專利名稱：用于造紙機的帶及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于造紙機的帶(以下也稱為“帶”)。
下面通過

圖1、2和3來說明使用這些帶的典型的造紙機的結構。
圖1和圖2示出用于壓榨部的裝置，而圖3示出用于壓光部的裝置。
圖1和圖2的裝置為一種瓦形壓榨裝置。這種瓦形壓榨裝置具有一壓榨部，包括壓輥PR和瓦形件PS。在該壓榨部中設有一濕紙幅WW、一對將濕紙幅WW夾在中間的毛毯PF、PF、以及帶BS，通過旋轉壓輥PR，使?jié)窦埛鵚W、毛毯PF、PF、及帶BS通過壓榨部。
上面所述圖中箭頭MD表示壓輥PR的旋轉方向。
該瓦形壓榨裝置大致可分為兩種類型圖1所示的用于較長的帶BS的瓦形壓榨裝置和圖2所示的用于較短的帶BS的瓦形壓榨裝置。
迄今為止，就這樣的瓦形壓榨裝置和帶而言，已經有相當多的專利申請。
此外，近年來已研制出一種圖中未示出的造紙機，其中濕紙幅在每個工序中都是用帶形體支撐的。這種造紙機就是本領域技術人員所熟知的不采用開式牽引的閉式牽引造紙機。作為用于這種閉式牽引造紙機的壓榨部的帶的傳送帶也已研究開發(fā)出。這種傳送帶的典型例子公開于美國專利第5298124號中。
在圖3所示的壓光部裝置的情形中，壓光帶BC和作為紙材的毛面紙RW夾于由壓光輥CR和瓦形件PS構成的壓榨部中。帶BC和毛面紙RW隨著壓光輥CR的旋轉通過壓榨部。
用于這種壓光部的帶BC公開于美國專利第5836242號中。
由于這些帶具有適用于所用部件的特征結構，所以一種帶的結構不一定能簡單地應用于其它帶的結構。
然而，這些帶具有共同的基本結構，其中包括從整體上提供帶的強度的基體和固定到基體上的聚氨基甲酸酯。
因此，當制作這些帶時，都要通過將液體聚氨基甲酸酯涂布到基體上的工序。
通常，從異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物與含有亞甲基雙鄰氯苯胺(3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯甲烷)(以下稱為“MBOCA”)的固化劑的反應中獲得的物質用作這種聚氨基甲酸酯。
然而，MBOCA在室溫下為固體，其熔點不低于98℃。
因而，首先需要將MBOCA熔化以獲得聚氨基甲酸酯，而這一過程既費時又提高了制造成本。
另一方面，當熔化的MBOCA與氨基甲酸乙酯預聚物混合時，氨基甲酸乙酯預聚物也需要加熱到大約70至80℃，以防止由于MBOCA的溫度的下降而引起的MBOCA的凝固和析出。
因此，由于需要在接近80℃的溫度下進行液體混合操作，工作的危險性很大。
此外，由于是在高溫下混合，氨基甲酸乙酯預聚物與MBOCA的反應很快，并在初期階段即產生固化，不允許有更多的時間來進行操作。
本發(fā)明通過一種包括基體和聚氨基甲酸酯的用于造紙機的帶解決了上述的問題，其中聚氨基甲酸酯包括異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物和包含二甲基硫代甲苯雙胺的固化劑。
在所述的聚氨基甲酸酯中，所述固化劑的活性氫基團與所述氨基甲酸乙酯預聚物的異氰酸根基團的較佳的當量比在0.9至1.10的范圍內。
根據(jù)本發(fā)明制造包括基體和聚氨基甲酸脂的用于造紙機的帶的方法，包括如下步驟制造基體，將異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物與含有二甲基硫代甲苯雙胺的固化劑混合，以獲得液體的聚氨基甲酸脂，將所述液體聚氨基甲酸脂涂布到所述基體上，并使其固化。
在所述的聚氨基甲酸酯中，所述固化劑的活性氫基團與所述氨基甲酸乙酯預聚物的異氰酸根基團的較佳的當量比在0.9至1.10的范圍內。
此外，最好是，在將所述氨基甲酸乙脂與固化劑混合后，讓兩者在10至60℃的溫度下至少反應不少于30分鐘，然后，在所述液體聚氨基甲酸脂的固化工序中讓它們在100至150℃的溫度下起反應。
圖2為適用于較短的帶的瓦形壓榨裝置的示意圖。
圖3為通常的造紙機的軟壓光裝置的示意圖。
圖4為在用于造紙機的帶的橫向上截取的橫截面圖。
圖5為在用于造紙機壓榨部的帶的橫向上截取的橫截面圖。
圖6為在用于造紙機壓榨部的帶的橫向上截取的橫截面圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明的二甲基硫代甲苯雙胺的一種化學分子式。
圖8為根據(jù)本發(fā)明的二甲基硫代甲苯雙胺的一種化學分子式。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的帶的具體例子的結構說明圖。
圖10為用于本發(fā)明帶的試驗1的裝置示意圖。
圖11為用于本發(fā)明帶的試驗2的裝置示意圖。
圖12為根據(jù)本發(fā)明帶的試驗結果圖表。
圖13為根據(jù)本發(fā)明帶的試驗結果圖表。
在圖4中，環(huán)狀帶10包括基體30和聚氨基甲酸酯20，具有與濕紙幅或紙材接觸的外表面11，和與造紙機(例如瓦形件等)接觸的內表面12。
基體30具有提供帶10的強度的構造。圖中示出了由縱向與橫向的紗線材織成的底布。然而，基體30也可以有各種提供帶10的強度的構造，例如，非編織的縱向與橫向交疊的紗線材料，或者是薄膜、編織物，或者是由小寬度帶形體螺旋纏繞制成的大寬度帶形體。
聚氨基甲酸酯處于基體30內和基體30的兩側。所述外表面11和內表面12包括聚氨基甲酸酯21和22。
為了制造帶，需制備基體30和液體聚氨基甲酸酯，將液體聚氨基甲酸酯涂布到基體30上并使之固化。在將液體聚氨基甲酸酯涂布到基體30上并使之固化的工序中，可以采用常規(guī)的工藝。
例如，在用液體聚氨基甲酸酯浸漬基體的外側并使之固化達到需要的高度后，將基體的內外側翻轉，用液體聚氨基甲酸酯浸漬基體通過翻轉變成外側而且其上未形成聚氨基甲酸酯的一側，并使之固化達到需要的高度，即制成帶。
這種制造方法常用于制造圖1所示的較長的帶。
另一方面，對于圖2所示的較短的帶的情形，難以翻轉基體30。因此，在這種情況下可以選擇的制造方法中，是在圓筒心軸中將聚氨基甲酸酯涂布于基體30的兩邊，而不翻轉基體30。
具體地說，將液體聚氨基甲酸酯涂到心軸上，并使之固化。將基體30置于此聚氨基甲酸酯上。將液體聚氨基甲酸酯涂于基體30的上表面。這部分液體聚氨基甲酸酯穿過基體30并到達在前一個步驟中已固化的聚氨基甲酸酯。這部分液體聚氨基甲酸酯浸透基體30，在基體30上積聚，并固化。
另一方面，可采用另一種使用心軸的制造方法。也即，將基體置于心軸的外表面上，兩者間有間隔，然后將液體聚氨基甲酸酯浸漬到基體30的上表面上，從而制成帶。在這種情況下，內外表面包含有聚氨基甲酸酯的帶可以通過重復用液體聚氨基甲酸酯浸漬心軸的外表面、基體30和基體30的上表面并使之固化的方法來制成。
就此而言，根據(jù)本發(fā)明的帶可以具有圖5和圖6所示的構造。圖5和圖6示出用于造紙機的壓榨部的瓦形壓榨帶的特有結構。圖5示出了在外表面11上具有保水部40暫時保持來自濕紙幅的水分的例子。這種保水部40包括形成外表面11的聚氨基甲酸酯21的表面上的溝槽或盲孔。
此外，圖6示出了另一例子，其中外表面11包括外露的基體30，而內表面包括聚氨基甲酸酯。
此處，本發(fā)明的特征在于使用了包含二甲基硫代甲苯雙胺的固化劑(以下稱為“DMTDA”)。
由于DMTDA在室溫下為液體，因此不需要象通常使用的MBOCA那樣加熱和熔化。從而，通過使用這種DMTDA，制造帶的時間和成本可以大幅降低，這是因為省略了在使用MBOCA時所需要的熔化固化劑的步驟。此外，由于氨基甲酸乙酯預聚物與DMTDA可以在室溫下混合來制成聚氨基甲酸酯，工作的危險性極大地減少，且由于在使用DMTDA時比使用MBOCA的情況下出現(xiàn)固化的時間要晚，從而允許有更多的時間來進行操作。
此處，DMTDA為圖7中所示的3，5-二甲基硫代-2，4-甲苯二胺或圖8中所示的3.5-二甲基硫代-2.6-甲苯二胺。在這種情況下，可以使用圖7和圖8中所示的一種或兩種或更多種成分的混合物。
另一方面，用于本發(fā)明的固化劑只需包含DMTDA。也即，可以把使用聚丁二醇和聚丙二醇等的多元醇固化劑，或者使用氫醌二醚等的芳香二醇固化劑，或者使用亞丙基雙(4-氨基苯甲酸酯)和二乙基甲苯二胺等的芳族二胺固化劑作為與DMTDA混合的材料來使用。
就此而言，最好是，在固化劑中DMTDA的含量不低于固化劑的活性氫(H)的重量的50％。
異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物是從多元醇與亞苯基異氰酸酯衍生物的反應中獲得的。
在這種情況下，聚醚型多元醇和聚酯型多元醇都可用作多元醇。
具體地說，聚乙二醇、聚丙二醇、和聚丁二醇等可以用作聚醚型多元醇。另一方面，聚己酸內酯、聚碳酸酯、聚己二酸亞乙基酯、聚己二酸丁二酯和聚己二酸己二酯等可以用作聚酯型多元醇。
此處，可以僅使用其中的一種、或其中的兩種或兩種以上的混合或聚合、或變性的一種。
此外，甲苯二異氰酸酯(以下稱為“TDI”)、二苯甲烷二異氰酸酯、間二甲苯二異氰酸酯和萘二異氰酸酯等可以用作亞苯基異氰酸酯的衍生物?？梢允褂靡环N或兩種或更多種的這些衍生物。
如上所述，通過使用含有DMTDA的固化劑，本發(fā)明能夠以比現(xiàn)有技術更短的時間、更低的成本、更簡易的方法制造出帶。
下面，將根據(jù)圖9-13說明用于造紙機的帶的固化劑的優(yōu)選結構。
首先，本發(fā)明的發(fā)明人通過改變固化劑的活性氫基團(H)與氨基甲酸乙酯預聚物的異氰酸根基團(NCO)的當量比(H/NCO)進行了試驗。
準備用于試驗的試樣的基本結構將根據(jù)圖9進行說明。首先，準備好環(huán)狀的縱向紗線材料的三層織物作為基體30?？v向紗線材料31、32、和33組成織物。直徑為0.35mm的聚酯單纖作為外層紗線材料31和中間層紗線材料32。直徑為0.35mm的尼龍單纖用作內層紗線材料33。
這些縱向紗線材料31、32、和33按32線/5cm的密度編織起來。
就此而言，除了形成這些織物的基礎的紗線材料31、32、和33之外，具有3000d細度的聚酯復纖34用作縱向紗線材料。由于這種紗線材料34是復纖，在基體30內部制成平面。因此，在下面的工序中用液體聚氨基甲酸酯浸漬基體30時，相對于基體30固定液體聚氨基甲酸酯的浸漬位置是可能的。在這方面，復纖紗線材料34在這種基體30中的作用對于本領域技術人員來說是已知的。
這種復纖紗線材料34也是以32線/5cm的密度編織的。
直徑為0.40mm的聚酯單纖被用作基體30的橫向紗線材料35和36。這些橫向紗線材料35和36是以96線/5cm的密度編織的。
以這種方式制成的環(huán)狀基體，以預定的張力橫跨于兩個輥子之間并且繃緊。此處，這種輥子是可旋轉的，而基體30按輥子的旋轉方向前進。
液體聚氨基甲酸酯被涂在基體30上并固化，于是聚氨基甲酸酯20在整個基體30上形成，通過切割其一部分得到試樣。
具體地說，這種工序如下步驟1用武田(Takeda)化學工業(yè)有限公司的Takenate L2390(商品名)與Takenate L2395(商品名)以20∶80的比例制備成混合物，作為TDI封端的氨基甲酸乙酯預聚物?；旌衔锏腘CO含量為5.69％。
步驟2雅寶(Albemarle)公司的ETHACURE 300(品牌名)制備成含DMTDA的固化劑。這種ETHACURE 300是混合比為80∶20的3，5-二甲基硫代-2，4-甲苯二胺與3.5-二甲基硫代-2.6-甲苯二胺的混合物。
步驟3將步驟2中的固化劑與步驟1中的預聚物以0.97的當量比(H/NCO)混合，得到液體聚氨基甲酸酯。
步驟4將步驟3的液體聚氨基甲酸酯涂布于基體30上，使其浸漬到多纖紗線材料34中。在固化劑和預聚物在固化設備中在20℃的溫度下反應1小時后，用加熱機在100℃下將它們加熱3小時，并固化。
步驟5聚氨基甲酸酯固化之后，將表面磨光，其厚度變成3.4mm，并且將基體30的內外側翻轉。
步驟6將步驟1中的氨基甲酸乙酯預聚物與步驟2中的固化劑混合起來。此處，通過改變這種固化劑與氨基甲酸乙酯預聚物的當量比(H/NCO)，得到圖12中的試樣1-10。
步驟7步驟6中的液體聚氨基甲酸酯被涂到在步驟5中得到的基體上，并浸漬。至此，在步驟4中浸入基體30并固化的聚氨基甲酸酯與此時涂布的液體聚氨基甲酸酯在基體30內完全粘結在一起。在液體聚氨基甲酸酯被層疊在一起而液體聚氨基甲酸酯中的固化劑與預聚物在20℃的溫度下反應1小時后，用加熱機將它們在140℃的溫度下加熱6小時使之固化。
步驟8在固化后，將外表面磨光，使其厚度一律變成5.2mm。
步驟9在外表面上形成寬度為1.0mm、深度為1.0mm、間距為3.175mm的溝槽。
試樣是通過上述步驟得到的。
下面描述的試驗是在試樣上進行的。這些試驗是在上述的步驟6-9中獲得的聚氨基甲酸酯的表面上進行的。該聚氨基甲酸酯表面以下將被稱為“評價表面”。
下面的試驗將在通過上述步驟獲得的試樣的評價表面上進行。
試驗1裂縫試驗試驗2磨損試驗試驗3永久變形試驗用于試驗1的裝置如圖10所示。在該裝置中，試件13的兩端被夾鉗CH和CH夾持，而且夾鉗CH和CH在寬度方向上可以以互鎖的方式前后移動。
此時，施加在試件13上的張力為3kg/cm，而前后移動速度為40cm/s。
試件13是通過旋轉輥RR1和壓榨瓦形件PS加壓的。就此而言，壓榨瓦形件PS在旋轉輥RR的方向上移動，因此試件13受到擠壓，此時該壓力為36kg/cm2。
測定試件在出現(xiàn)裂縫之前在該裝置中前后移動的次數(shù)。
此時，試件的評價表面在旋轉輥RR1上。
用于試驗2的裝置如圖11所示。該裝置包括一端上的樞軸部PP；另一端上的壓板PB，試件13附著在壓板PB下面；以及位置與試件13相對應的旋轉輥RR2。此時，摩擦單元RU是在旋轉輥RR2的外表面上提供的。
試驗在以下條件下進行裝置在6kg/cm的壓力下以100米/分鐘的旋轉輥RR2的轉速被驅動10分鐘。
試件13設于壓板上，試件13的評價表面與摩擦單元RU相接觸。
試驗3在以下條件下進行。
試件的評價表面在80kg/cm2的壓力和70℃的溫度下被加壓22小時。測量出自解除壓力起30分鐘之后的厚度。通過將試驗前后的厚度差除以試驗前的厚度并乘以100，得到永久變形(％)的程度。
對試樣1-10進行試驗1-3的結果如圖12所示，下面所揭示的事實基于這些結果。
在H/NCO小于0.90時，在前期階段即出現(xiàn)裂縫，難以被用作用于造紙機的帶。
在H/NCO處于0.90與1.00(不包括1.00)之間時，發(fā)現(xiàn)就帶而言它們具有很好的均衡性。尤其是，當H/NCO處于此范圍的聚氨基甲酸酯被用于帶10具有保水部40的一側(如圖5所示)時，試驗2(磨損量)與試驗3(厚度的減少率)的結果很理想。
也即，由于幾乎沒有磨損和永久變形，保水部40的外形可以維持，從而可長時間保持除水能力。
另一方面，H/NCO處于此范圍內的聚氨基甲酸酯在抗龜裂性方面差于H/NCO處于1.00至1.10范圍的聚氨基甲酸酯，這一點將在下面說明。然而，由于用于造紙機的帶有裂紋未必不能用，因此可以說這種聚氨基甲酸酯就帶而言具有適當?shù)目过斄研浴?br> 在H/NCO處于1.00與1.10之間時，抗龜裂性極好。另一方面，從試驗2的結果可看出，它很容易磨破。另外，從試驗3的結果得知，厚度的減少率高，而由于永久變形溝槽容易消失。
因此，可以看出，盡管H/NCO處于此范圍的聚氨基甲酸酯在總體質量上差于H/NCO的范圍為0.90至1.00(不包括1.00)的聚氨基甲酸酯，但是抗龜裂性高的帶也能有效地運行，這也是對造紙機的構造或機器的運行條件所要求的。
在H/NCO大于1.10時，從試驗2、3的結果可以確定，帶沒有足夠的耐久性。
就此而論，從試驗結果可以推測出，當量比大時聚氨基甲酸酯的分子量減少、分子間的交聯(lián)不容易出現(xiàn)、分子的纏結與鍵合變弱、分子易于脫離、從而磨損變大。此外，由于分子鏈間的間隙變大，因此永久變形也加劇。
其次，改變液體聚氨基甲酸酯的固化條件進行試驗。下面將說明在這些試驗中使用的試樣。首先，準備好圖9的基體30，并且使之橫跨在兩輥之間，以預定的張力繃緊。
通過下述步驟制得試樣步驟1將尤尼羅伊爾(Uniroyal)化學公司的Adiprene L100(商品名)與Adiprene L167(商品名)以70∶30的比例混合，制備出TDI封端的氨基甲酸乙酯預聚物。混合物的NCO含量為4.73％。
步驟2備好雅寶(Albemarle)公司的ETHACURE300(商品名)作為含DMTDA的固化劑。
步驟3將步驟2的固化劑與步驟1的預聚物以0.97的當量比(H/NCO)相混合，得到液體聚氨基甲酸酯。
步驟4步驟3的液體聚氨基甲酸酯被涂布到基體30上，并浸入多纖紗線材料34。此后立即用加熱機將它們在105℃溫度下加熱3小時，使之固化。
步驟5聚氨基甲酸酯固化后，將表面磨光，使其厚度變成3.4mm，然后將基體30的內外側翻轉。
步驟6將尤尼羅伊爾化學公司的Adiprene L100(商品名)與Adiprene L167(商品名)以10∶90的比例混合，制備出TDI封端的氨基甲酸乙酯預聚物。混合物的NCO含量為5.99％。
步驟7備好雅寶公司的ETHACUR 300(商品名)作為含DMTDA的固化劑。
步驟8將步驟7的固化劑與步驟6的預聚物以0.97的當量比(H/NCO)相混合，得到液體聚氨基甲酸酯。
步驟9步驟8的液體聚氨基甲酸酯被涂布到在步驟5中得到的基體30上并浸入。由此，在步驟4中浸透基體30并固化的聚氨基甲酸酯與此時涂布的液體聚氨基甲酸酯在基體30內完全粘合在一起。其后，液體聚氨基甲酸酯被層疊上去。
這里，液體聚氨基甲酸酯中的固化劑和預聚物，在20℃溫度下反應某個預定的時間。通過改變反應時間得到圖13中的試樣11-17。
步驟10在經過步驟9中的預定時間后，用加熱機在110℃下加熱1小時，此后再在140℃下加熱6小時使它們固化。
步驟11固化后，將外表面磨光，使其厚度一律為5.0mm。
步驟12在外表面上形成寬度為1.0mm、深度為1.0mm、間距為3.175mm的溝槽。
通過上述工藝制得試樣。
試驗是在從此工藝獲得的試件上采用與上述試驗1-3相同的裝置和方法進行的。試驗結果如圖13所示。
此時，試件的評價表面是在上述步驟6-12中獲得的聚氨基甲酸酯表面。
結果發(fā)現(xiàn)，當緊接在上述步驟6的制作液體氨基甲酸乙酯后面的無加熱反應時間不大于30分鐘時，由于很快產生裂縫，它們不適宜作為用于造紙機的帶。
可以推測出，這是因為在液體氨基甲酸乙酯中分子鏈在低溫下發(fā)生劇烈的增鏈反應。而溫度升高時交聯(lián)反應增加。
圖12示出確定用于帶的最佳的聚氨基甲酸酯的試驗結果，而圖13示出確定用于帶的聚氨基甲酸酯的最佳制造條件的試驗結果。
兩者在獲得最適合用于造紙機的帶方面緊密相關。也即，通過用圖13中確定的方法生產圖12中確定的最佳的聚氨基甲酸酯，可以制得更優(yōu)異的用于造紙機的帶。
權利要求
1.一種用于造紙機的帶，包括基體和聚氨基甲酸酯，其特征在于所述聚氨基甲酸酯包括異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物和包含有二甲基硫代甲苯雙胺的固化劑，在所述聚氨基甲酸酯中，所述固化劑的活性氫基團與所述氨基甲酸乙酯預聚物的異氰酸根基團的當量比在0.9至1.10的范圍內。
2.一種制造用于造紙機的帶的方法，包括如下步驟制造基體；將異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物與含有二甲基硫代甲苯雙胺的固化劑混合，以獲得這樣的液體聚氨基甲酸酯，使在所述聚氨基甲酸酯中，所述固化劑的活性氫基團與所述氨基甲酸乙酯預聚物的異氰酸根基團的當量比在0.9至1.10的范圍內；將所述的液體聚氨基甲酸酯涂在所述的基體上，并使其固化。
3.根據(jù)權利要求2所述的制造用于造紙機的帶的方法，其中在將所述的氨基甲酸乙酯預聚物與固化劑混合后，兩者在10至60℃的溫度下反應不少于30分鐘，其后，兩者在100至150℃的溫度下反應。
全文摘要
一種用于造紙機的帶及其制造方法。本發(fā)明的目的在于在高溫下生產供用于造紙機的帶用的聚氨基甲酸酯時能節(jié)約時間、降低成本和減少危險性。本發(fā)明的用于造紙機的帶包括基體和聚氨基甲酸酯，所述聚氨基甲酸酯包括異氰酸根封端的氨基甲酸乙酯預聚物和含有二甲基硫代甲苯雙胺的固化劑。在所述聚氨基甲酸酯中，所述固化劑的活性氫基團與所述氨基甲酸乙酯預聚物的異氰酸根基團的當量比在0.9至1.10的范圍內，因此可以獲得抗龜裂性、耐磨性、及抗永久變形性均衡的用于造紙機的帶。
文檔編號D21F3/00GK1469006SQ0310959
公開日2004年1月21日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權日2002年7月19日
發(fā)明者石野淳 申請人:市川毛織株式會社