencia a permeación de agua o aceite a través de dicho revestimiento. 19. La correa según la reivindicación 18, caracterizada porque dicha correa es una correa de proceso utilizada en elaboración de papel. 20. Una cubierta de rollo, comprendiendo un revestimiento a base de uretano comprendiendo nanopartículas, en donde al menos una de las siguientes características se mejora: resistencia a fatiga de flexión, resistencia a propagación de grieta, resistencia a cierre de ranura, dureza, propiedades de tracción, o características de desgaste de la cubierta de rollo se mejora. 21 . La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porque las nanopartículas varían en tamaño de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 nanómetros. 22. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porq ue la cantidad de nanopartículas está entre aproximadamente 0.01 % a aproximadamente 1 0% en peso. 23. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porq ue la cantidad de nanopartículas está entre aproximadamente 0.1 % a aproximadamente 5% en peso . 24. La cubierta de rollo seg ún la reivindicación 20, caracterizada porq ue la cantidad de nanopartículas está entre aproximadamente 1 % a aproximadamente 5% en peso. 25. La cubierta de rollo seg ún la reivindicación 20, caracterizada porque dicho uretano es extruible. 26. La cubierta de rollo según la reivindicación 20 , caracterizada porque dicho uretano es fundible. 27. La cubierta de rollo segú n la reivindicación 20, caracterizada porque dicho u retano es una espuma. 28. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porque dicho uretano es a base de agua. 29. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porque dicho u retano es una goma molturable. 30. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porq ue el uretano es fundible y se hace al mezclar un prepolímero de uretano y un curativo. 31 . La cubierta de rollo según la reivindicación 30, caracterizada porque antes de mezclar el curativo y el prepolímero, los nanopartículas se pre-dispersan en al menos uno de dicho curativo o dicho prepolímero. 32. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porque el uretano es fundible y se hace al mezclar un prepolímero de uretano, un curativo, un plastificante, y opcionalmente un pigmento. 33. La cubierta de rollo según la reivindicación 32, caracterizada porque antes de mezclar el curativo, el prepolímero y el plastificante, las nanopartículas se pre-dispersan en al menos uno de dicho curativo, dicho prepolímero o dicho plastificante. 34. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porque las nanopartículas en el revestimiento se comprenden de arcilla, negro de humo de gas natural, sílice, carburo de silicón , u óxidos metálicos, o combinaciones de los mismos. 35. La cubierta de rollo según la reivindicación 34, caracterizada porque las nanopartículas de arcilla en el revestimiento se comprenden de montmorilonita, saponita, hectorita, mica, vermiculita, bentonita, nontrenita, beidelita, volconscoita, manadita ó queniaita, o combinaciones de las mismas. 36. La cubierta de rollo según la reivindicación 34, caracterizada porque dichas nanopartículas en el óxido de revestimiento se comprende de óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de zinc, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de antimonio, óxido de cerio, óxido de ¡trio, óxido de zirconio, óxido de cobre, óxido de níquel u óxido de tántalo o combinaciones de los mismos. 37. La cubierta de rollo según la reivindicación 20, caracterizada porque dichas nanopartículas mejoran la resistencia a permeación de agua o aceite a través de dicho revestimiento.