СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНЫХ ЛЕНТ Российский патент 1997 года по МПК D21F1/10 D21F1/30 

Изобретение относится к способу, повышающему срок службы бумагоделательной ленты за счет непрерывного нанесения химических соединений на ленты, содержащие твердую полимерную смолу, в ходе процесса изготовления бумаги. В частности, при добавлении подходящих антиоксидантов на ленту в процессе изготовления бумаги может быть значительно увеличен срок службы ленты. Этот способ преодолевает существующие ограничения на количество антиоксидантов, которое может быть добавлено к жидкой смоле до полимеризации. Он также нейтрализует естественное расходование антиоксиданта в смоле в ходе обычных операций по изготовлению бумаги.

Известна бумагоделательная лента, содержащая твердую полимерную смолу, отвержденную при облучении жидкой фоточувствительной смолы светом активирующей длиной волны. Лента при этом содержит каркас, имеющий контактирующую с бумагой первую поверхность, противоположную первой, и каналы, проходящие между первой поверхностью и второй поверхностью. Каркас образован твердой полимерной смолой. Имеется армирующая структура для усиления каркаса, расположенная между первой поверхностью каркаса и, по крайней мере, частью второй поверхности каркаса. Армирующая структура представляет пористый тканный элемент, а полимерной смолой может быть уретан (EP, заявка, N 0135231, кл. D 21 F 1/10, 1985).

К недостатку бумагоделательной ленты относится то, что отвердевшая фоточувствительная полимерная смола, находящаяся на бумагоделательной ленте, быстро деградирует со временем, приводя к преждевременному выходу лент из строя. Основной механизм деградации для дефлекторных элементов (бумагоделательных лент) это окисление фоточувствительной смолы. Чтобы замедлить его, необходимо добавлять антиоксиданты, такие как высокомолекулярные фенолы с объемными заместителями, к жидкой фотополимерной смоле до окончательной полимеризации под действием света с активирующей длиной волны (т. е. ультрафиолетового света). Однако имеется верхний предел количества этих химических соединений, которое может быть введено в жидкую смолу, по трем причинам: а) эти соединения отрицательно действуют на фотоскорость (скорость полимеризации) смолы, б) эти соединения имеют предел растворимости в смоле, в) структура смолы ослабляется при замещении полимера.

Во время работы бумагоделательной машины эти химические соединения расходуются и/или удаляются по мере того, как они защищают от окисления. Когда содержание антиоксиданта понижается или он совсем исчезает, смола становится уязвимой для деградации и лента вскоре разрушается. Таким образом, имеется необходимость в способе возмещения этих химических соединений, которые расходуются на ленте в процессе изготовления бумаги.

Решаемая задача состоит в том, чтобы увеличить срок службы бумагоделательных лент, содержащих твердую фоточувствительную полимерную смолу за счет непрерывного нанесения эффектного количества химического соединения на бумагоделательную ленту во время изготовления бумаги. При этом непрерывно наносят небольшие количества антиоксидантов на контактирующую с бумагой поверхность бумагоделательных лент, содержащих смолы, во время использования лент, и тем самым защищают смолу от окисления.

Предпочтительная форма бумагоделательной ленты содержит два главных компонента: 1 твердый каркас из полимерной смолы, который был сделан твердым в результате облучения фоточувствительной полимерной смолы светом с активирующей длиной волны, и который имеет первую поверхность, контактирующую с подлежащими обезвоживанию волокнистыми полотнами, и вторую противоположную первой, поверхность, контактирующую с оборудованием для обезвоживания, применяемой при этой операции, и 2 армирующую структуру с пустотами в ней для усиления каркаса из смолы, которая может представлять собой пористый тканный элемент и расположена между первой поверхностью каркаса и, по крайней мере частично, второй поверхностью каркаса. Предпочтительно, чтобы каркас из смолы имел ряд каналов для пропускания воды через каркас с первой его поверхности ко второй поверхности.

Подходящие фоточувствительные смолы могут быть легко выбраны из многих коммерчески доступных. Примеры фоточувствительных полимерных смол включают: уретанакрилаты (например метакрилуретан, стирен-бутадионовые сополимеры, акриловые эфиры, эпоксиакрилаты, акриловые ароматические уретаны и акриловые полибутадиены).

В способе реализации изобретения антиоксиданты непрерывно наносят на бумагоделательные ленты во время изготовления бумаги, чтобы защитить бумагоделательные ленты от окисления и увеличить срок их службы. Антиоксиданты поглощаются бумагоделательной лентой, когда они наносятся на ленту во время ее работы. Это неожиданно из-за высокой скорости, при которой бумагоделательные ленты делают полный оборот приблизительно за три секунды, и из-за того, что каждый оборот ленты проходит через устройства для отмывки и над вакуумными камерами для удаления жидкости. Таким образом, обычно имеется менее трех секунд, чтобы антиоксиданты были поглощены смолой или прилипли к поверхности смолы (до того, чтобы быть смытыми устройствами для отмывки и/или удалены вакуумными камерами) и сделали ленту более стойкой к окислению.

Подходящие антиоксиданты могут быть легко выбраны из многих коммерчески доступных. Предпочтительными являются первичные антиоксиданты, такие как фенолы с объемными заместителями, которые могут захватывать свободные радикалы и обрабатывать цепные реакции окисления.

На фиг. 1 схематически представлен один из вариантов бумагоделательной машины непрерывного действия, который иллюстрирует способ по данному изобретению добавления химических соединений на бумагоделательную ленту; на фиг. 2 вид сверху полностью собранной бумагоделательной ленты; на фиг. 3 - разрез бумагоделательной ленты, показанной на фиг. 2 по линии 1-1, в этом варианте осуществления лента имеет поверхность обратной стороны с текстурой положительного характера.

Согласно изобретению (фиг. 1), бумагоделательная лента 1 движется в направлении стрелка А. Бумагоделательная лента 1 проходит вокруг возвратных роликов 2 и 3, промежуточного каландрового ролика 4, возвратных роликов 5, 6, 7 и 8 распределяющего эмульсию ролика 9 (который распределяет эмульсию из эмульсионной ванны 10 по бумагоделательной ленте 1). Между возвратными роликами 5 и 6, а также между возвратными роликами 6 и 7 расположены устройства для отмывки ленты 11 и 12, соответственно.

Химические соединения могут наносится на бумагоделательную ленту в любом месте в процессе изготовления бумаги, хотя предпочтительно, чтобы эти соединения добавлялись на поверхность ленты, контактирующую с бумагой, в определенном месте по ходу вращения ленты, там где лента не несет бумажное полотно. Обычно это будет после того, как предварительно высушенное бумажное полотно 13 будет передано с бумагоделательной ленты 1 на поверхность сушильного барабана Янки 14 и лента пойдет через устройства отмывки 11 и 12, но до того, как лента вернется, чтобы войти в контакт с другим бумажным полотном.

В этом описании термин "эффективное количество химического соединения" относится к такому количеству химического соединения, которое будет замедлять скорость деградации фоточувствительной полимерной смолы. То есть, эффективное количество химического соединения это количество определенного соединения, при котором будет возможно увеличить срок службы покрытой полимерной смолой бумагоделательной ленты по сравнению с бумагоделательной лентой, необработанной этим химическим соединением. Конечно, эффективное количество химического соединения будет в большей степени зависеть от конкретного используемого соединения и от условий процесса, которые испытывает бумагоделательная лента.

Термин "непрерывное нанесение" в данном описании относится к добавлению химических соединений на поверхность покрытой смолой бумагоделательной ленты в определенном месте (местах) при каждом обороте ленты. Предпочтительно, чтобы химические соединения наносились равномерно на верхнюю поверхность ленты так, чтобы по существу для всей контактирующей с бумагой поверхности ленты извлекалась польза от химической обработки.

Термин "химическое соединение" в данном описании относится к любому веществу, которое при непрерывном нанесении на покрытую полимерной смолой бумагоделательную ленту будет увеличивать срок службы ленты. Примеры типов химических соединений, подходящих для использования в способе по данному изобретению, включают антиоксиданты, восстановители, хелатообразующие соединения, консерванты, разъединяющие соединения, стабилизаторы ультрафиолетового света и пластификаторы. Другие типы химических соединений, которые известны специалистам в области полимеров или бумажного производства и которые могут повысить срок службы покрытых полимерной смолой бумагоделательных лент, также попадают в область действия данного изобретения.

В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения химические соединения выбираются из подходящих антиоксидантов. Как здесь упоминалось, термин "антиоксиданты" относится к органическим соединениям, которые могут вводиться в низких концентрациях, чтобы ингибировать или замедлить окисление каркаса из отвердевшей смолы на бумагоделательной ленте и связанные с этим явлением деградации
Существуют два типа антиаксидантов, а именно первичные и вторичные антиоксиданты. Первичные антиоксиданты, так же как и фенолы с объемными заместителями и вторичные амины, перехватывают свободные радикалы и обрывают цепные реакции окисления.

Для защиты бумагоделательной ленты от окисления могут использоваться смеси вторичных аминов и фенолов с объемными заместителями.

Особенно предпочтительны для использования по данному изобретению сочетания первичных и вторичных антиоксидантов. Наиболее предпочтительны сочетания фенолов с объемными заместителями и тиоэфиров.

Химические соединения (например антиоксиданты) наносятся на покрытую полимерной смолой бумагоделательную ленту преимущественно в водном растворе, эмульсии или суспензии. Химические соединения могут также наносится в растворе, содержащем подходящий неводный растворитель, с которым смешаны эти соединения.

Химические соединения (например антиоксиданты) эффективно действуют, когда они наносятся на ленту во время изготовления бумаги. Это весьма неожиданно, потому что бумагоделательные ленты движутся с высокой скоростью, обычно при 1500 об/мин, что дает один полный оборот ленты приблизительно за три секунды. Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления каждый оборот ленты проходит через устройства для отмывки 11 и 12 и над вакуумными камерами для удаления жидкости 15 и 16. Таким образом, имеется очень мало времени (т. е. обычно менее трех секунд), чтобы химические соединения были поглощены смолой или образовали защитное покрытие и повысили срок службы ленты.

Может быть применен любой способ нанесения, известный в данной области техники, который равномерно распределяет химические соединения с желаемой скоростью по бумагоделательной ленте 1.

Особенно предпочтительный способ непрерывного нанесения химических соединений на бумагоделательную ленту с помощью валика 9 распределения эмульсий и эмульсионной ванны 10, показанных на фиг. 1. В этом предпочтительном способе химическое соединение растворяется по крайней мере в одной из фаз эмульсии, содержащей три основных компонента, а именно, воду, масло и поверхностно-активное вещество, хотя показано, что могли бы быть использованы и другие или подходящие дополнительные вещества. Эмульсия, содержащая растворенные химические соединения (например антиоксиданты), наносится на бумагоделательную ленту 1 с помощью упомянутого валика 10 распределения эмульсии. Эмульсия может также наноситься на бумагоделательную ленту 1 через устройства для отмывки 11 и 12.

Как было указано в варианте осуществления, показанном на фиг. 1, бумагоделательная лента имеет форму бесконечной ленты 1.

Бумагоделательная лента 1 в общем имеет две противоположные поверхности, которые далее будут именоваться как контактирующая с бумагой поверхность 17 и контактирующая с машиной поверхность 18. Контактирующая с бумагой поверхность 17 именуется как "верхняя поверхность", "рабочая поверхность", "поверхность, контактирующая с эмбрионным полотном", "бумажная сторона", или "передняя сторона", поскольку это поверхность бумагоделательной ленты 1, контактирующая с бумажным полотном, которое должно быть обезвожено и перестроено. Противоположная поверхность (т.е. контактирующая в машиной поверхность) 18 также именуется здесь как "нижняя поверхность", "контактирующая с машиной сторона", или просто "обратная сторона" бумагоделательной ленты 1.

Бумагоделательная лента 1 в целом содержит два основных элемента: каркас 19 из твердой полимерной смолы и армирующую структуру 20. Каркас 19 из смолы имеет первую поверхность для контакта с волокнистыми полотнами, которые нужно обезводить, и вторую, противоположную первой.

В предварительном варианте армирующая структура 20 имеет пустоты 21. Части армирующей структуры 20 без пустот 21 (т.е. твердые части) именуются здесь как армирующий структурный компонент 22 или просто как армирующий компонент. Армирующая структура имеет открытую область, определяемую как проекция контуров пустот на плоскость поверхности, и область армирующего компонента, определяемую проекцией армирующего компонента.

Первая поверхность 23 каркаса 19 и контактирующая с бумагой поверхность 17 бумагоделательной ленты 1 являются по существу одним и тем же элементом. Обычно это будет так в большинстве вариантов данного изобретения, поскольку армирующая структура 20 расположена между первой поверхностью 23 каркаса 19 и, по крайней мере, частью второй поверхности 24 каркаса 19 (то есть, первая поверхность каркаса 19 обычно покрывает одну сторону армирующей структуры 20). Однако вторая поверхность 24 каркаса 19 бумагоделательной ленты 1 и контактирующая с машиной поверхность 18 бумагоделательной ленты 1 необязательно представляет собой один и тот же элемент. Как указано выше, армирующая структура 20 расположена между первой поверхностью 23 каркаса 3 и, по крайней мере, частью второй поверхности 24 каркаса 19.

Контактирующая с бумагой поверхность 17 бумагоделательной ленты 1 содержит ряд каналов 25, которые проходят через каркас 19 ко второй поверхности 24.

Армирующая структура 33 расположена ближе к обратной стороне бумагоделательной ленты, соответствующие конкретные размеры могут быть разными. В предпочтительном варианте бумагоделательной ленты 1 типичный тканный элемент с расположенными в несколько слоев нитями основы имеет толщины от 10 до 37 мил (1 мил 0,0254 мм прим. перев.). Типичная толщина наслоения смолы (т.е. части сетки из смолы, которая лежит выше верхнего уровня армирующей структуры) равна от 1 до 30 мил. Это дает толщину бумагоделательной ленты примерно от 11 до 67 мил.

Водный раствор, содержащий антиокислительную эмульсию, непрерывно наносится на контактирующую с бумагой поверхность ленты в течении всего времени ее использования. Это обеспечивает достаточное содержание антиоксиданта в бумагоделательной ленте, чтобы защитить покрытую смолой бумагоделательную ленту от окисления (было определено, что 0,1% концентрация антиоксиданта является оптимальной). Существенно, что бумагоделательная лента имеет увеличенный срок службы именно в результате этого способа.

Использование: способ относится к целлюлозно-бумажной промышленности и предназначен для использования при повышении срока службы бумагоделательных лент. Сущность изобретения: бумагоделательная лента содержит твердую полимерную смолу, отвержденную при облучении жидкой фоточувствительной смолы светом с активирующей длиной волны. Для замедления скорости окисления смолы на бумагоделательную ленту наносят непосредственно в процессе производства разъединяющую эмульсию. Эмульсия содержит воду, масло, поверхностно-активное вещество и эффективное количество антиоксиданта. Антиоксидант выбирают из группы, содержащей фенолы с объемными заместителями, вторичные амины и их смеси. Антиоксидант растворим в масляной фазе разъединяющей эмульсии. Антиоксидант может дополнительно содержать вторичный антиоксидант, выбранный из фосфоритов, тиоэфиров и из их смесей, предпочтительно из тиоэфиров. 5 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ повышения срока службы бумагоделательных лент, включающий изготовление бумагоделательной ленты, содержащий твердую полимерную смолу, отвержденную при облучении жидкой фоточувствительной смолы светом с активирующей длиной волны, отличающийся тем, что на изготовленную бумагоделательную ленту непрерывно наносят разъединяющую эмульсию, содержащую воду, масло, поверхностно-активное вещество и эффективное количество антиоксиданта, способного ингибировать или замедлять скорость окисления твердой полимерной смолы, при этом разъединяющую эмульсию наносят на бумагоделательную ленту непосредственно в процессе производства полотна бумаги на бумагоделательной машине в период отсутствия контакта ее с полотном, а антиоксидант выбирают из группы, содержащей фенолы с объемными заместителями, вторичные амины и их смеси, растворимый в масляной фазе разъединяющей эмульсии. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бумагоделательная лента выполнена в виде каркаса с первой поверхностью для контакта с бумагой и второй поверхностью, противоположной первой, в каркасе между первой и второй поверхностью проходят каналы, при этом каркас образован упомянутой твердой полимерной смолой и имеет для усиления армирующую структуру, расположенную между первой его поверхностью и по крайней мере частью второй его поверхности. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что армирующая структура представляет собой пористый тканый элемент. 4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что антиоксидант наносят на первую поверхность каркаса бумагоделательной ленты. 5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что упомянутой твердой полимерной смолой является акриловый уретан, предпочтительно метакриловый уретан. 6. Способ по пп. 1 5, отличающийся тем, что упомянутый антиоксидант содержит дополнительно вторичный антиоксидант, выбранный из фосфитов, тиоэфиров и из их смесей, предпочтительно из тиоэфиров.