纸机压榨织物的制作方法

专利名称：纸机压榨织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及纸机压榨织物，特别是涉及由聚酰胺材料制成的、并具有改善的寿命和在表面层中具有抗压扁性的纸机压榨织物。
在造纸机中，被称为“配料”的造纸组分的浆料沉积在成形织物或“网”上，而液体组分配料通过该织物或网排出，以生产出自粘结的纸页。该自粘结纸页然后送至纸机的压榨部再到达干燥部。
在压榨部中，纸页通过压榨织物送至一对压辊，在压辊处，织物和纸页通过压辊的压区，以借助对纸页的机械压力而脱水。
纸页本身可以含有其它种类的化学配料和添加剂，并可同时经受高温处理以帮助脱水。因此，造纸压榨织物以及其纸页常经受高温、严酷化学环境下的高压处理。造纸压榨织物通常借助针刺絮垫纤维(batt fiber)至机织底布(woven base fabric)而生产。该底布具有多种功能首先，支承成形的纸页通过纸机的压榨部；第二，接收在每个压区挤出的纸页的水；最后，赋予该纸页以装饰或表面外观。
絮垫纤维层构成纸页的“缓冲垫”和支撑，而机织底布提供接受挤出的纸页的水的主要通道或空隙。絮垫纤维层的质量，特别是其表面性能以及表面性能随时间的一致性极为重要。随着絮垫纤维层的表面性能降低，被压榨纸页的表面质量以及脱水的均匀性也将降低。
在压辊的压区中，絮垫纤维在高压下频繁地弯曲变形。因此，在上述过程中絮垫纤维的机械性能是相当重要的。
聚酰胺6和聚酰胺66已被广泛地用于制造纸机压榨织物。由于能控制这些聚合物纤维及其特性以制造可接受的造纸压榨织物，因此，这些聚合物可容易地成形。
已提议对聚酰胺(PA)纤维进行一般的处理，但还没有具体涉及改进如用于纸机贵重器材的纤维的机械性能。现有的用于处理聚酰胺纤维的提议中，有如下一些US2 434 247涉及用甲醛和醇改性合成的线性聚酰胺，以得到用于机织织物的更富弹性的耐纶。
US2 430 953涉及生产具有更柔软手感、更好的悬垂性以及还具有更高熔点，更好的染料吸取性和增加的耐溶剂性的耐纶纱线。将该聚酰胺纱线在pH低于3于乙醇中与甲醛反应。
US2 425 334涉及在pH低于3时用甲醛改性聚酰胺，以致使它们能被冷拉伸出不大于其原始长度的75％。
US3 276 839描述了在酚和脂族阴离子活性化合物存在下在碱性介质中对合成的耐纶纺织材料进行整饰和染色的方法。
US3 322 488涉及用于合成聚酰胺纤维、用作拒染剂的磺甲基化的双酚-甲醛缩合产物。
US2 533 100涉及用酚类或它们相应的还原产物的硫代衍生物对合成线性聚酰胺的处理方法。
US2 388 676涉及通过在耐纶内形成儿茶酚醛树脂而改进聚酰胺纤维的光稳定性。
在上述的每种情况下，耐纶材料用于外表或装饰组件，即在不经受纸机的侵蚀性物理和化学环境的条件下使用时，均显示出改善的性能。
随着纸机工艺的改进，车速、操作温度和压力增加，结果，增加了现有压榨织物压实和磨损的趋势。此外，由于操作温度和车速的增加而增加的降解作用导致这些织物明显更短的使用寿命。
本申请人发现，其中使用有增加的胺端基浓度的各种聚酰胺纤维的造纸压榨织物能进一步处理和改进，以产生显著改善的性能。
根据本发明，提供了一种含有由各种聚酰胺组成的纤维层的造纸压榨织物，其特征在于，所说的聚酰胺具有这样的胺端基浓度即胺端基/羧端基的比值大于1，聚酰胺已经受过酚/醛处理，以使它与未处理的材料相比增加了至少4％的特性粘度。
在本发明的一个实施方案中，胺端基浓度至少为60当量/106g，其中聚酰胺为聚酰胺66，处理后的特性粘度优选不小于1.3dl/g，所述纤维层可正好是表面层或絮垫结构层和/或至多为絮垫结构的100％的絮垫的任意部分。
另一方面，本发明提供了一种造纸压榨织物的制造方法，该方法包括，通过将纤维在高温下与醛水溶液和在高温下与酚水溶液接触，对胺端基浓度至少为60当量/106g的聚酰胺纤维进行醛/酚处理，该处理过程在足以使聚酰胺的特性粘度增加至少4％的温度和时间下进行，并且然后形成所述的纤维层，并针刺至机织的底布上。在醛/酚处理步骤之前或之后，可以将纤维形成絮垫层，再附着至底布上。
由于机织的底布含有通常为聚酰胺基的单丝纱，复丝纱，或由短纤维制得的短纤维纱，又由于这些纱也暴露至如前已描述的加热、加压和化学环境中，因此，本发明的技术中也可用于这些纱线形式。二维稳定性、强度保留作用和保持水处理能力的益处均是极其重要的，而且通过使用本发明制备的纱线这些益处将被改善。
另外，尽管通常的制造工艺是将由纤维组成的絮垫施加至机织底布上，但这并不限制本发明的范围。不管底布是机织的与否，或是否还有一支承底基，替代机械针刺的施加纤维、固定纤维的其它方法均可在生产压榨织物中被考虑。
“纤维”一词也不是在大小尺寸和形状的意义上限定，而认为是组分。因此，在这种意义上，对于本说明书所使用的术语“纤维”也应包括“纱线”。
能用于本方法的酚类包括苯酚、焦儿茶酚、间苯二酚、氢醌、焦棓酚和间苯三酚，以及上述化合物的取代产物，只要在芳环上保留至少两个反应活性位点即可。此外、双酚类、二羟基萘类等也能使用。
可用于本方法的醛类有，甲醛、能释放甲醛的化合物、乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、己二醛、庚二醛、壬二醛和癸二醛等，以及它们的取代的对应物。
随着酚化合物以及随后使用的热处理过程的不同，处理过的聚酰胺絮垫纤维的特性粘度增加至多达25％。在处理过程前，特别是在处理过程后，与标准聚酰胺纤维相比，这些纤维还显示出了更高的湿伸长率。在造纸机上使用期间，还由于含氯化合物的氧化作用，造成了抗化学品性质、特别是抗物理性能下降方面性质的显著改善。另外，纤维还显示了对由含填料如碳酸钙的纸的压榨所造成的磨损的改进的抵抗性。这种压榨织物显示出高达100％更长的使用寿命，特别是在极恶劣的化学和机械磨损环境中。
下面是仅通过实施本发明的方法的例子的说明。
实施例1将胺端基浓度为66.4当量/106g、特性粘度为1.35dl/g的15旦的聚酰胺66短纤维进行如下所述的酚处理过程。
首先将纤维在由0.5％的乙二胺和2％的甲醛组成的水浴中于130°F浸渍30分钟。冲洗后，使纤维在1.5％的间苯二酚和1％的甲醛的第二种水溶液中于130°F处理一小时，随后进行冲洗周期，将该试样风干并在300°F加热10分钟。
下表1比较用上述配方处理过的纤维和具有高胺端基和低胺端基的未处理过的PA66纤维的特性粘度和抗张性能。表2包括，在标准降解试验中暴露至次氯酸钠溶液中后，所述性能的数据。
处理后，观测到高胺端基纤维的特性粘度增加6％。此外，与对比例相比，这些纤维具有更高的伸长率。该更高的伸长率产生了更高的抗拉能吸收(tensile energy adsorption)或“韧性”值。考虑到最终的使用要求，如对纸机来说是很重要因素的回弹性能，该参数是很重要的。甚至在暴露至次氯酸盐后，与对比例相比，处理过的高胺端基纤维保持了高的伸长率和抗拉能吸收性。
实施例2如上述例1(称为“×”处理)所述，使用1/10和1/2的化学品浓度对具有低的和高胺浓度的另外的PA66纤维试样进行处理。然后，将试样进行模拟造纸试验，其中以给定的循环次数对试样进行重复压缩，并以0-5的相对等级进行检查并判断。
表3的检查结果表明，就模拟造纸压榨中的改进的等级而言，处理过的高胺端基纤维给出了优异的性能。根据该表，等级越低，结果越好。
实施例3在生产未涂布的印刷级和书写级纸、主要是证卷纸和压感复印纸的造纸机的第三压榨位置上，进行一次实地试验。发现该特定的纸机在其浆水和喷水中有很高的残留氯(超过2.0ppm)。
用最佳已知技术对标准织物进行化学处理，以给絮垫结构中的聚酰胺纤维提供一定程度的保护。即使这样，织物的有效寿命仍低于三周，且明显磨损和压实，引起不能有效脱水。在极端的情况下，由于处于降解的状态，织物实际上从纸机上扯下。
在试验时，先前的三种织物每个都运转12天，其中一个扯下。所用的试验织物结构由100％的改性聚酰胺纤维组成，外加本发明的特定的处理步骤。我们的试验进行12天并按期停止。该织物没有出现任何不稳定的迹象，我们对所用织物的分析表明，重量损失很低，没有任何纤维原纤维化和疲劳，几乎不损失散装处理(bulk handling)和水处理能力。
随后，令用本发明方法处理得到的织物在该位置运转39天，取出时，该织物仍处于可用的物理状态。对比织物在该期间运转不超过14天。
表1.初始纤维性质抗拉强度屈服断裂 抗拉能胺端基浓度 特性粘度 伸长率 伸长率吸收值纤维 (当量/106g) (dL/g)(g) (％)(g) (％) (gm-cm)未处理过PA6，666.4 1.35 39±4 29±2 65±8 92±15 88.0处理过PA6，6 -- 1.43 44±4 30±2 63±7 90±893.2未处理过PA6，6对照36.9 1.33 52±2 27±2 74±4 63±874.7处理过PA6，6对照 -- 1.29 52±3 29±2 70±4 68±13 70.6表2.暴露于次氯酸盐后的纤维性质抗拉强度屈服 断裂 抗拉能胺端*基浓度 特性粘度 保持的％伸长率 伸长率 吸收值纤维 (当量/106g) (dL/g) IV(g)(％) (g) (％) (gm-cm)未处理过PA6，666.4 0.70 52 -----无----- 11±2 11±21.6处理过PA6，6 -- 1.33 93 42±530±2 61±7 91±11 91.5未处理过PA6，6对照36.9 0.01 61 ------无-----23±4 18±85.3处理过PA6，6对照 -- 1.20 93 ------无-----55±3 43±729.9*次氯酸盐降解前的值表3造纸压榨部分级(级 0-5)纤维 处理 700,000次循环高胺端基对照样 --3.5高胺端基 1/10X 2.2高胺端基 1/2X 1.9高胺端基 X 1.9低胺端基对照样 --3.7低胺端基 1/10X 3.8低胺端基 X 3.权利要求
1.一种由聚酰胺纤维组成的、初始胺端基浓度至少为60当量/106g、胺端基对羧端基的初始比值大于1.0的处理过的(含处理过的聚酰胺纤维的)聚酰胺纤维，所述聚酰胺纤维用酚/醛处理过程进行处理，包括将聚酰胺纤维在高温下与醛水溶液接触和在高温下与酚水溶液接触，所述处理在足以使处理过的聚酰胺纤维的特性粘度与未处理的聚酰胺纤维相比增加至少4％的温度和时间下进行。
2.一种含有处理过的聚酰胺纤维的处理过的纸机压榨织物，所述聚酰胺纤维的初始胺端基浓度为至少60当量/106g，胺端基对羧端基的初始比值大于1.0，该聚酰胺纤维用酚/醛处理过程进行处理，包括将聚酰胺纤维在高温下与醛水溶液接触和在高温下与酚水溶液接触，所述处理在足以使处理过的聚酰胺纤维的特性粘度与未处理的聚酰胺纤维相比增加至少4％的温度和时间下进行。
3.一种包含初始胺端基浓度为至少60当量/106g、胺端基对羧端基的初始比值大于1.0的处理过的聚酰胺纤维、长丝和/或纱线的处理过的纸机压榨织物，所述聚酰胺纤维、长丝和/或纱线用酚/醛处理过程进行处理，包括将聚酰胺纤维、长丝和/或纱线在高温下与醛水溶液接触和在高温下与酚水溶液接触，所述处理在足以使处理过的聚酰胺纤维的特性粘度与未处理的聚酰胺纤维相比增加至少4％的温度和时间下进行。
4.如权利要求1所述的处理过的聚酰胺纤维，其中对所述聚酰胺纤维在所述的酚/醛处理过程后进行热处理，以进一步使其特性粘度增加至少4％。
5.如权利要求2所述的处理过的纸机压榨织物，其中所述聚酰胺是聚酰胺66，在所述的酚/醛处理过程后的特性粘度不低于1.3Dl./g。
6.如权利要求2所述的处理过的纸机压榨织物，其中，在所述聚酰胺纤维的所述处理中使用的所述的酚类选自苯酚、焦儿茶酚、间二苯酚、氢醌、焦棓酚和间苯三酚。
7.如权利要求2所述的处理过的纸机压榨织物，其中所述的在所述聚酰胺纤维的所述处理中使用的醛类选自甲醛、能释放甲醛的化合物、乙二醛、丙二醛、丁二醛、戊二醛、己二醛、庚二醛、辛二醛、壬二醛和癸二醛。
8.如权利要求1所述的处理过的聚酰胺纤维，其中，酚/醛处理过程包括至少一种含至少一种酚和至少一种醛的溶液。
9.权利要求2所述的由聚酰胺纤维组成的处理过的纸机压榨织物，其中酚/醛处理过程包括至少一种含至少一种酚和至少一种醛的溶液。
10.权利要求2所述的由聚酰胺纤维组成的处理过的造纸压榨织物，与不包含所述处理过的聚酰胺的造纸压榨织物相比，所述的造纸压榨织物显示出改善的耐磨损性。
11.如权利要求2所述的处理过的造纸压榨织物，其中在所述酚/醛处理后，将所述处理过的造纸压榨织物进行热处理，以进一步使其特性粘度增加至少4％。
12.如权利要求3所述的处理过的纸机压榨织物，包括有聚酰胺纤维、长丝和/或纱线，所述的织物在酚/醛处理后进行热处理，以进一步使所述的聚酰胺纤维、长丝和/或纱线的特性粘度与未处理的聚酰胺纤维、长丝和/或纱线相比增加至少4％。
13.如权利要求3所述的处理过的纸机压榨织物，所述的压榨织物由底布和附着在所述底布一侧或两侧的纤维层组成。
14.如权利要求2所述的处理过的纸机压榨织物，其中聚酰胺纤维在形成造纸压榨织物后，进行酚/醛处理。
15.如权利要求3所述的处理过的纸机压榨织物，其中聚酰胺纤维、长丝和/或纱线在形成造纸压榨织物后进行酚/醛处理。
16.一种由初始胺端基浓度为至少60当量/106g、胺端基对羧端基的初始比值大于1.0的聚酰胺纤维组成的处理过的聚酰胺纤维，所述的聚酰胺纤维用酚/醛处理过程进行处理，包括将聚酰胺纤维在高温下与醛和二胺的水溶液接触和在高温下与酚和甲醛的水溶液接触，所述处理在足以使处理过的聚酰胺纤维的特性粘度比未处理的聚酰胺纤维增加至少4％的温度和时间下进行。
17.一种由初始胺端基浓度至少为60当量/106g、胺端基对羧端基的初始比值大于1.0的聚酰胺纤维组成的处理过的聚酰胺纤维，所述聚酰胺纤维用酚/醛处理过程进行处理，包括将聚酰胺纤维在高温下与甲醛和乙二胺的水溶液接触，冲洗该纤维，再在高温下将纤维与间二苯和甲醛的水溶液接触，冲洗该纤维，并加热干燥该纤维，所述的处理在足以使处理过的聚酰胺纤维的特性粘度比未处理的聚酰胺纤维增加至少4％的温度和时间下进行。
全文摘要
本发明涉及由聚酰胺类得到的聚合物材料，其特征在于，所述的聚酰胺具有至少60当量/10
文档编号D06M13/152GK1142552SQ9610054
公开日1997年2月12日 申请日期1996年4月4日 优先权日1995年4月5日
发明者L·诺曼丁 申请人:阿尔巴尼国际公司