NO177235B - Fremgangsmåte for fremstilling av et modifisert pressetekstil for papirmaskiner, og belagt pressetekstil for papirmaskiner - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår pressetekstiler med et skumbelegg. Oppfinnelsen angår mer spesielt belegning av pressetekstiler for å oppnå et regulert tomromsvolum og en regulert permeabilitet.

Oppfinnelsens bakgrunn

Pressetekstiler for papirproduksjon er endeløse bel-ter av fiberaktig materiale anvendt for å transportere en våt papirbane avlevert fra en papirmaskin av våttypen, fra en for-mingssone, gjennom en pressesone og til en tørkesone. I pres-sesonen anvendes vanligvis roterende sylindriske klemvalser mellom hvilke den nydannede papirbane føres. Når banen kommer inn i nippet mellom valsene, blir vannet klemt ut fra papiret og.blir tatt imot av pressetekstilet på hvilket papiret trans-porteres gjennom nippet.

Pressetekstiler for papirfremstilling er velkjente. Slike tekstiler er typisk laget av materialer som ull, nylon og/eller andre syntetiske polymermaterialer og lignende materialer. Med slike tekstiler vil papirhanen etter at den har passert gjennom pressevalsenes nipp, som regel fremdeles inneholde en vesentlig vannmengde som bidrar vesentlig til produksjonsomkostningene på grunn av den høye energi som er nødvendig for å fordampe vannet under de påfølgende tørke-trinn. Økning og/eller opprettholdelse av pressetekstilers permeabilitet og vannfjernende evne i lengre tid vil således være sterkt fordelaktig ved at produksjonsomkostningene derved kunne bli redusert. Andre formål innbefatter glattere overflate, frihet for nålespor, øket kontaktareal med banen og jevn trykkfordeling.

Oppfinnelsens formål

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe et forbedret pressetekstil.

Det tas ved oppfinnelsen dessuten sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte for å behandle et pressetekstil for å oppnå en på forhånd bestemt permeabilitet.

Det er et videre formål ved oppfinnelsen å tilveiebringe en forholdsvis lett og forutsigbar metode for å re-

gulere et pressetekstils tomromsvolum.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å modifisere et pressetekstil for en papirmaskin for å forbedre vannfjernelsesegenskaper og for å gi papirbanen en bedre finish, og fremgangsmåten er særpreget ved at den omfatter de trinn at (a) et tynt kontinuerlig lag av et polymerskum påføres på den øvre overflate av et pressetekstil, (b) skummet tørkes, (c) trinnene (a) og (b) gjentas én eller flere ganger tilstrekkelig til å danne et effektivt belegg på pressetekstilet, og (d) det belagte pressetekstil herdes, hvorved inntrengning av skummet inn i pressetekstilet effektivt reguleres.

Videre angår oppfinnelsen et belagt pressetekstil fremstilt ifølge oppfinnelsen og kjennetegnet ved at skummet befinner seg a) primært på tekstilets overflate eller b) delvis på tekstilets overflate og delvis innleiret i overflaten.

Kortfattet beskrivelse av tegningene

Fig. 1 viser et diagram for innhold av faste stoffer i en bane i forhold til tekstilomslag forårsaket av forskjellige pressetekstiler, innbefattende en utførelsesform av pressetekstilet ifølge oppfinnelsen, og Fig. 2 viser grafisk forholdet mellom papirarkglatt-het og presselast for forskjellige pressetekstiler, innbefattende en utførelsesform av et pressetekstil ifølge oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveie-bringes en fremgangsmåte for å modifisere et pressetekstil for papirproduksjon for å regulere pressetekstilets permeabilitet. Nærmere bestemt blir et pressetekstil for papirproduksjon be-handlet med ett eller flere lag av polymere skum som tørkes.

Pressetekstilene som skal modifiseres, innbefatter slike pressetekstiler som er kjente innen teknikkens stand. Slike typiske tekstiler er beskrevet i for eksempel US patenter nr. 2354435, 2567097, 3059312, 3158984, 3425392, 3617442, 3657068 og 4382987 og i britisk patent nr. 980288.

Det vil fremgå for fagmannen at belegning av andre substrater på den beskrevne måte vil føre til strukturer med tilstrekkelig evne til awanning av papirbaner. Eksempler på enkelte av disse substrater innbefatter vevede og uvevede strukturer, med eller uten nålede fibre, sammensatte strukturer som består av flere fiberaktige utformninger, luftlagte og våtlagte fiberark eller lignende substrater.

Anvendbare harpikser innbefatter syntetiske, flek-sible polymerharpiksskum. Skum basert på polyuretaner, poly-eter, polyester, polysilikon, polyakryl, polyvinylklorid, polyisocyanat, epoksy, polyolefiner eller polyakrylnitrittgum-miskum og lignende skum er anvendbare. Dessuten kan en kombinasjon av to eller flere slike elastomere harpikser anvendes. Typisk for anvendbare harpiksmaterialer er "Emulsion 26172" (en akrylemulsjon som er representativ for en lang rekke emulsjoner som er tilgjengelige fra B.F. Goodrich) og "Permuthane HD2004" (en vannbasert polyuretanemulsjon tilgjengelig fra CL. Hauthaway).

Det erkjennes at harpiksmaterialet kan være oppløs-ningsmiddelbasert, vannbasert, ha høyt innhold av faste stoffer (dvs. inneholdende lite eller intet oppløsningsmiddel) eller en kombinasjon av oppløsningsmidler eller samarbeidende oppløsningsmidler som fører til fullstendig eller delvis oppløseliggjørelse og/eller suspensjon av harpikspartiklene. Dette vil også innbefatte plastisoler, vannbaserte, og andre emulsjoner.

I tillegg kan skummet inneholde ett eller flere overflateaktive midler, emulgatorer eller stabilisatorer eller lignende bestanddeler. Eksempler på slike tilsetningsmidler innbefatter ammoniumstearat, Rohm & Haas' ACRYLOL TT678, ASE 60, TAMOL, TRITON overflateaktive midler, BASF's PLURONIC L62 og lignende.

Skumstrukturen i sluttformen kan være en åpen (dvs.

nettverksformig) eller lukket cellestruktur eller en kombinasjon av disse. I enkelte tilfeller fører sammenfalling av skummet under herding til belegning av eller broslagning over sub-stratfibrene. En hvilken som helst av disse former eller kom-binasjoner av disse fører til forandring av substratets karak-teristika.

I henhold til oppfinnelsen påføres et skum på en øvre overflate av et pressetekstil, og skummet får tørke og blir deretter herdet. Tørkingen og herdingen kan utføres i adskilte trinn eller samtidig. I enkelte tilfeller kan det være øns-kelig å kalandrere tekstilet etter tørking og før herdetrinnet.

Skummet kan påføres ved hjelp av en rekke kjente metoder som for eksempel innbefatter bladbelegningsmetoder som kan foretas på en valse, utenfor en valse eller på et bord, påklemmingsbelegning, overføringsbelegning, påsprøyting, på-strykning- eller applikatorvalse, slisseapplikator og påføring med pensel. Flere lag av de samme eller forskjellige skum-blandinger påføres for å oppnå et gitt sluttresultat. Det foretrekkes å påføre skummet i form av en rekke meget tynne lag med minimal sideoverlapping når skumapplikatorens bredde er mindre enn tekstilets. Skummet vil for eksempel kunne på-føres i fra 2 til 10 lag som hvert har en tykkelse av 1-10 mm og med en overlapping av 1-80 cm, fortrinnsvis 3-50 cm.

Det dannede skum kan ligge fullstendig oppe på pressetekstilet i en slik grad at 90% eller mer strekker seg over overflatefiberplanet, eller det kan befinne seg delvis på overflaten og delvis innleiret i overflaten, f.eks. i en grad av ca. 50% etterlatende ca. 50% på overflaten.

Hvert lag blir tørket. Etter at det øverste lag er blitt tørket, blir det belagte pressetekstil herdet, for eksempel ved lufttørking ved romtemperatur i en tilstrekkelig tid eller ved forhøyet temperatur i fra 1 minutt til 5 timer. Temperaturen og tiden for tørking eller herding vil være av-hengige av det anvendte skum, fremstillingsbetingelser eller lignende.

Eksempler

Eksempel 1

En vannbasert polyuretanemulsjon med 40% uretan-faststoffer ble fremstilt, og emulsjonen ble deretter skummet til et blåseforhold av 6:1. Det erholdte skum ble anvendt for å belegge et pressetekstil av typen DURAVENT<®> (tilgjengelig fra Albany International Corp.) med gjentatte passeringer. Luftpermeabiliteten ble undersøkt med et luftperme-abilitetsprøveapparat av typen Frazer. Resultatene er gjengitt i den følgende tabell:

Det bør bemerkes at permeabiliteten var upåvirket av herdetrinnet. Det er mulig å fortsette å tilsette ytterligere skumlag

inntil den ønskede permeabilitet er blitt oppnådd.

Eksempel 2

Skummede vannbaserte uretaner er blitt vurdert som erstatning for 100% faststoffpolyuretan av mange grunner, for eksempel kontroll med overlappingen når endeløse strukturer belegges eller når det er nødvendig med bedre forutsigbarhet for tomromsvolumet. Som angitt nedenfor kan overlapping reguleres ganske nøyaktig. Fagfolk innen denne teknikk vil erkjenne at "100% faststoffpolyurethaner" er slike som innehol-der lite eller intet oppløsningsmiddel og er betegnet som "høyfaststoff-" eller "100% faststoff"-polyuretaner.

Ved belegningen av et pressetekstil med skum ved hjelp av flere passeringer viste det seg at for det spesielt anvendte skum passer data inn i den empiriske ligning hvori A og B er konstanter (men ikke de samme for alle materialer) og P er lik antallet av passeringer for belegning. Denne ligning gir en indikasjon på graden med hvilken overlap-pende belegg forandrer permeabiliteten. Etter flere beleg-ninger vil den lille forandring på grunn av overlapping ikke forventes å påvirke arkegenskaper.

Et belagt pressetekstil ble fremstilt ved å påføre lag av et vannbasert polyuretanskum. Den målte luftperme-abilitet og beregnede data for denne er gjengitt i den føl-gende tabell:

Eksempel 3

Laboratorieforsøk ble gjort under anvendelse av polyuretanskum fremstilt fra en vannbasert emulsjon fra Permuthane, idet skummet påføres på DURACOMB<®>, 5710 tekstil og DURAVENT<®> pressetekstil (fra Albany International Corp.). Et skum med forholdsvis lavt blåseforhold (blåseforhold 2,7) ble anvendt, og flere lag ble påført. Luftpermeabiliteter ble målt etter hver passering. Hver tekstilprøve ble kjørt i duplikat, og dataene fra begge kjøringer er gjengitt nedenfor i den føl-gende tabell:

Dataene antyder at reproduserbarheten er god. Det er interessant å merke seg at den åpne struktur for tekstilet 5710 ble stengt mer ved hver passering enn DURACOMB-tekstilet, og dette antyder at det for hver tekstiltype som skal belegges er nødvendig med spesifikke sammensetninger.

Eksempel 4

To sett med tekstilprøver, SCREEN TEX (fra Albany International Corp.) og 5710 tekstil, ble belagt med et skum laget fra akryllateks levert av B.F. Goodrich. Formålet var å lage en rekke prøver med luftpermeabiliteter på 22, 183 og 244 dm<3>/min/dm<2>. Resultatene er gjengitt i den følgende tabell:

Fagfolk innen pressetekstilproduksjonsområdet vil erkjenne at måleverdiene ble nært oppnådd for hver serie.

Eksempel 5

Forsøk ble kjørt på en pilotpapirmaskin med flere pressetekstiler for å bestemme virkningen av baneawannings-og banetrykkbarhetskarakteristikaene for avispapir. En typisk massesammensetning for avispapir ble anvendt. Presseanordnin-gen var tre adskilte presser som hver var bekledd med sitt eget pressetekstil, vanligvis betegnet som "Twinver Press". Fire pressetekstiler ble fremlagt og klassifisert som grov, middels, superglatt og belagt.

Det belagte pressetekstil omfattet middeltekstil-understrukturen og platevattfiber, men med et uretanemulsjons-skumbelegg. Formålet var å undersøke hvorvidt belegget ville tillate anvendelse av en grovere struktur, spesielt grovere platevattfibre, for pressetekstiler uten tap i egenskaper. Det ble håpet at noen forbedringer ville bli iakttatt.

De oppnådde data er vist på Fig. 1 og 2. Fig. 1 re-presenterer data for avispapirfaststoffinnhold etter den siste presse under anvendelse av litt forskjellig avtaksvinkel-geometri fra tekstilet. Denne økning eller minskning i kon-takttiden mellom pressetekstil og papirbane er bestemmende for graden av "gjenfuktning" eller mengden av vann som når den en gang er blitt mekanisk fjernet, dvs. fjernet fra papirhanen av tekstilet, blir absorbert på ny av papirhanen ved grenseflaten mellom tekstil/bane.

Det fremgår at under de normale kjøringsbetingelser ga middelspressetekstilet det høyeste innhold av faste stoffer i banen. X betegner tilstanden målt for det skumbelagte tekstil. Den ble ikke målt for alle tekstilkjøringsutformninger. Det fremgår at innholdet av faste stoffer var like høyt som med ethvert undersøkt pressetekstil.

Det fremgår av Fig. 2 at en rangering på "0" (null) er betegnende for den arkoverflateglatthet som ville ha blitt oppnådd ved å presse papirarket mot en glatt granittpresse-valse. Det er et formål å levere tekstilstrukturer som vil ligge nær denne "0" (null) rangering under arbeidsbetingelser.

Det fremgår av Fig. 1 at ingen negative virkninger på arkawanningen ble iakttatt. En betraktelig forbedring av ark-glattheten med det belagte tekstil ble notert i forhold til middelstekstilet, og det belagte tekstil produserte nesten en like glatt arkoverflate som det superglatte tekstil, i henhold til dataene vist på Fig. 2.

Det bør noteres at det superglatte tekstil som inne-holdt et meget fint basistekstil og findelte platevattfibre (alle fibre med 3 denier) vil forårsake betydelige arbeidspro-blemer på en papirmaskin på grunn av fylling, kompaktering og vekkslitasje av overflatefiberen på 3 denier. Banemedløpning hvor banen ikke frigis rent fra tekstilet etter pressnippet vil også være å forvente. Ingen av disse tilbøyeligheter ble iakttatt for det belagte tekstil under bedømmelsen.

Ytterligere laboratoriedata som skriver seg fra tre forsøk bekrefter at for en trykkfølsom massesammensetning, som for avispapir, er glatthetsøkninger som kan tilskrives tekstilet, resultatet av øket overflatekontakt på grenseflaten mellom papirhanen og pressetekstilet. Det følger derfor av dette at de forbedrede baneglatthetsverdier som ble oppnådd skyldtes det økede kontaktareal for det skumbelagte pressetekstil i forhold til et tekstil med en normal tekstilfiber-overflate.

Håndarkundersøkelser har lenge bekreftet at porøse, jevne overflater med et høyt prosentuelt kontaktareal oppviser sterkere vannfjernelse fra papirark ved mekanisk virkning under trykkregulert pressing. Flere undersøkelser angående awanning som er blitt publisert i litteraturen bekrefter dette. Hvorvidt virkningen skyldes reduserende gjenfuktning i nippet eller etter nippet eller høyere awanning av banen i nippet er fremdeles gjenstand for diskusjon mellom de forskjellige skoler. Uaktet hvilken mekanisme som gjør seg gjel-dende, vil de her beskrevne porøse pressemedia med skumbelagt overflate og med deres høyere overflatekontaktareal, regulerte porøsitet og tomromsvolum passe til begge teorier.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å modifisere et pressetekstil for en papirmaskin for å forbedre vannfjernelsesegenskaper og for å gi papirbanen en bedre finish, karakterisert ved at den omfatter de trinn at (a) et tynt kontinuerlig lag av et polymerskum påføres på den øvre overflate av et pressetekstil, (b) skummet tørkes, (c) trinnene (a) og (b) gjentas én eller flere ganger tilstrekkelig til å danne et effektivt belegg på pressetekstilet, og (d) det belagte pressetekstil herdes, hvorved inntrengning av skummet inn i pressetekstilet effektivt reguleres.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes et polymerskum som omfatter ett eller flere harpiksaktige materialer valgt fra gruppen bestående av polyuretaner, polyakrylater, polyetere, polyestere, polysilikoner, polyvinylklorider, poly-isocyanater og polyakrylnitrilgummier.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som polymerskum primært anvendes et polyuretanskum.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det som polymerskum primært anvendes et polyakrylskum.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at skummet tørkes i luften ved værelsetemperatur.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det modifiserte tekstil herdes ved tørking i luften ved værelsetemperatur.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det modifiserte tekstil tørkes ved oppvarming ved forhøyet temperatur i fra 1 minutt til 5 timer.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det modifiserte tekstil herdes ved oppvarming ved forhøyet temperatur i fra 1 minutt til 5 timer.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det modifiserte tekstil tørkes og herdes ved oppvarming ved forhøyet temperatur i fra 1 minutt til 5 timer.

10. Belagt pressetekstil for en papirmaskin og fremstilt ved fremgangsmåten ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at skummet befinner seg a) primært på tekstilets overflate eller b) delvis på tekstilets overflate og delvis innleiret i overflaten.

11. Belagt pressetekstil ifølge krav 10, karakterisert ved at pressetekstilets sub-stratmateriale er en vevnad, et ikke-vevet tekstil med eller uten nålede fibre, eller en kombinasjon av flere fiberut-formninger.