WO2015091654A1 - Pressmantel oder prozessband für eine maschine zur herstellung und/oder behandlung einer faserbahn - Google Patents

Pressmantel oder prozessband für eine maschine zur herstellung und/oder behandlung einer faserbahn Download PDF

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WO2015091654A1
WO2015091654A1 PCT/EP2014/078231 EP2014078231W WO2015091654A1 WO 2015091654 A1 WO2015091654 A1 WO 2015091654A1 EP 2014078231 W EP2014078231 W EP 2014078231W WO 2015091654 A1 WO2015091654 A1 WO 2015091654A1
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WO
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polyester
reinforcement
press
press cover
layer
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/078231
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Inventor
Delphine Delmas
Hermann Reichert
Michael Wokurek
Uwe Matuschczyk
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
    • D21F3/0218—Shoe presses
    • D21F3/0227—Belts or sleeves therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21F3/0236—Belts or sleeves therefor manufacturing methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/08—Felts
    • D21F7/086—Substantially impermeable for transferring fibrous webs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0006—Driving arrangements
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0066—Calenders; Smoothing apparatus using a special calendering belt

Definitions

  • the invention relates to a press cover, in particular for a shoe press for use in the press section of a machine for producing a fibrous web such as a paper, board or tissue web, or a process belt, in particular for use as a transfer or calender belt for a machine for Production or refinement of a fibrous web such as a paper, board or tissue web and a machine comprising at least one such press jacket or press belt according to one of the independent claims.
  • Shoe presses have long been part of modern paper machines. They essentially comprise a stationary shoe extending in a cross machine direction and a press jacket circulating around the stationary shoe which is deformable and in operation assumes a substantially tubular shape.
  • the shoe is shaped so as to form with a counter roll a so-called long nip, i. a press nip defined by the abutment surface of the backing roll in the shoe.
  • the shoe is movable and can be moved to the Schmidtwalze0.
  • a reinforcement which are usually formed in the form of reinforcing threads, which may be designed for example as a scrim in the cross-machine direction and / or as a spiral winding. Conveniently, they are at least partially or completely enclosed by the material of the press jacket.
  • WO2012 / 104480A1 likewise discloses a press cover which contains a naphthalene in a fiber reinforcing layer in order to improve the thermal stability of the press cover.
  • the task is a To provide press cover or a band, on the one hand have sufficient reinforcement to meet the high loads in the shoe press and calender area, and on the other hand, a greatly reduced tendency to damage in Batzurch réellen and generally reduced tendency to delamination in the Desiips of shoe presses, in calender positions and in long Show transfer ribbon positions.
  • the press cover according to the invention or the process strip according to the invention in this case have at least one layer of an elastomeric material, in which a reinforcement is embedded, which is prepared by application of impregnation and / or pre-activation so that during processing an improved connection of the reinforcement to the elastomeric jacket material of the press jacket is made possible.
  • the press sleeves or process belts designed according to the invention are characterized by the components used by an outstanding so-called. Impact resistance, which increases the longevity and reliability of the press jacket or process belt and increases work and safety. Further advantageous developments and design variants will become apparent from the subordinate claims.
  • the impregnation is selected from: isocyanates, in particular diisocyanate, triisocyanate; Epoxide, in particular glycerol diglycidyl ether, with a blocked isocyanate; Resorcinol-formaldehyde-latex; Resorcinol-formaldehyde polyurethane.
  • the polyester undergoes pre-activation prior to treatment with the impregnation.
  • isocyanates in particular diisocyanate, triisocyanate
  • Epoxide in particular glycerol diglycidyl ether, with a blocked isocyanate
  • Epoxysilane done Pre-activation by isocyanates, in particular diisocyanate, triisocyanate
  • Epoxide in particular glycerol diglycidyl ether, with a blocked isocyanate
  • Epoxysilane done Epoxysilane done.
  • the polyester of the reinforcement may be modified polyester and consist of or comprise: semiaromatic (also called aromatic-aliphatic) polyester or aromatic (also called wholly aromatic) polyester.
  • semiaromatic means a composition of matter which contains both aromatic cycles and aliphatic chains.
  • aromatic or wholly aromatic is meant a composition of matter having exclusively aromatic cycles.
  • the modified polyester contains at least one naphthalene group, in particular of an aromatic polyester prepared by polycondensation of 4-hydrobenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid, such as Vectran® and / or polyethylene naphthalate (PEN) or comprises Vectran® and / or polyethylene naphthalate (PEN).
  • an aromatic polyester prepared by polycondensation of 4-hydrobenzoic acid and 6-hydroxy-2-naphthoic acid
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • spun yarn from a liquid-crystalline polymer find use for the invention.
  • the reinforcement may consist of or include: yarns of at least partially modified polyester, yarns of a copolymer or hybrid of polyester with modified polyester, twisted, braided or jacketed yarns of polyester with a core or portion of modified polyester. It may further preferably be provided that the reinforcement comprises at least one further component which consists of or comprises: aramid, polyacrylonitrile (PAN), polyester, polyamide, polyetheretherketone (PEEK), rayon (viscose), linen, hemp, polyethylene terephthalate (PET) , Polybutylene terephthalate (PBT) or a suitable material.
  • PAN polyacrylonitrile
  • PEEK polyetheretherketone
  • rayon viscose
  • linen linen
  • hemp polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT Polybutylene terephthalate
  • the reinforcement may be selected from: at least one layer of yarns and / or tapes extending substantially transversely to a web running direction, at least one layer of yarns and / or tapes running substantially in a web running direction, at least one layer of one Sheet or combinations of two or more of the above components.
  • the bands and / or the sheet may be selected from at least one of the following structures: woven, scrim, knits, knits, braids, buffed structures.
  • the at least one layer of an elastomeric material may consist of at least one polymer or comprise at least one polymer, in particular polyurethane, polyureaurethane.
  • a machine for producing and / or treating a fibrous web in particular for dewatering and / or for transporting and / or smoothing a paper or board web, which has at least one press cover according to the invention or at least one process tape according to the invention.
  • a use of a press jacket or process tape according to the invention in a machine for producing and / or treating a fiber web, in particular for dewatering and / or transport and / or for smoothing a paper or board web is conceivable.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment without limiting the generality.
  • press jackets and process belts such as calender or transfer belts are impaired in their property profile in various ways, in particular in their mechanical stability.
  • the known manufacturing processes in which usually a reinforcement in the form of at least one reinforcing layer is poured into a polymer material, limit the maximum volume fraction of the reinforcing material due to the fact that the polymer material has to flow through the at least one reinforcing layer completely and with as little pores as possible.
  • the reinforcement can be in the form of individual threads, thread layers or a flat structure of threads, ribbons or similar. available.
  • the invention has set itself the task of specifying a press cover or a process belt with increased mechanical strength, which reduces the sensitivity to damage during passage of trapped dirt accumulation, especially in compression jackets.
  • the object is achieved in that the reinforcing components are prepared and / or processed so that an improved connection of the reinforcement to the elastomeric material of the press jacket or process belt is made possible during processing.
  • the reinforcement is a fabric such as a fabric, or yarns in one or more layers, which in particular contain a modified polyester with a naphthalene group.
  • the reinforcement preferably consists of Vectran® or polyethylene naphthalate (PEN), a Vectran polyester blend, a PEN polyester blend, or twisted or braided polyester yarns with Vectran® core, with PEN content or the like. It is also possible to use tape goods which, like the fabrics, are provided with or consist entirely of Vectran® and / or PEN as mentioned above in at least one spatial direction. As a result, the damage sensitivity to operational punctual mechanical overloads can be increased by passage of dirt accumulation through the press nip.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • the reinforcement containing Vectran® and / or PEN can serve as a complete or partial replacement for one of the existing reinforcements as well as an addition to the existing reinforcements in any position (below, center, above).
  • Vectran® is a trade name of the company Kuraray and refers to a multifilament yarn which is spun from liquid crystal polymers, in particular from crystalline polyester (liquid crystal polymer, LCP). Vectran® has a natural, chemically similar prototype in spider silk, which has similar mechanical strength. Vectran® is usually spun from the molten liquid polymer Vectra and processed into a multifilament yarn. Chemically, it is an aromatic polyester prepared by polycondensation of 4-hydroxybenzoic acid and 6-hydroxynaphthalene-2-carboxylic acid.
  • the fibers are characterized by a high thermal stability high tear strength and elasticity, low shrinkage and good chemical stability. They are moisture resistant and generally stable in aggressive environments. They are usually used in conjunction with a polyester cover around a Vectran® core. A coating with polyurethane can improve the abrasion resistance and serve as protection against water.
  • Vectran® has a melting point of 330 ° C, with increasing loss of stability above 220 ° C. Because it is UV-resistant, it can be used outdoors for a long time if it is inspected regularly. Such reinforcements are used, for example, in the tire industry e.g. known for bicycle tires, where they are used as so-called "breakers” to reduce the sensitivity to various mechanical damage such as cuts and stitches.
  • Polyethylene naphthalate (PEN) is a polycondensation-made thermoplastic of the polyester family.
  • the reinforcement may comprise one or more layers of yarns extending in the machine direction and / or the cross-machine direction, and / or a fabric in the form of a woven, laid, knitted, knitted, braided or laced structure. It is also possible to combine multiple layers of the above structures to form a thicker band.
  • the individual structures can be connected to one another, e.g. by sewing, gluing, laminating, etc., or just lie on each other.
  • the reinforcement can in known manner from aramid, polyacrylonitrile (PAN), polyester, polyamide, polyetheretherketone (PEEK), rayon (viscose), linen or hemp, Polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) or a material suitable for this purpose. Any combinations of materials for the individual components are conceivable and possible, as well as all components may be made of the same material.
  • the at least one layer of an elastomeric material may consist of a polymer or contain at least one or more polymers.
  • the at least one layer of polyurethane or Polyureaurethan exist.
  • Polyurethane is usually recovered by reacting one or more polyols with an isocyanate.
  • Polyureaurethane is formed when amines and alcohols are used for crosslinking. Suitable formulations are known to the person skilled in the art, which is why it is not necessary to go into detail here.
  • a device for producing a press jacket usually has a cylindrical casting mandrel, between whose two end faces at a predetermined distance from the surface at least first yarns are clamped parallel to one another by suitable holding devices.
  • Polyurethane is supplied via a line through a casting nozzle, while the casting mandrel is rotated about a central axis and the casting nozzle is guided parallel to the central axis on the casting mandrel, so that a cylindrical shell results gradually by a continuous casting process.
  • the casting material flows through and surrounds the at least first yarns except for the casting mandrel and forms a one-piece elastomeric layer.
  • the reinforcing components described above are wholly or partially provided with an impregnation (dip), which impregnation serves as a bonding agent between PU and reinforcement.
  • the polyester molecules themselves have less reactive chemical groups, making the attachment of the reinforcement to the polymer layer difficult and inadequate for some applications.
  • the creation of reactive groups is necessary to improve the adhesion between polyester and PU matrix.
  • the polyester threads may on the one hand be treated with a pre-activation in the form of a so-called pre-DIP, on the other hand be provided with an impregnation (dip).
  • the pre-dip can use di- and triisocyanates which serve as adhesion promoters for fibers such as polyester or aramid, which have only a small number of reactive groups or have a low reactivity. Because of the high reactivity, isocyanate-coated fibers must be rapidly processed.
  • the pre-dip may consist of a water-soluble epoxide (e.g., glycerol diglycidyl ether) and a blocked isocyanate.
  • a water-soluble epoxide e.g., glycerol diglycidyl ether
  • the components are applied in the form of a dispersion and reacted at about 220 ° C. Epoxy reacts with polyester-carboxylic acids. The unreacted epoxide groups react with amines and isocyanates.
  • a resorcinol-formaldehyde-latex dip can be provided as the actual impregnation.
  • Resoles contain more methylol groups (CH 2 OH), which leads to a higher adhesion between the yarns or fabrics of the reinforcement and the polymer.
  • An addition of the pre-dips in the resorcinol-formaldehyde latex dip is possible.
  • adhesion is the result of direct crosslinking of double bonds, hydroxyl groups, etc. with the matrix of the polymer and essentially with the sulfur constituents.
  • Another possibility is the use of a resorcinol-formaldehyde polyurethane dips. It is prepared in the form of an aqueous solution with a solids content of 10 - 15%.
  • the primer is based on resorcinol-formaldehyde resin.
  • the polymer used is polyurethane, for example Impranil.
  • the preferred embodiment does not limit the invention. This is also suitable for other polymer systems and other types of reinforcement.
  • Component 1 Prepolymer consisting of MDI and PTMEG 2000 with an NCO content of 5-15%
  • Component 2 Hardener mixture consisting of PTMEG 2000 and MCDEA
  • the dip used was a resorcinol-formaldehyde-latex dip.

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Abstract

Pressmantel oder Prozessband für eine Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserbahn, insbesondere zur Entwässerung und/oder zum Transport und/oder zur Glättung einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material und eine Armierung, welche in die zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material eingebettet ist, wobei die Armierung zumindest teilweise aus einem Polyester besteht und/oder zumindest eine Komponente aufweist, die ein Polyester umfasst, wobei das Polyester mit einer Imprägnierung und/oder Voraktivierung versehen ist, durch welche eine chemische Verbindung zwischen der Armierung und dem elastomeren Material der zumindest einen Schicht erzeugt wird.

Description

PRESSMANTEL ODER PROZESSBAND FÜR EINE MASCHINE ZUR HERSTELLUNG UND/ODER
BEHANDLUNG EINER FAS ER BAHN
5 Die Erfindung geht aus von einem Pressmantel, insbesondere für eine Schuhpresse zur Verwendung in der Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, oder einem Prozessband, insbesondere zur Verwendung als Transfer- oder Kalanderband für eine Maschine zur Herstellung oder Veredelung einer Faserbahn wie einer Papier-, Karton- oder0 Tissuebahn sowie einer Maschine umfassend wenigstens einen solchen Pressmantel oder ein solches Pressband, nach einem der unabhängigen Ansprüche.
Schuhpressen sind seit langem Bestandteil moderner Papiermaschinen. Sie umfassen im Wesentlichen einen stationär angeordneten Schuh, welcher sich in einer5 Maschinenquerrichtung erstreckt und einen um den stationären Schuh umlaufenden Pressmantel, welcher verformbar ist und im Betrieb im Wesentlichen eine rohrartige Form annimmt. Der Schuh ist so geformt, dass er mit einer Gegenwalze einen sog. Langnip bildet, i.e. einen Pressspalt, der durch die Anlagefläche der Gegenwalze im Schuh definiert ist. Der Schuh ist beweglich ausgeführt und kann an die Gegenwalze0 bewegt werden.
Beispielsweise an den Pressmantel werden enorme Anforderungen in Bezug auf seine Stabilität gestellt, da er während des Betriebs starken Biegewechselbelastungen ausgesetzt ist. Beim Einlaufen am Schuhrand erfolgt eine5 Biegung unter einem verhältnismäßig kleinen Radius, welche sofort in eine gegenläufige Biegung beim Durchlaufen des Pressnips übergeht. Beim Auslaufen am anderen Schuhrand erfolgt wieder eine gegenläufige Biegung. Es ist leicht ersichtlich, dass die Neigung des Pressmantels, zu brechen, durch die hohe mechanische Beanspruchung sehr groß ist. Entsprechend sind aus dem Stand der Technik viele0 Maßnahmen bekannt, die die Stabilität des Pressmantels erhöhen sollen. Die Möglichkeiten sind im Wesentlichen in zwei Bereichen angesiedelt: einerseits in einer geeigneten Wahl des Materials, andererseits in Verstärkungslagen, welche in das Material des Pressmantels eingebettet oder anderweitig mit diesem verbunden sind.
Im Bereich der Materialien werden in zunehmendem Maße moderne Polymere wie beispielsweise Polyurethan verwendet, die durch eine geeignete Zusammensetzung die Herstellung von Pressmänteln mit hoher Flexibilität und dabei großer Stabilität erlauben.
Eine weitere Möglichkeit, die Stabilität insbesondere des Pressmantels zu erhöhen, liegt in der Implementierung einer Armierung, die gewöhnlich in Form von Verstärkungsfäden ausgebildet sind, welche beispielsweise als Fadengelege in Maschinenquerrichtung und/oder als Spiralwicklung ausgeführt sein können. Zweckmäßigerweise sind sie von dem Material des Pressmantels zumindest teilweise oder vollständig umschlossen.
Gegenwärtige Pressmäntel sind in ihrer Festigkeit begrenzt, da sich die mechanische Festigkeit hauptsächlich am Anteil der Armierung am Gesamtvolumen festmacht. Aufgrund der Tatsache, dass das Polymermaterial die Verstärkungsstrukturen vollständig und möglichst porenarm durchfließen muss, ist der Anteil der Armierung begrenzt.
Um die mechanische Stabilität der Pressmäntel weiter zu verbessern, ist es bekannt, die Armierung mit weiteren Verstärkungslagen zu versehen. Beispielsweise ist es aus der DE4438354A1 bekannt, auf eine zweischichtige Armierung von Längs- und Querfäden eine spiralig gewickelte Lage aus einem flächigen Material wie einem Gewebeband einzubringen. Gemäß der DE4438354A1 wird diese zusätzliche Verstärkungslage gleichzeitig mit der spiralig gewickelten Armierung durch gleichsinniges Aufwickeln implementiert und mit dem Polymer vergossen. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist dabei insbesondere der komplexe Herstellungsvorgang, welcher hohe technische Anforderungen an die Verbindung des Polymers mit den beiden gleichzeitig aufgewickelten Verstärkungen stellt. Eine ungleichmäßige Durchdringung mit Polymer und ungenügende Anbindung der Armierung an das Material des Pressmantels sind die Folge, was sich in einer erhöhten Delaminationsneigung niederschlägt.
Aus der WO2012/104480A1 ist ebenfalls ein Pressmantel bekannt, welcher in einer Verstärkungslage aus Fasern ein Naphtalen enthält, um die thermische Stabilität des Pressmantels zu verbessern.
Ein weiterer den Pressmantel belastender Faktor sind sogenannte Batzendurchgänge durch den Nip. Fasern der Faserbahn, Zuschlagsstoffe und Verschmutzungen tendieren dazu, sich zu sammeln und miteinander zu verkleben. Diese Ansammlungen von Schmutz lagern sich beispielsweise auf Walzenoberflächen ab und werden durch Beschaberung mit einer Klinge entfernt. Dabei kann es passieren, dass ein derartiger Batzen mit der Faserbahn mitgeschleppt wird und in die Schuhpresse gelangt. Durch die hohen Drücke im Pressnip tritt eine starke punktuelle Belastung des Pressmantels an der Stelle ein, wo die Schmutzansammlung zu liegen kommt. Dies kann ebenfalls dazu führen, dass der Pressmantel an dieser Stelle beschädigt wird.
Die vorstehend beschriebenen Bemerkungen sind in weiten Teilen auch für Prozessbänder in Papier-, Karton- oder Tissuemaschinen zutreffend, insbesondere für Transfer- und Kalanderbänder, die aufgrund ihres Gewichts ähnliche Probleme mit der Haltbarkeit der Armierung und der Ablösung von Polymerschicht und Armierung erfahren.
Es ist entsprechend Aufgabe der Erfindung, einen Pressmantel oder ein Band, insbesondere ein Kalanderband oder ein Transportband sowie eine Maschine umfassend einen solchen bzw. ein solches, anzugeben, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Insbesondere liegt die Aufgabe darin, einen Pressmantel oder ein Band anzugeben, die einerseits über ausreichende Verstärkung verfügen, um den hohen Belastungen im Schuhpressen- und Kalanderbereich zu genügen, und andererseits eine stark reduzierte Neigung zu Beschädigung bei Batzendurchgängen und allgemein verringerte Delaminationsneigung in den Wechselnips von Schuhpressen, in Kalanderpositionen und in langen Transferbandpositionen zeigen.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Ansprüche in Verbindung mit den gattungsbildenden Merkmalen gelöst.
Der erfindungsgemäße Pressmantel oder das erfindungsgemäße Prozessband weisen dabei zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material auf, in welches eine Armierung eingebettet ist, welche durch Anwendung einer Imprägnierung und/oder Voraktivierung so vorbereitet ist, dass bei Verarbeitung eine verbesserte Anbindung der Armierung an das elastomere Mantelmaterial des Pressmantels ermöglicht wird.
Dadurch ist es möglich, einen Pressmantel oder ein Prozessband herzustellen, welche hochbelastbare Fasern enthalten, die ausgezeichnet mit dem Mantelmaterial verbunden sind und so dem Pressmantel hervorragende mechanische Eigenschaften, insbesondere hohe mechanische Stabilität vermitteln.
Verbesserungen sind hier insbesondere im Bereich der Empfindlichkeit gegen Schläge zu sehen, welche bei den weiter oben erwähnten Batzendurchgängen zum Tragen kommen und die Armierung und dadurch den Pressmantel schwächen, was im schlimmsten Fall zu Rissbildungen und Ausfällen führen kann. Die erfindungsgemäß ausgebildeten Pressmäntel oder Prozessbänder zeichnen sich durch die verwendeten Komponenten durch eine hervorragende sog. impact resistance aus, die die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des Pressmantels oder Prozessbandes steigert und die Arbeits- und Betriebssicherheit erhöht. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungsvarianten gehen aus den untergeordneten Ansprüchen hervor.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Imprägnierung ausgewählt ist aus: Isocyanate, insbesondere Diisocyanat, Triisocyanat; Epoxid, insbesondere Glycerindiglycidether, mit einem geblockten Isocyanat; Resorcin-Formaldehyd-Latex; Resorcinol-Formaldehyd-Polyurethan.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei Vorsehen einer Voraktivierung das Polyester der Armierung vor der Behandlung mit der Imprägnierung eine Voraktivierung erfährt.
Bevorzugt kann die Voraktivierung durch Isocyanate, insbesondere Diisocyanat, Triisocyanat; Epoxid, insbesondere Glycerindiglycidether, mit einem geblockten Isocyanat; Epoxysilan erfolgen.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Polyester der Armierung modifiziertes Polyester sein und bestehen aus oder umfassen: semiaromatische (auch aromatisch-aliphatisch genannt) Polyester oder aromatische (auch vollaromatisch genannt) Polyester. Unter semiaromatisch im Sinne der Erfindung wird dabei eine Stoffzusammensetzung verstanden, die sowohl aromatische Zyklen als auch aliphatische Ketten enthält. Hingegen ist mit aromatisch oder vollaromatisch eine Stoffzusammensetzung gemeint, die ausschließlich aromatische Zyklen aufweist.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass das modifizierte Polyester zumindest eine Naphtalengruppe enthält, insbesondere aus einem aromatischen Polyester, der durch Polykondensation von 4- Hydrobenzoesäure und 6-Hydroxy-2-naphthoesäure hergestellt ist, wie Vectran ® und/oder aus Polyethylennaphthalat (PEN) besteht oder Vectran ® und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) umfasst. Dabei kann neben Vectran ® jedes weitere denkbare, gesponnene Garn aus einem flüssigkristallinen Polymer für die Erfindung Verwendung finden.
Vorteilhafterweise kann die Armierung bestehen aus oder umfassen: Garne aus einem zumindest teilweise modifizierten Polyester, Garne aus einem Copolymer oder Hybrid von Polyester mit modifiziertem Polyester, gezwirnte, geflochtene oder ummantelte Garne aus Polyester mit einem Kern oder Anteil aus modifiziertem Polyester. Bevorzugt kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Armierung zumindest eine weitere Komponente aufweist, die besteht aus oder umfasst: Aramid, Polyacrylnitril (PAN), Polyester, Polyamid, Polyetheretherketon (PEEK), Rayon (Viskose), Leinen, Hanf, Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder einem hierfür geeigneten Material.
Gemäß vorteilhaften Aspekten der Erfindung kann die Armierung ausgewählt sein aus: zumindest eine Schicht aus im Wesentlichen quer zu einer Bahnlaufrichtung verlaufende Garne und/oder Bänder, zumindest eine Schicht aus im Wesentlichen in einer Bahnlaufrichtung spiralig verlaufende Garne und/oder Bänder, zumindest eine Lage eines Flächengebildes oder Kombinationen von zwei oder mehreren der vorstehenden Komponenten.
Bevorzugt können die Bänder und/oder das Flächengebilde ausgewählt sein aus zumindest einer der folgenden Strukturen: Gewebe, Gelege, Gestricke, Gewirke, Geflechte, geklöppelte Strukturen.
Die zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material kann aus zumindest einem Polymer bestehen oder zumindest ein Polymer umfassen, insbesondere Polyurethan, Polyureaurethan.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserbahn, insbesondere zur Entwässerung und/oder zum Transport und/oder zur Glättung einer Papier- oder Kartonbahn vorgesehen sein, die wenigstens einen erfindungsgemäßen Pressmantel oder wenigstens ein erfindungsgemäßes Prozessband aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist auch eine Verwendung eines Pressmantels oder Prozessbands gemäß der Erfindung in einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserbahn, insbesondere zur Entwässerung und/oder zum Transport und/oder zur Glättung einer Papier- oder Kartonbahn denkbar. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ohne Einschränkung der Allgemeinheit näher erläutert.
Gegenwärtig sind Pressmäntel und Prozessbänder wie Kalander- oder Transferbänder in verschiedener Hinsicht in ihrem Eigenschaftsprofil, insbesondere in ihrer mechanischen Stabilität beeinträchtigt. Die bekannten Herstellungsprozesse, bei welchen gewöhnlich eine Armierung in Form von zumindest einer Verstärkungslage in ein Polymermaterial eingegossen wird, limitieren den maximal einbringbaren Volumenanteil der Armierung aufgrund der Tatsache, dass das Polymermaterial die zumindest eine Verstärkungslage vollständig und möglichst porenarm durchfließen muss. Die Armierung kann dabei in Form von einzelnen Fäden, Fadenlagen oder einem flächigen Gebilde aus Fäden, Bändchen o.ä. vorliegen. Je nach Anzahl und Dicke der Fäden bzw. je nach Ausprägung des flächigen Gebildes kann dabei eine bessere oder weniger gute Durchdringung mit Polymermaterial erzielt werden, wodurch die spätere mechanische Belastbarkeit des Pressmantels oder Prozessbandes festgelegt ist. Nachdem die mechanische Festigkeit eines Pressmantels oder Prozessbandes zu etwa 90% aus der Armierung resultiert, limitiert dies somit die maximal erreichbare Mantel- oder Bandfestigkeit.
Insbesondere im Bereich von Papieren mit hoher Grammatur und Verpackungspapieren sind die mechanischen Belastungen in einer Schuhpresse sehr hoch, der den Pressschuh umlaufende Pressmantel ist hohen Drücken und Wechselbiegebelastungen ausgesetzt. Für Transferbänder und Kalanderpositionen gelten ähnliche Problematiken. Zwar sind derartige Prozessbänder den oben beschrieben Biegewechselbelastungen und kleinen Radien nicht ausgesetzt, da sie gewöhnlich über Leitwalzen geführt sind, jedoch sind die Bänder aufgrund ihrer Länge schwer und somit durch ihr Eigengewicht eine Belastung für die Armierung. Längung durch Zugspannungen führt zu ähnlichen Problemen wie die oben dargestellten Biegewechselbelastungen und Drücke.
Dazu kommen insbesondere in Schuhpressen punktuelle Spitzenbelastungen, wenn Schmutzansammlungen, sog. Batzen, durch den Pressnip geschleppt werden. Derartige Schmutzansammlungen bestehen beispielsweise aus Klumpen von Fasern aus der Faserbahn, Zuschlagsstoffen und Verschmutzungen aus dem Bereich der Papiermaschine. Die Klumpen können sich beispielsweise an Walzenoberflächen bilden, wo sie anhaften und durch Klebwirkung weiteren Schmutz sammeln. Durch Beschaberung der Walze oder wenn die Schmutzansammlung zu groß wird, findet eine Ablösung der Klumpen statt, welche dann unbeabsichtigt durch die sich bewegende Faserbahn in nachfolgende Maschinensektionen verschleppt werden. Dadurch kann es zu Qualitätseinbußen der Faserbahn, aber auch zu punktuellen Belastungen bei Walzenbezügen und Pressmänteln kommen, die Beschädigungen nach sich ziehen können.
Der Grund hierfür ist darin zu sehen, dass zusätzlich zu der in Breitenrichtung gesehen konstanten Druckbelastung im Pressspalt bei Batzendurchgängen eine punktuelle Belastung auf den Pressmantel einwirkt, die sich in Dickenrichtung gesehen in die Armierung hinein fortsetzt und diese schwächen kann. Die Folge ist eine verstärkte Neigung zu Rissbildungen, die zum Komplettausfall des Pressmantels führen kann.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, einen Pressmantel oder ein Prozessband mit erhöhter mechanischer Festigkeit anzugeben, welche insbesondere bei Pressmänteln die Empfindlichkeit gegen Beschädigung bei Durchgängen von verschleppten Schmutzansammlungen reduziert. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Armierungskomponenten so vor- und/oder aufbereitet sind, dass bei Verarbeitung eine verbesserte Anbindung der Armierung an das elastomere Material des Pressmantels oder Prozessbandes ermöglicht wird. Die Armierung ist dabei ein Flächengebilde wie ein Gewebe, oder auch Garne in einer oder mehreren Lagen, welche insbesondere ein modifiziertes Polyester mit einer Naphtalengruppe enthalten. Die Armierung besteht bevorzugt aus Vectran® oder Polyethylennaphthalat (PEN), aus einer Vectran-Polyester-Mischung, einer PEN-Polyestermischung oder aus gezwirnten oder geflochtenen Polyestergarnen mit Vectran®-Kern, mit PEN-Anteil o.ä. Auch Bandware kann verwendet werden, welche ebenso wie die Flächengebilde in zumindest einer Raumrichtung mit einer wie vorstehend erwähnten Komponente mit Vectran® und/oder PEN versehen sind oder ganz daraus bestehen. Dadurch kann die Beschädigungsempfindlichkeit gegen betriebsbedingte punktuelle mechanische Überlastungen bei Durchgang von Schmutzansammlungen durch den Pressspalt erhöht werden.
Die Vectran® und/oder PEN enthaltende Armierung kann sowohl als vollständiger oder teilweiser Ersatz für eine der bestehenden Armierungen als auch als Zusatz zu den bestehenden Armierungen in beliebiger Position (unterhalb, mittig, oberhalb) dienen.
Auf verschiedenen technischen Gebieten werden bereits Armierungen verwendet, welche Vectran® enthalten. Vectran® ist ein Handelsname der Firma Kuraray und bezeichnet ein Multifilamentgarn, welches aus flüssigen Kristallpolymeren, insbesondere aus kristallinem Polyester gesponnen wird (liquid crystal polymer, LCP). Vectran® besitzt in Spinnenseide ein natürliches, chemisch ähnliches Vorbild, welches ähnliche mechanische Festigkeit aufweist. Vectran® wird gewöhnlich aus dem geschmolzenen Flüssigkeitspolymer Vectra gesponnen und zu einem mehrfaserigen Garn weiterverarbeitet. Chemisch gesehen handelt es sich um ein aromatisches Polyester, welches durch Polykondensation von 4-Hydroxybenzoesäure und 6-Hydroxynaphthalen-2- Carboxylsäure hergestellt wird.
Die Fasern zeichnen sich durch eine hohe thermische Stabilität hohe Reißfestigkeit und Elastizität, geringen Schrumpf und gute chemische Stabilität aus. Sie sind feuchtigkeitsbeständig und generell stabil in aggressiver Umgebung. Meist werden sie in Verbindung mit einer Polyesterhülle um einen Kern aus Vectran® verwendet. Eine Beschichtung mit Polyurethan kann die Abrasionsbeständigkeit verbessern und als Schutz vor Wasser dienen.
Vectran® hat einen Schmelzpunkt von 330 °C, mit steigendem Verlust an Stabilität ab 220 °C. Da es UV-beständig ist, kann es lange für den Außeneinsatz verwendet werden, wenn es regelmäßig kontrolliert wird. Derartige Armierungen sind beispielsweise in der Reifenindustrie z.B. für Fahrradreifen bekannt, wo sie als sog. "Breakers" angewendet werden, um die Empfindlichkeit gegen diverse mechanische Beschädigungen wie Schnitte und Stiche zu reduzieren. Polyethylennaphthalat (PEN) ist ein durch Polykondensation hergestellter thermoplastischer Kunststoff aus der Familie der Polyester.
Die Armierung kann eine oder mehrere Lagen von Fäden aufweisen, welche sich in Maschinenrichtung und/oder in Maschinenquerrichtung erstrecken, und/oder ein Flächengebilde in Form eines Gewebes, Geleges, Gestrickes, Gewirkes, Geflechts oder einer geklöppelten Struktur sein. Es ist zudem möglich, mehrere Lagen der vorstehend genannten Strukturen zu kombinieren, um ein dickeres Band zu bilden. Die einzelnen Strukturen können dabei miteinander verbunden sein, z.B. durch Vernähen, Verkleben, Laminieren u.ä., oder nur aufeinander liegen.
Die Armierung kann in bekannter Weise aus Aramid, Polyacrylnitril (PAN), Polyester, Polyamid, Polyetheretherketon (PEEK), Rayon (Viskose), Leinen oder Hanf, Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder einem hierfür geeigneten Material bestehen. Beliebige Kombinationen von Materialien für die einzelnen Komponenten sind denkbar und möglich, ebenso, wie alle Komponenten aus dem gleichen Material bestehen können.
Die zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material kann aus einem Polymer bestehen oder zumindest eines oder mehrere Polymere enthalten. Insbesondere kann die zumindest eine Schicht aus Polyurethan oder Polyureaurethan bestehen. Polyurethan wird gewöhnlich durch Reaktion eines oder mehrerer Polyole mit einem Isocyanat gewonnen. Polyureaurethan entsteht, wenn Amine und Alkohole zur Vernetzung verwendet werden. Geeignete Rezepturen sind dem Fachmann bekannt, weshalb an dieser Stelle nicht näher auf diese eingegangen werden muss.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend der Herstellungsprozess für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Pressmantel kurz umrissen. Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Pressmantels weist gewöhnlich einen zylindrischen Gießdorn auf, zwischen dessen beiden Stirnseiten mit einem vorgegebenen Abstand von der Oberfläche zumindest erste Garne durch geeignete Haltevorrichtungen zueinander parallel aufgespannt sind. Über eine Leitung wird durch einen Gießdüse Polyurethan zugeführt, während der Gießdorn um eine Mittelachse gedreht wird und die Gießdüse parallel zur Mittelachse an dem Gießdorn entlanggeführt wird, so dass sich durch einen kontinuierlichen Gießvorgang nach und nach ein zylindrischer Mantel ergibt. Dabei durchfließt und umschließt das Gießmaterial die zumindest ersten Garne bis auf den Gießdorn und bildet eine einstückige elastomere Schicht aus.
Dabei werden gleichzeitig zumindest zweite Garne in Form eines einzelnen spiralig verlaufenden Fadens eingewickelt. Dadurch, dass dieser gleichzeitig mit dem Polyurethan aufgebracht wird, ergibt sich eine besonders gute Haftung zwischen der elastomeren Schicht und den Garnen. Erfindungsgemäß werden die oben beschriebenen Armierungskomponenten ganz oder teilweise mit einer Imprägnierung (Dip) versehen, welche Imprägnierung als Haftvermittler zwischen PU und Armierung dient. Die Polyester-Moleküle selbst haben wenig reaktive chemische Gruppen, was die Anbindung der Armierung an die Polymerschicht schwierig und für manche Anwendungen unzureichend erscheinen lässt. Die Schaffung von reaktiven Gruppen ist notwendig, um die Haftung zwischen Polyester und PU Matrix zu verbessern. Zu diesem Zweck können die Polyester-Fäden einerseits mit einer Voraktivierung in Form eines sog. pre-DIP behandelt sein, andererseits mit einer Imprägnierung (Dip) versehen sein.
Der pre-Dip kann Di- und Triisocyanate verwenden, die als Haftvermittler für Fasern wie Polyester oder Aramid dienen, die nur über eine geringe Anzahl reaktiver Gruppen verfügen oder eine geringe Reaktivität besitzen. Wegen der großen Reaktivität müssen isocyanatbeschichtete Fasern rasch weiterverarbeitet werden.
Alternativ kann der pre-Dip aus einem wasserlöslichen Epoxid (z.B. Glycerin- diglycidether) und einem geblockten Isocyanat bestehen. Die Komponenten werden in Form einer Dispersion aufgebracht und bei etwa 220°C zur Reaktion gebracht. Epoxid reagiert dabei mit Polyester-carboxylischen Säuren. Die unreagierten Epoxidgruppen reagieren mit Aminen und Isocyanaten.
Als eigentliche Imprägnierung kann beispielsweise ein Resorcin-Formaldehyd-Latex- Dip vorgesehen sein. Resolen enthalten mehr Methylolgruppen (CH2OH), was zu einer höheren Haftung zwischen den Garnen oder Flächengebilden der Armierung und dem Polymer führt. Eine Zugabe des pre-Dips in den Resorcin-Formaldehyd- Latex-Dip ist möglich. Bei Resorcin-Formaldehyd-Latex-Dips entsteht die Haftung durch direkte Vernetzung von Doppelbindungen, Hydroxylgruppen, usw. mit der Matrix des Polymers und im Wesentlichen mit den Schwefelbestandteilen. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Resorcinol-Formaldehyd- Polyurethan-Dips. Er wird in Form einer wässrigen Lösung mit einem Feststoffgehalt von 10 - 15 % vorbereitet. Der Haftvermittler basiert auf Resorcinol-Formaldehyd- Harz. Als Polymer wird Polyurethan eingesetzt, z.B. Impranil.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform angegeben. Die bevorzugte Ausführungsform schränkt die Erfindung nicht ein. Diese ist auch für andere Polymersysteme und andere Ausführungen der Armierung geeignet.
Reaktivhärtendes Polyurethansystem:
Komponente 1 : Vorpolymerisat bestehend aus MDI und PTMEG 2000 mit einem NCO Gehalt von 5-15%
Komponente 2: Härtermischung bestehend aus PTMEG 2000 und MCDEA
Gemischt mit einem molaren XH/NCO Verhältnis von 0,90 - 1 ,1 .
Verarbeitungstemperatur für beide Komponenten 50°C
Als Dip wurde ein Resorcin-Formaldehyd-Latex-Dip verwendet.
Es wurde eine signifikant bessere chemische Anhaftung beobachtet, welche insbesondere unter dynamischer Belastung eine verbesserte Haltbarkeit und höhere Belastbarkeit des Pressmantels zur Folge hatte. Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Insbesondere sind alle Merkmale der Erfindung kombinierbar.

Claims

Patentansprüche
1 . Pressmantel oder Prozessband für eine Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserbahn, insbesondere zur Entwässerung und/oder zum Transport und/oder zur Glättung einer Papier- oder Kartonbahn, umfassend zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material und eine Armierung, welche in die zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material eingebettet ist, wobei die Armierung zumindest teilweise aus einem Polyester besteht und/oder zumindest eine Komponente aufweist, die ein Polyester umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyester mit einer Imprägnierung und/oder Voraktivierung versehen ist, durch welche eine chemische Verbindung zwischen der Armierung und dem elastomeren Material der zumindest einen Schicht erzeugt wird.
2. Pressmantel oder Prozessband nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung ausgewählt ist aus: Isocyanate, insbesondere Diisocyanat, Triisocyanat; Epoxid, insbesondere Glycerindiglycidether, mit einem geblockten Isocyanat; Resorcin-Formaldehyd-Latex; Resorcinol-Formaldehyd- Polyurethan.
3. Pressmantel oder Prozessband nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorsehen einer Voraktivierung das Polyester der Armierung vor der Behandlung mit der Imprägnierung die Voraktivierung erfährt.
4. Pressmantel oder Prozessband nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Voraktivierung durch Isocyanate, insbesondere
Diisocyanat, Triisocyanat; Epoxid, insbesondere Glycerindiglycidether, mit einem geblockten Isocyanat; Epoxysilan erfolgt.
5. Pressmantel oder Prozessband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyester der Armierung modifiziertes Polyester ist und besteht aus oder umfasst: semiaromatische Polyester oder aromatische Polyester.
6. Pressmantel oder Prozessband nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das modifizierte Polyester zumindest eine Naphtalengruppe enthält, insbesondere aus aromatischen Polyester, der durch Polykondensation von 4- Hydrobenzoesäure und 6-Hydroxy-2-naphthoesäure hergestellt ist, wie Vectran ® und/oder aus Polyethylennaphthalat (PEN) besteht oder wenigstens eines dieser Stoffe umfasst.
7. Pressmantel oder Prozessband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung besteht aus oder umfasst: Garne aus einem zumindest teilweise modifizierten Polyester, Garne aus einem Copolymer oder Hybrid von Polyester mit modifiziertem Polyester, gezwirnte, geflochtene oder ummantelte Garne aus Polyester mit einem Kern oder Anteil aus modifiziertem Polyester oder daraus hergestellte Bänder.
8. Pressmantel oder Prozessband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung zumindest eine weitere Komponente aufweist, die besteht aus oder umfasst: Aramid, Polyacrylnitril (PAN), Polyester, Polyamid, Polyetheretherketon (PEEK), Rayon (Viskose), Leinen oder Hanf, Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT) oder einem hierfür geeigneten Material.
9. Pressmantel oder Prozessband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung ausgewählt ist aus: zumindest eine Schicht aus im Wesentlichen quer zu einer Bahnlaufrichtung verlaufende Garne und/oder Bänder, zumindest eine Schicht aus im Wesentlichen in einer Bahnlaufrichtung spiralig verlaufende Garne und/oder Bänder, zumindest eine Lage eines Flächengebildes oder Kombinationen von zwei oder mehreren der vorstehenden Komponenten.
10. Pressmantel oder Prozessband nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder und/oder das Flächengebilde ausgewählt ist aus zumindest einer der folgenden Strukturen: Gewebe, Gelege, Gestricke, Gewirke, Geflechte, geklöppelte Strukturen.
1 1 . Pressmantel oder Prozessband nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schicht aus einem elastomeren Material aus zumindest einem Polymer besteht oder zumindest ein Polymer umfasst, insbesondere Polyurethan, Polyureaurethan.
12. Verwendung eines Pressmantels oder Prozessbands gemäß einem der
vorstehenden Ansprüche in einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserbahn, insbesondere zur Entwässerung und/oder zum Transport und/oder zur Glättung einer Papier- oder Kartonbahn.
13. Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserbahn,
insbesondere zur Entwässerung und/oder zum Transport und/oder zur Glättung einer Papier- oder Kartonbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine wenigstens einen Pressmantel oder ein Prozessband nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 umfasst.
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