СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИКСИРУЮЩЕЙ КРОМКИ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОЛОТЕН Российский патент 1997 года по МПК D21F7/08 B32B23/02 D21F1/10 D03D47/40 

Изобретение относится к области получения кромок технических полотен, в частности сушильных сеток бумаго- и картоноделательных машин, и может быть использовано для увеличения износостойкости и повышения устойчивости к распусканию и разлохмачиванию краев полотен.

Известен способ получения укрепленных кромок тканых материалов путем вплетения в край полотна термопластичных нитей с последующим оплавлением кромки струей горячего воздуха (патент США N 5.069.735, МКИ⁶ D 06 C 25/00, 1993 г.).

Однако данный способ не позволяет получить износостойкость кромки, большую, чем износостойкость материала полотна, и, кроме того, применение способа нерационально при изготовлении кромок на толстых полотнах, например, многослойных сушильных сетках.

Кроме того, известен "Метод повышения устойчивости кромки ткани к распусканию переплетения" (Патент США N 5085917, МКИ⁶ В 32 В 3/08, 1992), заключающийся в нанесении на край ткани покрывной композиции, включающей сополимер на основе 10-90% эластомеробразующей низковязкого монофункционального акрилат-мономера, 10-90% активного полифункционального акрилат-мономера и 0,5% фотоинициатора для возбуждения радиационной конденсации последующим продавливанием вглубь полотна и отверждение при помощи радиационного или ультрафиолетового отверждения. Полученная таким образом кромка подвергается последующей обрезке.

Однако при изготовлении кромки указанным способом отсутствует скругленная галтель на боковой поверхности края полотна, что немаловажно для работы в условиях истирающих нагрузок по боковой поверхности края полотна, кроме того, как правило, для возбуждения полимеризации необходима либо большая доза радиационного излучения, либо в случае ультрафиолетового отверждения полимеризация будет проходить в небольшом поверхностном слое, не затрагивая внутренние области кромки, куда не попадает ультрафиолетовое излучение, в особенности при больших толщинах полотен.

Наиболее близким аналогом к изобретению является способ получения фиксирующей кромки сушильных синтетических сеток бумаго- и картоноделательных машин ("Сетки сушильные синтетические, ТУ 17 РФ 19-52 153-93 от 10.07.93).

Изготовление фиксирующих кромок синтетических сеток из полиэфирных и полиамидных нитей производится путем обрезки и оплавки края сетки при помощи нагревательного элемента (например, ножа или электропаяльника) с последующей пропиткой 12% раствором в этилацетате полиуретанового полимера на основе каучукоподобного полиэфира ("Десмоколл-400 Т", выпускаемого фирмой "Вайер", ФРГ) и сушкой на воздухе (пример 15 табл. 3).

Недостатками указанного способа являются недостаточно высокая адгезия полимера к материалу края сетки и как следствие низкая устойчивость кромки к распусканию и разлохмачиванию, недостаточно высокая износостойкость и гидролизостойкость. Кроме того, у готовой кромки отсутствует скругленная галтель на боковой поверхности.

Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости кромки к распусканию и разлохмачиванию за счет увеличения адгезии наносимого полимерного материала к материалу края полотна, увеличение износостойкости и гидролизостойкости кромки.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения фиксирующей кромки технических полотен, преимущественно для сушильных сеток бумагоделательных машин, заключающемся в обрезке края полотна и непрерывном нанесении полимерного материала на край полотна, в качестве полимера используется расплав термопластичного полиуретана на основе сложного или простого полиэфира, 1,4-дифенилметандиизоцианата с добавлением присадки, являющейся фторированным олигоэфиром на основе метантрикарбоновой кислоты, расплав наносят под давлением одновременно на верхнюю, нижнюю и боковую поверхности края полотна с формированием скругленной галтели из наносимого полимера на боковой поверхности края полотна и одновременным проникновением полимера вглубь материала края полотна, полимер наносят на единицу длины полотна в количестве, Q, кг/м, определяемой формулой:

где ρ плотность расплава, кг/м³;
b ширина кромки ткани, м;
D толщина полимерной кромки, м;
п_о число нитей основы на 1 м; 1/м;
п_у число нитей утка на 1 м, 1/м;
a_o уработка нитей основы;
a_у уработка нитей утка;
S_o площадь поперечного сечения нитей основы, м²;
S_у площадь поперечного сечения нитей утка, м²;
K число видов нитей основы.

m число видов нитей утка;
S_г площадь поперечного сечения галтели, м².

Расплав наносят под давлением P 0,5.3,0 МПа при температуре, лежащей в пределах от температуры плавления до температуры начала деструкции при скорости движения полотна 0,5.2,0 м/мин, присадка добавляется в количестве 0,6.4% по массе.

Существенными являются отличительные признаки, изложенные в формуле изобретения, которые позволяют повысить устойчивость кромки к распусканию переплетения и разлохмачиванию и увеличить износостойкость и гидролизостойкость кромки.

Образование устойчивой к распусканию переплетения кромки производится путем нанесения на предварительно обрезанный край технического полотна, преимущественно сетки бумагоделательной машины, расплава термопластичного полиуретана на основе сложного или простого полиэфира, 1,4-бутандиола и 4,4-дифенилметандиизоцианата с добавлением присадки, являющейся фторированным олигоэфиром на основе метантрикарбоновой кислоты, повышающей прочностные характеристики полимера и снижающей температуру его переработки.

Нанесение расплава на предварительно обрезанный край полотна производится методом экструзии, проливкой и непосредственным продавливанием, расплавлением нанесенного на край термопластичного порошка полиуретана с последующим продавливанием расплава вглубь материала и другими известными способами непрерывно на верхнюю, нижнюю и боковую поверхности края технического полотна с заполнением межволоконной структуры.

Пример. В качестве образцов для изготовления кромки использовались сетки сушильные синтетические, ТУ 17 РФ 19-52-153-93, представляющие собой тканые синтетические полотна (характеристики сеток см. в табл. 1). Для изготовления устойчивой к распусканию кромки использовался термопластичный полиуретановый порошок ВИТУР-П, ТУ 6-55-221-1057-89 (см. табл. 2).

Для улучшения свойств порошка в него добавлялась присадка, являющаяся фторированным олигоэфиром на основе метантрикарбоновой кислоты в количестве 0,5 4% по массе.

Нанесение расплава полиуретанового полимера на край образца производилось с помощью поршневого экструдера (фиг. 1), состоящего из нагреваемого цилиндрического резервуара 1, в который в пространство под поршнем 2 помещался полиуретановый порошок (табл. 2). Сверху резервуар закрывался крышкой 3 со штуцером для подвода сжатого воздуха. Температура расплава контролировалась с помощью термометра 4, помещенного в нижнюю часть резервуара 1 непосредственно около фильеры 5. По окончании процесса плавления полимера в резервуар в пространство между поршнем и крышкой подавался сжатый воздух под давлением P 0,05 0,2 МПа. Под воздействием давления сжатого воздуха поршень опускался вниз и продавливал расплав сквозь профильную фильеру ⊂-образной формы на образец сушильной сетки, вставленный в фильеру таким образом, что зазор между обрезанным краем образца 6 и вершиной закругления фильеры составлял 0,5.1,0 мм (фиг. 2а). Образцы синтетических сеток представляли собой прямоугольник с длиной вдоль основы 15 мм и шириной вдоль утка 4 см. При нанесении расплава образец двигался сквозь фильеру со скоростью 0,2 2,0 м/мин. После охлаждения расплава в естественных условиях образцы подвергались испытаниям. Разрез образца после нанесения расплава изображен на фиг. 2б. Часть образцов изготавливалась без скругленной галтели (примеры 7 и 14 табл. 3). Разрез подобных образцов изображен на фиг. 2в.

Оценка качества нанесения расплава и свойств полученной кромки производилась по следующим методикам.

1. Качество поверхности.

Оценка качества поверхности производилась по следующей шкале:
А. Поверхность полученной кромки ровная без значительной шероховатости, трещин, задиров и расслоений.

В. Поверхность полученной кромки ровная со значительной шероховатостью, без трещин и расслоений.

С. Поверхность полученной кромки неровная со значительной шероховатостью, трещинами, задирами и расслоениями.

2. Заполнение межволоконных пор.

На изготовленной кромке делались сквозные надрезы и поверхность надреза рассматривалась в лупу, увеличение 6 ГОСТ.

Оценка производилась по следующей шкале:
+ все пространство между волокнами заполнено расплавом;
между волокнами имеются пустоты, не заполненные расплавом;
3. Наличие термической деформации образца.

Наличие термической деформации образца определялось по следующей шкале:
О форма образца осталась без изменений;
Δ форма образца претерпела изменения в виде искривления края и появления фалдистости (наличие волн на поверхности образца).

4. Адгезия.

Оценка величины адгезии к материалу сетки производилась путем вырыва нитей основы из образца на разрывной машине ИР 5062-05. При этом производился вырыв последовательно первой, второй и третьей нити основы. В качестве оценки величины адгезии принималось значение усилия вырыва нити, измеренное в ньютонах.

5. Износостойкость.

Испытания производились на машине установленным абразивным кругом при величине усилия прижима образца P_пр 10 н (фиг. 3 г,д).

При оценке износостойкости по плоскости закрепленный на столе 7 образец 8 прижимался к кругу 9 плоскостью (фиг. 3г).

При оценке износостойкости по краю образец, укрепленный в зажиме 10, прижимался к кругу краем (фиг. 3д).

За оценку износостойкости по плоскости принималась величина относительного износа кромки полотна после 4000 оборотов абразивного круга.

При оценке износа по краю за величину износа принималось расстояние d между краем неизношенной кромки и крайней точкой впадины, образованной абразивным кругом (фиг. 4).

6. Количество полимера.

Количество полимера, наносимого на 1 м полотна, определялось путем взвешивания образца сетки без полимера и с полимером с последующим перерасчетом по формуле:

Q_обр количество композиции, нанесенной на образец, кг.

L_кр длина участка с нанесенной композицией.

7. Изгибная выносливость.

Испытания проводились на машине типа Токодай фирмы Тoyo Seiki Seisaku Sho Ltd путем многократного перегибания образца. Оценка изгибной выносливости проводилась путем визуального осмотра образца после 3000 перегибов с радиусом изгиба P 30 мм по следующей шкале:
+ отсутствие трещин и расслоений;
есть трещины и расслоения.

8. Старение (гидролизостойкость).

Старение образцов производилось путем подвержения их гидролизу при температуре T 132^o, давлении P 0,2 МПа, показателе pH 7, в течение t 12 ч, после чего их подвергали тестам 4, 5 и 6.

Результаты испытания образцов сведены в табл. 3. Знаком * помечены образцы без скругленной галтели.

Проведенные эксперименты по изготовлению и оценке свойств кромки показали, что при соблюдении всех отличительных признаков, указанных в формуле изобретения, кромка обладает более высокой прочностью, гидролизостойкостью и износостойкостью, чем прототип.

Как следует из табл.3, оптимальным количеством присадки является 2% по массе (примеры 1 6). Без добавления присадки требуется увеличивать температуру расплава для получения хорошего внешнего вида кромки (см. примеры 1 и 16), однако при этом появляются признаки термической деформации материала сетки. Повышение количества присадки свыше 4% по массе является неоптимальным, т.к. не наблюдается улучшения механических характеристик кромки.

Существенное влияние на механизм характеристики оказывает наличие галтели (примеры 6 и 7, 13 и 14), особенно на прочность при вырыве первой нити.

При соблюдении температурных показателей нанесения кромка обладает хорошим качеством (пример 1-15). При уменьшении температуры ниже температуры плавления процесс течения через фильеру прекращается. При увеличении температуры выше точки начала деструкции сильно ухудшается внешний вид, прочностные показатели, кромка получается липкой и непригодной к использованию.

При снижении давления нанесения ниже 0,5 МПа (пример 18) не происходит заполнения межволоконных пор, что приводит к существенному ухудшению механических показателей. При увеличении давления выше 3 МПа существенно ухудшается внешний вид кромки из-за выползов материала через щели между фильерой и полотном.

Также и при увеличении скорости движения полотна свыше 2 м/мин не происходит заполнения межволоконных пор, что приводит к снижению механических показателей и ухудшению внешнего вида.

Снижение скорости ниже 0,5 м/мин (пример 17) приводит к появлению признаков термической деформации полотна.

Таким образом, при соблюдении условий, указанных в отличительной части формулы, данный способ позволяет получить прочную, гидролизостойкую, износостойкую кромку для технических полотен, в частности для сушильных сеток бумагоделательных машин, которая позволит избежать преждевременного выхода из строя из-за разрушения края.

Изобретение относится к области получения кромок технических полотен, в частности сушильных сеток бумаго- и картоноделательных машин, и может быть использовано для увеличения износостойкости и повышения устойчивости к распусканию и разлохмачиванию краев полотен. Способ получения фиксирующей кромки технических полотен преимущественно для сушильных сеток бумагоделательных машин заключается в обрезке края полотна и непрерывном нанесении полимерного материала на края полотна, причем в качестве полимера используется расплав термопластичного полиуретана на основе сложного или простого полиэфира, 1,4-бутандиола и 4,4-дифенилметандиизоцианата с добавлением присадки, являющейся фторированным олигоэфиром на основе метантрикарбоновой кислоты, расплав наносят под давлением одновременно на верхнюю и боковую поверхности края полотна с формированием скругленной гантели из наносимого полимера вглубь материала края полотна, полимер наносят на единицу длины полотна в количестве, Q, кг/м, определяемом формулой:

где ρ - плотность расплава, кг/м³, b - ширина кромки ткани, м, Δ - толщина полимерной кромки, м, n₀ - число нитей основы на 1 м, 1/м, n_y - число нитей утка на 1 м, 1/м, a₀ - уработка нитей основы, a_y - уработка нитей утка, S₀ - площадь поперечного сечения нитей основы, м², S_y - площадь поперечного сечения нитей утка, м², K - число видов нитей основы, m - число видов нитей утка, S_г - площадь поперечного сечения галтели, м², расплав наносят под давлением p = 0,5...3,0 МПа при температуре, лежащей в пределах от температуры плавления до температуры начала деструкции при скорости движения полотна 0,5...2,0 м/мин, присадка добавляется в количестве 0,5...4% по массе. 1 с., 5 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.

1. Способ получения фиксирующей кромки технических полотен, преимущественно сушильных сеток бумагоделательных машин, заключающийся в обрезке края полотна, непрерывном нанесении полимерного материала на край полотна, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используют расплав термопластичного полиуретанового полимера, получаемого на основе сложного или простого полиэфира, 4,4-дифенилметандиизоцианата и 1,4-бутандиола с добавлением присадки, являющейся фторированным олигоэфиром на основе трикарбоновой кислоты, нанесение расплава производят под давлением одновременно на верхнюю, нижнюю и боковую поверхности края полотна с формированием галтели из наносимого полимера на боковой поверхности края полотна. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимерный материал с добавлением присадки наносят на единицу длины полотна в количестве

где Q количество наносимой композиции, кг/м;
ρ - плотность расплава, кг/м^;
b ширина кромки полотна, м;
Δ - толщина изготавливаемой кромки, м;
n_о число нитей основы на 1 м, 1/м;
n_у число нитей утка на 1 м, 1/м;
а_о уработка нитей основы;
а_у уработка нитей утка;
S_о площадь поперечного сечения нитей основы, м²;
S_у площадь поперечного сечения нитей утка, м²;
к число видов нитей основы;
m число видов нитей утка;
S_г площадь поперечного сечения галтели, м². 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что расплав наносят под давлением 0,05 0,20 МПа. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что расплав наносят при температуре Т, лежащей в пределах Т_п л Т_д, где Т_п л температура плавления, Т_д температура начала деструкции. 5. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что расплав наносят при скорости движения полотна 0,5 2,0 м/мин. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что присадку добавляют в количестве 0,5 0,4% по массе.