靴型压榨带 技术领域 本发明涉及在造纸靴压装置中使用的用于靴压的带 ( 在下文中被称为 “靴型压榨 带” ), 且更具体地涉及一种具有优良耐久性的靴型压榨带。
背景技术 传统上用作造纸压制部分的靴压装置可大致分为两种类型, 如图 1 和 2 中所示。
在这两种类型中, 辊 R 和靴 SH 相互表面接触, 两个循环毡 F1、 F2 和靴型压榨带 10A 被夹紧在辊 R 与靴 SH 之间。需要脱水的湿纸幅 P 置于靴型压榨带 10A 的顶部上, 同时被支 撑在循环毡 F1、 F2 之间, 并经过由辊 R 和靴 SH 构成的夹压部分 N 而被脱水。
在这些装置中, 如图 1 和 2 中所示, 通过辊 R 与靴 SH 的表面接触形成宽的夹压部 分 N, 以改善脱水效果。
在图 1 所示装置中, 使用相对较长的靴型压榨带 ; 这种靴型压榨带被形成为循环 形状, 并沿多个辊 r( 在图 1 中为 5 个辊 ) 布置, 且以固定拉伸力行进。
另一方面, 在图 2 所示装置中, 使用相对较短的靴型压榨带。
图 3(a) 是根据现有技术的靴型压榨带 10A( 其可用于图 1、 2 所示的靴压装置中 ) 沿机器横向 (CMD) 的截面图。
这种靴型压榨带 10A 包括 : 基层 B、 设置在基层 B 的外侧上的湿纸幅侧层 20、 和内 侧上的靴侧层 S ; 湿纸幅侧层 20 和靴侧层 S 由高聚物弹性材料制成。
高聚物弹性材料还设置在基层 B 的内侧。靴型压榨带 10A 中包括的所有高聚物弹 性材料被制成为单一的主体。
设置基层 B 以给予靴型压榨带 10A 强度 ; 通过将 MD( 机器方向 ) 纱与 CMD( 机器横 向 ) 纱非编织地叠置而制成的基层、 通过将细带形的非编织的或编织的织物沿宽度方向卷 为螺旋形而制成的基层、 或类似物、 以及通过 MD 纱与 CMD 纱编织的基织物均可使用, 只要实 现基层的功能即可。
在靴型压榨带制造过程中, 湿纸幅侧层 20 和靴侧层 S 可通过分立过程或通过一个 过程相对于基层 B 制成。 高聚物弹性材料可为树脂或人造橡胶 ; 但是, 其中常使用聚氨酯树 脂, 特别是热固性聚氨酯树脂。
设置在湿纸幅侧层 20 的表面层 11( 这将在下文中阐释 ) 中的凹形的吸水部 40 具 有的功能是 : 暂时捕获在夹压部分 N 处从湿纸幅挤出的湿气。在吸水部 40 中捕获的湿气因 而从靴型压榨带 10A 快速移走, 并当靴型压榨带 10A 行进且其行进角度改变时被排除。
特别地, 吸水部 40 通过以下方式制成 : 形成沿机器方向 (MD) 连续设置的各凹形槽 或者独立设置的多个盲钻孔, 其深度未达到基层。
图 3(a) 显示出在吸水部 40 中, 截面通过直线形成, 底部部分的角部以直角形成 ; 不过, 还存在其它实现保水功能的例子, 其中, 吸水部 40 的底表面完全呈曲形, 如图 3(b) 中 所示 ; 底部部分是具有锐角的低陷部, 如图 3(c) 中所示 ; 或者吸水部 40 采用具有窄的入口 和宽的内部分的所称燕尾槽的形状, 如图 3(d) 至 (f) 中所示。
湿纸幅侧层的表面层 11 包括凹形的吸水部 40 和脊部 50, 脊部 50 是在形成吸水部 40 时产生的突出部分。
图 4 是传统靴型压榨带沿机器横向 ( 与行进方向交叉成直角的方向 ) 的截面图, 其中, 包括吸水部的湿纸幅侧的表面层由高硬度的高聚物弹性材料制成, 其它层由低硬度 的高聚物弹性材料制成 ( 专利文件 1)。
当使用靴型压榨带时, 在造纸机器的操作过程中, 沿靴型压榨带厚度方向施加的 极强的压缩力和沿与行进方向相反的方向施加的所称的剪切力重复作用在靴型压榨带上 ; 因此, 高聚物弹性材料逐渐劣化, 并最终不能承受这些载荷, 其结果是所有部分出现裂缝。
引用清单 :
专利文献 :
[ 专利文件 1] 美国专利 No.5766421 发明内容
近年来, 由于造纸生产率提高, 造纸机器的速度已经增大, 靴压装置的夹压已经被 设定在更高的值。 因此, 需要在严酷操作条件下不易损坏的具有高度耐久性的靴型压榨带。如前所述, 当使用靴型压榨带 10A 时, 由于在高压施加于夹压部分内时靴型压榨 带 10A 以高速行进, 因而沿其厚度方向在夹压部分内施加极高的载荷。
而且, 行进方向 ( 机器方向 ) 的逆向力用作所述带的湿纸幅侧层的表面层 11 上的 载荷。这意味着, 在经过夹压部分的靴型压榨带部分之后紧邻的部分仍在夹压部分内, 而 且, 即使已经移出夹压部分的部位尽力沿机器方向移动, 沿厚度方向的载荷被加到在作为 其后紧邻部分的夹压部分内 ; 因此, 此载荷用作破裂力, 机器方向的逆向载荷被加入。
图 5 是根据专利文件 1 的传统靴型压榨带构造的例示图, 其中显示出当湿纸幅侧 层由高硬度的高聚物弹性材料制成时出现的裂缝。
在这种情况下, 由于高聚物弹性材料具有高硬度, 因而出现裂缝 CR, 特别是在吸水 部 40 的底部部分和角部分 43 中。
图 6 是传统靴型压榨带构造的例示图, 其中显示出当湿纸幅侧层由低硬度的高聚 物弹性材料制成时出现的裂缝。
在这种情况下, 由于高聚物弹性材料具有低硬度, 因而在吸水部 40 内几乎未出现 任何裂缝 CR。
另一方面, 由于高聚物弹性材料具有低硬度, 因而对应于行进方向 (MD) 的逆向载 荷的应变不能被容易地适应 ; 因此, 在脊部 50 的表面 52 中的裂缝 CR 变得明显。
针对前述问题, 本发明的目的在于提供一种能够抑制裂缝出现的高耐久性的靴型 压榨带。
本发明通过一种靴型压榨带解决前述问题, 所述靴型压榨带由基层、 湿纸幅侧层 和靴侧层制成, 其被插置于靴压装置的压辊与靴之间 ; 其中, 所述湿纸幅侧层由高聚物弹性 材料制成, 凹形吸水部和脊部形成在所述湿纸幅侧层的表面层中, 所述脊部的表面部分的 硬度高于所述吸水部的底部部分的硬度。
进一步地, 在本发明中, 所述脊部的表面部分的硬度在根据 JIS-A 的 93 至 97 度的 范围内, 所述吸水部的底部部分的硬度在根据 JIS-A 的 90 至 95 度的范围内, 所述脊部的表面部分的硬度比所述吸水部的底部部分的硬度大根据 JIS-A 的 1 至 5 度, 优选地大根据 JIS-A 的 1 至 3 度。
根据本发明, 可以显著改善靴型压榨带的耐久性, 这是因为, 通过将脊部的表面部 分的硬度设定为相对较高的值并通过将吸水部的底部部分的硬度设定为相对较低的值, 可 同时在脊部的表面部分和吸水部的底部部分中抑制裂缝的出现。
而且, 由于脊部的表面部分是由高硬度的高聚物弹性材料制成, 因而即使当靴型 压榨带在严酷条件下使用时, 吸水部 ( 槽部分 ) 也不会封闭, 由此可保持脱水效果。 附图说明 图 1 是适于相对较长靴型压榨带的靴压装置的示意图。
图 2 是适于相对较短靴型压榨带的靴压装置的示意图。
图 3(a) 是传统靴型压榨带沿机器横向的截面图。图 3(b) 至 (f) 是具有不同截面 形状的吸水部沿机器横向的放大的截面图。
图 4 是传统靴型压榨带沿机器横向的截面图。
图 5 是显示出当传统靴型压榨带中的湿纸幅侧层由高硬度高聚物弹性材料形成 时在吸水部的底部部分和角部分中出现裂缝的例示图。
图 6 是显示出当传统靴型压榨带中的湿纸幅侧层由低硬度高聚物弹性材料形成 时在脊部的表面部分中出现裂缝的例示图。
图 7(a) 是显示出根据本发明的靴型压榨带沿机器横向的截面图。
图 7(b) 是根据本发明的靴型压榨带沿机器横向的局部放大截面图, 其中显示出 设置在湿纸幅侧层的表面层中的吸水部。
图 8 是用于评估根据实施例和对照例的靴型压榨带的耐久性的装置的示意图。
图 9 是显示出由图 8 的装置评估的结果的视图。
附图标记清单 :
10 : 靴型压榨带
11 : 表面层
B: 基层
S: 靴侧层
20 : 湿纸幅侧层
40 : 吸水部
41 : 吸水部的侧壁
41a : 高硬度部分的侧表面
41b : 低硬度部分的侧表面
42 : 吸水部的底表面
43 : 吸水部的角部分
50 : 脊部
52 : 脊部的表面部分
具体实施方式根据本发明的靴型压榨带 10 的实施例现在将参照图 7(a) 进行阐释。将省略与现 有技术相同的构造的描述, 并将使用与现有技术的构造相同的附图标记。靴型压榨带 10 由 基层 B、 设置在基层 B 的湿纸幅侧上的湿纸幅侧层 20 和设置在靴侧上的靴侧层 S 制成 ; 湿 纸幅侧层 20 和靴侧层 S 由高聚物弹性材料制成。湿纸幅侧层 20 的表面层 11 包括凹形吸 水部 40 和脊部 50, 且脊部 50 是在形成吸水部 40 时产生的突出部分。通过设定脊部 50 的 表面部分 52 的硬度的值高于吸水部 40 的底部部分 42 的硬度, 靴型压榨带 10 的耐久性得 以改进。用语 “脊部的表面部分” 是指从脊部表面沿厚度方向延伸、 但未达到吸水部底部的 具有一厚度的部分。
下一步, 将参照图 7 描述靴型压榨带 10 的制造方法。
首先, 相对于基层 B 设置湿纸幅侧层 20 和靴侧层 S。 每个层可独立地形成, 或者各 层可连续形成。但是, 被选择用于制造湿纸幅侧层 20 的高聚物弹性材料是具有低硬度的高 聚物弹性材料。低硬度部分 31b 由这种具有低硬度的高聚物弹性材料形成。
下一步, 高硬度的高聚物弹性材料被涂覆在低硬度部分 31b 上并固化。高硬度部 分 31a 由这种具有高硬度的高聚物弹性材料形成。
此后, 吸水部 40 设置在靴型压榨带 10 的湿纸幅侧层 20 的表面层 11 中。在这一 阶段, 未设置吸水部 40 的高硬度部分 31a 变为脊部 50 的表面部分 52。以这种方式, 制造出 根据本发明的靴型压榨带 10。 如图 7(b) 中所示, 在吸水部 40 的侧壁 41 中, 侧表面的高硬度部分 41a 由高硬度 部分 31a 形成, 侧表面的低硬度部分 41b 由低硬度部分 31b 形成。吸水部 40 的底部部分 42 和角部分 43 由低硬度部分 31b 形成。
以这种方式, 在易于出现裂缝的部位, 即, 脊部 50 的表面部分 52 以及吸水部 40 的 底部部分 42 和角部分 43, 脊部 50 的表面部分 52 由高硬度部分 31a 形成, 吸水部 40 的底部 部分 42 和角部分 43 由低硬度部分 31b 形成, 结果可以抑制裂缝出现。吸水部 40 的底部部 分 42 和角部分 43 由相同的低硬度部分 31b 形成 ; 因而根据本发明足以设定吸水部 40 的底 部部分 42 的硬度。
本发明中所用高聚物弹性材料可为树脂或人造橡胶 ; 不过, 在其中常用的是聚氨 酯树脂, 特别是热固性聚氨酯树脂。
试验结果证实, 在以下条件下可实现所希望的效果 : 高硬度部分 31a 的硬度 ( 根据 JIS-A) 在 93 至 97 度的范围内且优选地在 95 至 97 度的范围内, 吸水部 40 的底部部分 42 的硬度 ( 根据 JIS-A) 在 90 至 95 度的范围内且优选地在 93 至 95 度的范围内, 脊部 50 的 表面部分 52 的硬度 ( 根据 JIS-A) 比吸水部 40 的底部部分 42 的硬度大 1 至 5 度, 优选地 大 1 至 3 度, 更优选地大 1 至 2.5 度。
在高硬度部分 31a 与低硬度部分 31b 的边界处, 各个部分可具有相互间完全不同 的硬度, 或者可具有可在两个部分之间形成的硬度梯度。
根据本发明, 为了通过不同硬度的高聚物弹性材料形成高硬度部分 31a 和低硬度 部分 31b, 例如在使用聚氨酯树脂时可以适宜地混合和调整不同分子量 (Mw) 的具有长链多 元醇的聚氨酯预聚物。根据本发明, 可适合地混合由 Chemtura 公司生产的 Adiprene L167 和 Adiprene L100( 这些长链的多元醇是 PTMEG, 前者比后者具有更小的分子量 (Mw)), 以形 成高硬度部分 31a 和低硬度部分 31b。
试验结果证实, 侧表面的高硬度部分 41a 与侧表面的低硬度部分 41b 之间的优选 厚度比 L1 ∶ L2 在 9 ∶ 1 至 1 ∶ 1 之间。
在这样的情况下, 吸水部的截面形状可为矩形、 梯形、 字母 “U” 的形状、 筒形、 或类 似形状。
在前述实施例中, 已经描述了这样的实施例 : 吸水部 40 的截面由直线和角部分 43 形成, 其中角部分 43 处于侧壁 41 和底表面 42 之间并以直角形成。不过, 本发明不限于这 样的典型结构, 本发明也可应用于具有其它截面的吸水部。
在这样的情况下, 如图 3(b) 中所示, 吸水部 40 具有的底表面包括角部分 43′并完 全呈曲形 ; 或者如图 3(c) 中所示, 吸水部 40 具有低陷的底表面, 该底表面包括以锐角形成 的尖端 43″ ; 或者如图 3(d) 至 (f) 中所示, 吸水部 40 采用具有窄的入口和宽的内部分的 燕尾槽的形状, 且底表面包括以特定角度形成的部分 43a, 形成这些底表面的高聚物弹性材 料可包括硬度被设定为低于脊部表面部分的低硬度部分。
实施例 :
下一步, 将通过实施例 1 至 6 和对照例 1 至 3 描述具体靴型压榨带。实施例 1 至 6 与对照例 1 至 3 的共同结构描述如下 : - 宽度 : 300mm
- 周长 : 6m
- 厚度 : 5mm
- 基层 B : 通过 MD 纱和 CMD 纱 ( 二者均为聚酯单丝纱 ) 编织的三重编织物。
- 高聚物弹性材料 : 由 Chemtura 公司生产的 Adiprene L167 和 Adiprene L100 的 混合物 ( 其中加入由 Ihara Chemical Industry 有限公司生产的更硬的 Cuamine MT 以获 得所需的树脂硬度 ) 用作热固性聚氨酯树脂。
- 吸水部 40 : 矩形吸水部具有 1mm 的宽度、 1mm 的深度、 和 16 峰 /5cm 的间距, 并在 湿纸幅侧层的表面层 11 中形成为连续的槽部分。
高硬度部分的硬度和低硬度部分的硬度以及在侧表面高硬度部分与侧表面低硬 度部分之间的厚度比显示在表中。
图 8 中所示装置用于执行对实施例 1 至 6 和对照例 1 至 3 的靴型压榨带进行耐久 性评估的试验。
图 8 是弯曲测试装置, 其包括多个拉辊 TR 和一对压辊 PR1、 PR2。压辊 PR1 被设置 以使其可旋转并可相对于压辊 PR2 移动。这样, 可使得由拉辊 TR 支撑的测试样品行进, 同 时可将加压压力施加于测试样品上。
拉辊 TR 的直径是 100mm, 压辊 PR1、 PR2 的直径是 200mm。
前述靴型压榨带首先被安装在测试装置中, 使得吸水部 40 处于内周侧上。
然后, 在将水供应到内周的同时使靴型压榨带在以下给定条件下行进、 停止和观 察, 每个持续 50 小时的时段, 以测量直到观察到出现裂缝的时间。
- 行进速度 : 500m/min
- 加压压力 : 1500kN/m
- 拉力 : 10kN/m
图 9 中给出的检测结果证实, 在实施例中的根据本发明的靴型压榨带比对照例中
的靴型压榨带具有更好的耐久性, 其有效防止出现裂缝。