專利名稱：靴形壓帶的制作方法
靴形壓帶
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地涉及用于造紙工藝不同階段的壓帶。更特別地，本發(fā)明涉及在紙板、 紙張和紙漿機(jī)中的壓制段的靴形壓機(jī)中以及制造某類紙張時造紙砑光機(jī)的靴形壓機(jī)中使用的靴形壓帶。靴形壓機(jī)通常用于紙漿、紙板和紙張機(jī)以使纖維網(wǎng)脫水。通過旋轉(zhuǎn)的壓輥將在這種靴形壓機(jī)中高速運(yùn)行的濕纖維網(wǎng)的一面壓榨，同時通過由具有彈性彈性體的環(huán)帶所包圍的固定壓力靴壓榨該纖維網(wǎng)的另一面。該帶以與纖維網(wǎng)近似相同的速率在壓輥和壓力靴之間運(yùn)行。壓氈之上的纖維網(wǎng)通過靴形壓機(jī)驅(qū)動，壓帶的外表面與壓氈直接接觸且壓帶的內(nèi)表面相對于壓力靴滑動。典型地在該帶與壓力靴之間提供潤滑油，以確保該帶的自由運(yùn)動?，F(xiàn)有技術(shù)的壓帶典型地含有彈性體材料如聚氨酯或橡膠，以及在該帶內(nèi)部由紗線制成的支撐結(jié)構(gòu)。靴形壓機(jī)的一個例子公開在FI20040166。通常來說，在纖維網(wǎng)以高速率通過靴形壓機(jī)運(yùn)行時，靴形壓帶在壓輥和壓力靴之間經(jīng)受循環(huán)的高彎曲力和壓力。隨著時間的推移，這些應(yīng)力會在使用期間使壓帶材料產(chǎn)生裂紋，最終使壓帶損壞而不能使用。通常趨勢是提高造紙機(jī)中的織物速率以改進(jìn)制造效率。 由于采用更高速率來針對與先前相同的干物質(zhì)含量，必須提高壓力。由此壓榨步驟中使用的靴形壓帶也經(jīng)受越來越高的負(fù)荷，由此要求壓帶具有多種性能以確保高性能。隨著造紙機(jī)中織物速率增加，該帶由于一方面增加的速率以及另一方面潤滑油的升溫而經(jīng)受越來越高的熱負(fù)荷?？紤]到該帶的使用壽命，該帶的良好耐熱性也是基本方面。紙張、紙板和紙漿機(jī)中靴形壓機(jī)的操作溫度通常低于70°C。最近已發(fā)現(xiàn)，通過提高靴形壓機(jī)的溫度，也可以提高制造效率，更高的纖維網(wǎng)溫度可以能實(shí)現(xiàn)更好的干物質(zhì)含量， 因?yàn)樗扯冉档颓宜行У仉x開。例如，可以通過蒸汽、熱輥或者通過升高物質(zhì)溫度來加熱纖維網(wǎng)。在公知的脈沖干燥技術(shù)中，將溫度升高到高到200°C以上。另外在公知的靴形砑光機(jī)中，熱輥溫度可以200°C以上。相同因素從外側(cè)升高靴形壓帶的溫度。提高壓力負(fù)荷改進(jìn)了干物質(zhì)。但是同時摩擦產(chǎn)生的熱量將潤滑該靴形壓帶的油加熱并在該靴形壓帶內(nèi)部升高溫度。這些因素一起增加了對于靴形壓氈指出的耐熱性要求。由普通聚氨酯制成的靴形壓帶良好地抵抗低于70°C的溫度。但是，在更高溫度下聚氨酯的機(jī)械和動力學(xué)特性，以及相應(yīng)地靴形壓帶的這些性能明顯惡化。聚氨酯在高溫下軟化且該帶的磨損增加。由于軟化該帶凹槽變得扁平，且不能恢復(fù)到它們原始形狀，這樣由于凹槽不再能夠吸收足夠的水而使損害脫水。在高溫下，且特別是在造紙化學(xué)品殘留物的存在下，在聚氨酯中開始發(fā)生熱和化學(xué)氧化反應(yīng)。由此，聚合物鏈斷裂，這樣反過來使聚氨酯性能惡化。這點(diǎn)隨后顯示為帶磨損和抗破裂性削弱。使用時，靴形壓帶處于恒定動態(tài)壓榨和拉伸負(fù)荷下。這就是為什么重要的是其動態(tài)性能在這些溫度范圍下保持良好的原因所在。現(xiàn)有技術(shù)中大量地描述了適用于靴形壓機(jī)的帶。例如，EP 1338696A1公開了適用于造紙工藝中壓榨步驟的帶，如靴形壓帶，該帶包括嵌入聚氨酯層內(nèi)的增強(qiáng)基材。與支撐纖維網(wǎng)的壓氈直接接觸的、該帶的外周表面是由尿烷預(yù)聚物和作為硬化劑的二甲基硫代甲苯
3二胺(DMTDA)形成的。該帶目的在于減少或減緩任何裂紋，其通常特別是在帶的外表面上發(fā)生，以及防止氧化劑和聚氨酯層之間的分層。EP 877118 A2公開了具有基礎(chǔ)層以及在其兩側(cè)上的樹脂層的靴形壓帶。該樹脂是由甲亞苯基二異氰酸酯聚醚型聚氨酯聚合物制成的，使用4，4’ -亞甲基雙(2-氯苯胺) (M0CA/MB0CA)作為擴(kuò)鏈劑。提及該帶提供了所需的耐磨性、撓曲疲勞強(qiáng)度和裂紋抑制。WO 2005/090429 Al公開了適用于靴形壓機(jī)的帶，該帶包括基于尿烷、含有納米顆粒的涂層。在涂層中添加納米顆粒的目的在于，例如，改進(jìn)該帶抗撓曲疲勞性和抗裂紋擴(kuò)散性，且提供該帶硬度和磨損特性。EP 0939162 A2公開了包括兩個由甲亞苯基二異氰酸酯聚醚型聚氨酯聚合物制成的樹脂層的靴形壓帶，其中使用3，3’_ 二氯-4，4’_ 二氨基二苯基甲烷(M0CA/MB0CA)作為增強(qiáng)基材。目的在于獲得同時在機(jī)械方面和橫跨機(jī)器方面上的強(qiáng)度的帶，以及防止樹脂從帶中分層。上述靴形壓帶存在的問題是，它們的耐熱性在紙板、紙張、和紙漿機(jī)中為了最大化制造效率而越來越優(yōu)選的生產(chǎn)速率下并不足夠。EP 1136618 A2中公開的方案是，鑒于壓帶操作期間溫度升高而使用絕緣填料劑。 同樣，DE 19702138 Al提出，通過在彈性體基質(zhì)中使用導(dǎo)熱填料顆粒來改進(jìn)壓帶的耐熱性。 在DE 19651557 Al中在壓帶上提供了保護(hù)在下面的彈性體免受化學(xué)品和熱量影響的涂層。但是，上述基于使用填料劑或涂層的這類方案，可能在帶中產(chǎn)生其它問題。聚合物材料可能變脆，或者由于填料劑而與增強(qiáng)基材分層。特別是長時間使用時，在涂層與帶材料的粘合力方面也可能產(chǎn)生問題。由此期望，以仍更簡單的方式，獲得具有良好耐熱性且不存在現(xiàn)有技術(shù)問題，且在更寬的操作溫度范圍下和特別是更高溫度下保持它們的良好動力學(xué)和機(jī)械性能的靴形壓
市ο發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供滿足現(xiàn)代紙板、紙張和紙漿機(jī)設(shè)定的關(guān)于良好耐熱性的特別要求的靴形壓帶。這通過具有獨(dú)立權(quán)利要求中所述特征的靴形壓帶得以實(shí)現(xiàn)。令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，在用于靴形壓帶的聚氨酯制備中使用特定類型的原材料，即特定異氰酸酯單體和特定擴(kuò)鏈劑，能改進(jìn)該帶的耐熱性。該帶耐熱性改進(jìn)的一種標(biāo)志是，其保持其抗斷裂性。同時，特定原材料也改進(jìn)了聚氨酯帶的其它特性，如耐磨性和壓縮回彈性。本發(fā)明靴形壓帶的一種優(yōu)點(diǎn)在于，良好耐熱性根本上延長了帶的使用壽命。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了新的靴形壓帶，其包括由含異氰酸酯基團(tuán)的尿烷預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑共混物制得的聚氨酯聚合物，該尿烷預(yù)聚物是用1，4_亞苯基二異氰酸酯(PPDI)制備，且該擴(kuò)鏈劑共混物包括甲基-雙(3-氯-2，6- 二乙基苯胺)(MCDEA)。MCDEA在本領(lǐng)域也公知為4， 4，-亞甲基-雙(3-氯-2，6-二乙基苯胺)。本發(fā)明靴形壓帶中使用的聚氨酯聚合物以本身已知的方式來制備。該聚氨酯可以是可傾倒的或是可擠出的，且其可以采用本領(lǐng)域中已知的預(yù)聚技術(shù)來制備，此時該預(yù)聚可以部分地(公知為半預(yù)聚物技術(shù))或是完全地(公知為全預(yù)聚物技術(shù))進(jìn)行。本發(fā)明中， 通過將尿烷預(yù)聚物胺基團(tuán)(NH2-)(在其末端具有異氰酸酯基團(tuán))與擴(kuò)鏈劑混和來制備聚氨酯。該擴(kuò)鏈劑通過將長的預(yù)聚物鏈一起結(jié)合而使預(yù)聚物鏈擴(kuò)大，由此形成尿烷或尿鍵，并獲得現(xiàn)象聚氨酯結(jié)構(gòu)，其可以進(jìn)一步反應(yīng)以形成具有縮二尿、尿基甲酸酯和氫鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的上下文中，尿烷聚合物表示由所述1，4_亞苯基二異氰酸酯(PPDI)和多元醇之間的反應(yīng)形成的產(chǎn)物。聚氨酯制備中使用PPDI是眾所周知的。依據(jù)研究，PPDI可以用于制備其中游離異氰酸酯(NCO)基團(tuán)比例小于之前的預(yù)聚物。使用含有更少游離NCO基團(tuán)的預(yù)聚物能夠減少暴露于惰性、即游離異氰酸酯單體產(chǎn)生的揮發(fā)性和有毒氣體。已發(fā)現(xiàn)，由PPDI制得的聚氨酯相比由2，2，_ 二苯基甲烷-二異氰酸酯(MDI)制得的聚氨酯具有更好特性。依據(jù)研究，更好的性能是因?yàn)镻PDI的平面結(jié)構(gòu)(Yang等，Polymer 44 (2003), H 3251-3258頁)。PPDI和MDI的空間結(jié)構(gòu)如下所示。由于PPDI單體的對稱結(jié)構(gòu)，在聚氨酯彈性體中觀察到形成了由硬和軟塊構(gòu)成的線性且牢固的多相結(jié)構(gòu)。硬和軟塊之間的相分離認(rèn)為是PPDI聚氨酯彈性體優(yōu)異性能、且特別是動態(tài)性能改進(jìn)的最重要原因。為了制備本發(fā)明中的尿烷預(yù)聚物，將PPDI與多元醇反應(yīng)。該多元醇可以是聚氨酯制備中通常使用的任意多元醇。由此該多元醇可以是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚碳酸酯多元醇、聚碳酸酯多元醇或聚己內(nèi)酰胺多元醇。聚醚多元醇包括、但不限于聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)、聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇(PEG)、聚六亞甲基醚二醇；聚酯多元醇包括單乙二醇的聚己二酸酯和聚己內(nèi)酯；聚醚碳酸酯多元醇可以是例如形式H[O-(CH2)6] n-0-C0-0-[ (CH2) 6-0]n-(CH2)6-O-CO-O——OH的，但是它們并不限定于此；聚碳酸酯多元醇可以是例如形式HO-[ (CH2)6-0-C0-0]n-(CH2)6-OH的，但是它們并不限定于此。依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，采用PTMEG作為多元醇來制備尿烷預(yù)聚物。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，采用聚醚碳酸酯多元醇作為多元醇。依據(jù)本發(fā)明，通過將在末端具有異氰酸酯基團(tuán)的尿烷聚合物與包括含有胺基團(tuán)的甲基-雙(3-氯-2，6-二乙基-苯胺)(MCDEA)的擴(kuò)鏈劑共混物混和，制備聚氨酯聚合物， 由此獲得具有尿和尿烷鍵的長聚氨酯鏈。依據(jù)本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)，在聚氨酯制備中除了對稱的PPDI之外還使用包括對稱的 MCDEA的擴(kuò)鏈劑共混物時，提供了由這種具有優(yōu)異耐熱性品質(zhì)的聚氨酯制得的靴形壓帶。下式中可以看出MCDEA的對稱結(jié)構(gòu)。并不受限于任意特定理論，可以推斷，選擇所述對稱的原材料導(dǎo)致具有優(yōu)選、極佳的硬和軟相的組織化相結(jié)構(gòu)的聚氨酯彈性體，其賦予了該材料特別好的耐熱性。下面的結(jié)果令人吃驚地顯示，隨時間推移，熱量并不會削弱材料的強(qiáng)度，甚
5至有所改進(jìn)。這意味著材料中存在由熱量沖擊造成的不斷提高的組織結(jié)構(gòu)的趨勢。
權(quán)利要求
1.一種靴形壓帶，其包括由含異氰酸酯基團(tuán)的尿烷預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑共混物制得的聚氨酯聚合物，該尿烷預(yù)聚物是用1，4-亞苯基二異氰酸酯(PPDI)制備，且該擴(kuò)鏈劑共混物包括甲基-雙(3-氯-2，6- 二乙基-苯胺)(MCDEA)。
2.權(quán)利要求1的靴形壓帶，其中該擴(kuò)鏈劑包括至少IOwt^的MCDEA。
3.權(quán)利要求1的靴形壓帶，其中該擴(kuò)鏈劑包括25wt%以上的MCDEA。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的靴形壓帶，其中該尿烷預(yù)聚物由1，4_亞苯基二異氰酸酯和聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)制得。
5.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的靴形壓帶，其中該尿烷預(yù)聚物由1，4_亞苯基二異氰酸酯和聚醚碳酸酯多元醇制得。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括由含異氰酸酯基團(tuán)的尿烷預(yù)聚物和擴(kuò)鏈劑共混物制得的聚氨酯聚合物的靴形壓帶，該尿烷預(yù)聚物使用1，4-亞苯基二異氰酸酯(PPDI)制備且該擴(kuò)鏈劑共混物包括甲基-雙(3-氯-2，6-二乙基-苯胺)(MCDEA)。
文檔編號C08G18/10GK102264786SQ200980149480
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者M·奧亞寧, S·哈格福斯, V-M·里希爾加 申請人:美卓纖維股份有限公司