NO178469B - Papirmaskin-tekstilgjenstand - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en papirmaskin-tekstilgjenstand tildannet fra et vevet fibrøst material, eventuelt med et vattlag knyttet dertil.

Disse og andre trekk fremgår av de etterfølgende patentkrav.

I en papirmaskin blir en slurry av papirfremstillingsbestand-deler, omtalt som "massesammensetning", avsatt på en tekstil eller "vire" og de flytende bestanddeler trekkes eller ekstraheres derigjennom for fremstilling en selvsammenhengende bane som så føres til presse- og tørkeseksjonene av papir-maskinen. I presseseksjonen blir papirhanen transportert ved hjelp av en filt til et par valser hvor filten og papirhanen passerer mellom nippet av valsene for awanning og tørking av papirhanen. Selve papirhanen kan inneholde alle typer av kjemiske finishbestanddeler og vil samtidig bli utsatt for en forhøyet temperatur, for å fremme awanningen og tørkingen av papirhanen. Papirfremstillingsfilten sammen med dens papir-bane vil derfor gjerne bli utsatt for et veldig trykk ved forhøyede temperaturer i et rigorøst kjemisk miljø.

Papirfremstillingsfilter fremstilles vanligvis ved nåling av vattfibre til et vevet underlag som da bærer papirhanen som dannes når den passerer gjennom pressen. I nippet mellom pressvalsene bøyes vattfibrene og deformeres under stort trykk og med stor hyppighet og følgelig er de mekaniske egenskaper av vattfibrene av stor betydning i disse prosesser.

Polyamid 6 og polyamid 66 (PA 6 og PA 66) har vært anvendt i utstrakt grad ved fremstilling av papirmaskinfilter. Disse polymerer tildannes lett som fibre og deres fiberegenskaper kan styres for å tillate tildannelse til aksepterbare filter. Mange tidligere forslag for bruk av polyamidmaterialer i bane-og filtmaterialer generelt er foreslått. I f.eks. britisk patentskrift 1.304.732 er det en henvisning til bruk av polyamid som for eksempel nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 67, nylon 8, nylon 9, nylon 11 og nylon 12. Patentskriftet vedrører fremstilling av fibrøse banematerialer og vedrører ikke spesielt papirmaskintekstiler.

Britisk patentskrift 1.329.132 vedrører et kjent vevet tekstil for bruk f.eks. som en mellomforing. Også her er det henvisning til bruk av polyamid som for eksempel nylon 6, nylon 11, nylon 12 og kopolyamider som for eksempel nylon 66 og kopolymerer av nylon 6 og nylon 66 med nylon 11 og nylon 12.

Tidligere britisk patentskrift 1.585.632 vedrører fremstilling av kunstlær og lignende materialer og også her læres bruk av nylon 6, nylon 66, nylon 10, nylon 11 og nylon 12 sammen med forskjellige kopolymerer med forskjellige variasjoner og i kombinasjoner derav.

I hvert av disse tilfeller anvendes nylonmaterialene primært for deres iboende styrke i en tekstil eller dekorasjons-sammenheng og materialene vil ikke bli underkastet de aggressive fysikalske og kjemiske miljøer i en papirmaskin.

Europeisk patentskrift 070708 vedrører en papirmaskinfilt omfattende et vevet varm-fiksert belte som i maskinretningen og tverretningen omfatter termoplastiske filamenter, hvori filamenter i minst en av maskinretningen og tverretningen ko-ekstruderes og hvori monofilamentene har en kjerne av polymer valgt fra nylon 66, polyetylentereftalat og tetrapolymer av tera eller isoftalsyre og et ytterskikt av kopolymer valgt fra nylon 11, nylon 12, nylon 6, nylon 610, nylon 612, poly-butylentereftalat og et stort antall andre materialer.

I europeisk patentskrift 0070708 anvendes materialene primært for deres velkjente styrke- og abrasjonsmotstandsegenskaper.

I europeisk patentsøknad 88303201.3 vises at nylon 12 kan anvendes ved oppbygning av en filt for bruk i en papirmaskin. Forskning har overraskende vist at nylon 11 har egenskaper som holder fint mål med nylon 12 selv om dette ikke kunne forventes ut fra den normale struktur derav. Polyamid 11

(polyundecanoamid) som omtalt i denne fremstilling som "PA 11" er velkjent innen polymerteknologien og som en handelsartik-kel. Polyamid 11 ble utviklet kommersielt for kilder rettet primært på sprøytestøpingsanvendelser.

Polyamid 11 homopolymer uten kryssbindingstilsetningsmidler kan ekstruderes til å danne et stort antall gjenstander og er ideelt egnet for tildannelse av monofilamenter og kontinuerlig filamentgarn med fin denier. Selv om det ikke kunne forventes at dette material ville tilveiebringe tilfredsstillende egenskaper som kreves i en papirmaskinvatt for å tilveiebringe de nødvendige overflateegenskaper, er det i oppfinnelsens sammenheng uventet funnet at vattmaterialer av polyamid 11 når de anvendes i papirmaskinfilter har overlegen bestandighet og forbedret restitusjon fra sammentrykking og motstand overfor fibrillering sammenlignet med hittil anvendte filtmaterialer. I tillegg er der en overlegen kjemisk motstand mot hydrolyse og motstand mot nedbrytning av mekaniske egenskaper ved hypokloritt og annen oksydasjon, og det er overraskende funnet at polyamid 11 kan fremvise en 50 - 100 % lengre brukstid i særlig aggressive kjemiske og abrasive miljøer ved papirfrem-stilling.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en papirmaskin-tekstilgjenstand tildannet fra et vevet fibrøst material, eventuelt med et vattlag knyttet dertil, som er kjennetegnet ved at det fibrøse material omfatter fibre av polyundecanoamid (polyamid 11) tildannet ved ekstrudering av en smelte av polyamid 11 med grenseviskositet minst 1,0 dl/gram.

Ved noen utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan smeiten som ekstruderes inneholde 0,2 - 1,0 vekt% av et antioksydasjonsmiddel ogtmer foretrukket 0,4 - 0,7 vekt%. Antioksydasjonsmidlet kan velges fra en eller flere av alfa-tokoferol, kondensasjonsprodukter av difenylamin og aceton og nær beslektede strukturer avledet fra difenylamin og forlikelige fenoliske stabiliseringsmidler med amidfunksjonalitet som f.eks. det som markedsføres av Ciba-Geigy under handels-navnet "IRGANOX 1098". Polyamidfibre inneholdende 0,5 - 0,6 vekt% antioksydasjonsmiddel individuelt og separat eller i kombinasjon resulterer i en ytterligere forbedret bestanddighet.

Polyamid 11 harpiks med den passende grenseviskositet kan blandes under ekstrudering av monofilament eller kontinuerlig filament ved tilsetning av utvalgte antioksydasjonsmidler. Polyamid 11 monofilament som skal innlemmes i en papirmaskin-tekstilgjenstand i samsvar med oppfinnelsen kan ekstruderes ved temperaturer over sylinderen på mellom 220 og 295°C. Spinnedysen kan opprettholdes ved temperaturer på omtrent 300°C. Monofilament kan ekstruderes med en nedtrekning på mellom 2,0 X og 4,5 X for å tilveiebringe monofilamenter av 0,1 - 0,25 mm for fremstilling av Fourdrinier- eller andre formingstekstiler. Med en særlig evne til forbedret bestanddighet overfor abrasjon, kan polyamid 11 monofilament også med fordel anvendes som skyttelfilament og/eller varpfilament i enkle, dobbelte eller tredobbelte lag av pressetekstiler.

Det er overraskende funnet at innlemmelse av polyamid 11 monofilamenter med høy molekylvekt kan anvendes i Fourdrinier-formingstekstiler som varpretnings- eller maskinretnings-monofilamenter. Det er således mulig i samsvar med oppfinnelsen å fremstille formingstekstiler med høy bestanddighet som fullstendig består av polyamid og å unngå en blanding av materialer som hittil har vært anvendt hvori polyamid-filamenter alternativt må veksle med polyesterfilamenter i skyttelretningen for å tilveiebringe en grad av forbedret abrasjonsmotstand uten forekomst av dimensjonal ustabilitet som normalt resulterer fra bruken av polyamid 6 eller polyamid 66 material. Papirmaskin-tekstilgjenstandene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse har en lav fuktighetsgjenvinning og er forholdsvis ufølsom overfor fysikalske egenskaper i nærvær av vann.

Monofilamenter kan ekstruderes med variasjoner i fremgangs-måten for å fremstille denne og andre ønskelige strekkegen-skaper for veving av base/underlagsmaterialer for nålede ikke-vevede materialer anvendt i presseseksjonen av en papirmaskin. Monofilamenter med store diametere kan anvendes i både varpretningen og skyttelretningen i tørkevireanvendelser.

Monofilamenter med fin denier av polyamid 11 med høy molekylvekt kan ekstruderes med antioksydasjonsmiddel under anvendelse av sylindertemperaturer i området 215 - 277°C med spinnedysetemperatur på omtrent 270°C. Kontinuerlig filamentgarn med passende denier ønsket for forskjellige lag i vatten i pressefilter kan således ekstruderes og senere kruses og kuttes opp til stapelfibre for vattfremstilling' og deretter anvendes som et vattlag i pressefilter.

Fordelene med tekstilgjenstandene i samsvar med den foreliggende oppfinnelse er at slike tekstilgjenstander har overlegen bestanddighet som skyldes forbedret motstand mot fiberfibrillering og restitusjon fra sammentrykking og som resulterer i en sammentrykkingsmotstand. I tillegg til disse fordeler er der overlegen kjemisk motstand, særlig motstand overfor hydrolyse og motstand mot nedbrytning av fysikalske egenskaper av hypokloritt og annen oksydasjon. Slike fibre i pressefilter fremviser overlegen bestanddighet overfor abrasjonsskade som opptrer med papirtyper inneholdende fyllstoffer særlig inkluderende leire og knust kalksten. Slike tekstilgjenstander fremviser minst 50 - 100 % lengre brukstid i spesielt aggressive kjemiske og abrasive miljøer. Disse resultater er ganske overraskende og spesielle og kunne ikke forventes fra tidligere forsøk med forskjellige polyamidmaterialer.

Det følgende er en beskrivelse av eksempelvise fremgangsmåter for utførelse av oppfinnelsen med henvisning til de vedføyde tegninger, hvori: Fig. 1 er et mikrofotografi av en sammentrykkingstest av en standard PA 66 fiber anvendt ved fremstilling av en papirmaskinfilt. Fig. 2 er et mikrofotografi av en fiber anvendt ved den foreliggende oppfinnelse.

EKSEMPEL 1

Kontinuerlig PA 11 filament ble fremstilt ved hjelp av den følgende prosedyre. Kommersielt tilgjengelig PA 11 ble anskaffet som pelleter fra Rilsan Corp., New Jersey, med grenseviskositet 1,20 dl/g bestemt i konsentrert svovelsyre. Disse polyamidpelleter ble vakuumtørket ved 80°C i 16 timer til et endelig vakuum målt utenfor vakuumovnen på 140 |im Hg. Pelletene ble overført til trakten på en enkeltskruet ekstruder på en måte slik at absorpsjon av fuktighet fra luften ble unngått. Ekstruderen var utstyrt med en 2,5 cm diameter lavkompresjonsskrue. Ekstruderen var utstyrt med en filterpakke med 55 |i.m nominell porøsitet. Nedstrøms fra filteret var ekstruderen utstyrt med en Zenith-tannhjulspumpe som førte smeiten til en spinnedyse. Spinnedysen hadde 30 hull, hvert med diameter 0,5 mm. Ekstruderen hadde en temperaturprofil fra 243°C ved traktåpningen til 271°C ved pumpen med fem soner av uavhengig temperaturovervåkning og -styring. Spinnedysen ble holdt ved 27 0°C. Filamenter ble ekstrudert med omtrent 60 m/minutt med en maksimal avtynning slik at den radiale endring var omtrent 7 - 8/1 mellom spinnedysen og den første Godet-innretning. Garn ble opptatt på en sylinder knyttet til en Leesona spolemaskin etter Godet-innretningen.

En typisk fiber som spunnet ved denne prosedyre ble trukket i to trinn med et tredje trinns spenningsrelaksasjon med varme til å gi et totalt 2,3 X trekningsforhold. Den første trek-ningstemperatur var 110°C. Relaksasjon foregikk i det annet trinn ved 160°C. Fibre fra en slik prosess ble fremstilt med 12,8 dpf (denier pr filament). Fibre fremstilt på denne måte hadde 4,6 gpd seighet med en initial modul på 26 gpd og en bruddforlengelse på 45 %. Spennings-forlengelseskurven fremviste en defleksjon ved en forlengelse på 10 % ved 3,5 gpd spesifikk spenning.

Slike fibre ble kruset i en oppvarmet kruse-sugeboks til å gi kontinuerlig garn med en variabel tilfeldig krusning med omtrent 4 krusinger/cm. Garnet ble oppkuttet til stapelfibre med omtrent 7,0 cm lengde. Disse fibre ble kardet, avsatt og nålet til en pressefilt til å gi en vattstruktur med total vattvekt på omtrent 1.000 g/m<2>. En filt med en slik vattstruktur fremviste minst 50 % øket brukstid i sammenligning med lignende PA 6 filter når den ble utsatt for den samme massesammensetning på den samme posisjon på en papirmaskin.

EKSEMPEL 2

Fibre ble fremstilt som beskrevet i eksempel 1 med følgende unntagelser. Før trekningen ble pelleter tromlet med pulveri-sert "Irganox" 1098 (Ciba-Geigy) med en mengde slik at blandingen ville være 0,7 % vekt/vekt. Pelleter syntes å være jevnt belagt med det pulveriserte antioksydasjonsmiddel før overføringen til tilførselstrakten. UV-analyse av fiberen som spunnet indikerte en jevn konsentrasjon i flere testede prøver idet konsentrasjonen var omtrent 0,5 % vekt/vekt.

EKSEMPEL 3

Polyamidfibre fremstilt i samsvar med eksempel 1 ble tildannet til en vattstruktur. Sammenlignbare filamenter av et standard polyamid 66 for tiden anvendt som en industristandard ved fremstilling av papirmaskintekstiler og som er kommersielt tilgjengelig under handelsbetegnelsen "T-100" levert av DuPont ble tildannet til en lignende vatt. Hver av disse vatt-versjoner ble så innlemmet ved nåling på underlaget av en testfilt for kjøring på en kompresjonstestmaskin. Felten inneholdende de to vattprøver ble installert på testmaskinen og maskinen ble kjørt til å føre filten gjennom nippet mellom et par valser med forutbestemt nippbelastning. Testfilten ble kjørt på kompresjonstesteren med en million sammentrykninger. Etter den ene million sammentrykninger ble filten fjernet og vatten undersøkt under et elektronmikroskop.

Resultatene er vist i fig. 1 og 2 i de vedføyde tegninger. Resultatene ble bedømt med en skala fra 1-5 ved inspeksjon og sammenligning overfor fremstilte standarder og gitt en til-svarende bedømmelse. DuPont-polyamid 66 ble gitt en bedøm-melse på 4,0 på en skala fra 1-5 hvor 5 er den dårligste. En undersøkelse av mikrofotografiene vil vise sterk fibrillering og fraktur av de avflatede filamenter. Ved sammenlignende undersøkelse av polyamid 11 prøvevatten viste denne en markert mangel på fibrillering av fibrene og med bare avflating og noen tversgående frakturer for noen av fibrene. Den ble gitt en bedømmelse på 3,3 på en lignende skala som ovenfor.

Testfiberen PA 11 var derfor i vesentlig bedre tilstand etter en million sammentrykninger enn industristandarden. Dette resultat var en betydelig forbedring utover den som kunne forventes for polyamid 11 filamenter.

Prøver av kommersiell PA 66 fiber med grenseviskositet 1,36, kommersiell PA 6 fiber med grenseviskositet 1,46, stapelfibre fra eksemplene 1 og 2 i det foregående med fiber-grensevis-kositeter på henholdsvis 1,05 og 1,12 ble hver underkastet vandig 3 5 % hydrogenperoksydløsning ved pH 2 og ved 60°C i 24 timer. Resultatet av bibeholdt grenseviskositet (IV) var som følger:

Claims (5)

1. Papirmaskin-tekstilgjenstand tildannet fra et vevet fibrøst material, eventuelt med et vattlag knyttet dertil, karakterisert ved at det fibrøse material omfatter fibre av polyundecanoamid (polyamid 11) tildannet ved ekstrudering av en smelte av polyamid 11 med grenseviskositet minst 1,0 dl/gram.

2. Gjenstand som angitt i krav 1, karakterisert ved at smeiten ved ekstrudering inneholder 0,2 - 1,0 vekt% av et antioksydasjonsmiddel.

3. Gjenstand som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at antioksydasjonsmidlet er valgt fra en eller flere av alfa-tokoferol, kondensasjonsprodukter av difenylamin og aceton, kondensasjonsprodukter av difenylamin og forlikelige fenoliske stabiliseringsmidler med amidfunksjonalitet.

4. Gjenstand som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at antioksydasjonsmidlet er tilstede i en mengde på 0,4 - 0,7 vekt%.

5. Gjenstand som angitt i ett eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at den omfatter: en vevet base og en vattfiberstruktur knyttet dertil, idet vattfiberstruk- turen omfatter fibre av polyundecanoamid tildannet ved ekstrudering av en smelte med en grenseviskositet på minst 1,0 dl/gram og som har en fiberkvalitetsbedømmelse etter en million sammentrykkinger ved sammentrykkings-testen beskrevet heri på mindre enn 3,6.