DE102020126003A1

DE102020126003A1 - Walzenbezug bzw. Walze mit verbesserter Hydrophobizität

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Publication number: DE102020126003A1
Application number: DE102020126003.2A
Authority: DE
Inventors: Delphine Delmas; Uwe Matuschczyk; Michael Wokurek
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2020-10-05
Filing date: 2020-10-05
Publication date: 2022-04-07
Also published as: WO2022073671A1; EP4225990A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzenbezug für eine Walze wobei Walzenbezug wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren in ein oder mehreren Schritten i) einer Polyolkomponente, ii) einer Isocyanatkomponente und iii) einer Komponente enthaltend wenigstens einen Vernetzer erhältlich ist, wobei die Polyolkomponente des Polyurethans zu mindestens 90 Gew.-% aus einer oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt ist,-O-R1-X-R2-O-(I),worin alle R1und R2der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C1-C20-Alkylengruppen und verzweigten C1-C20-Alkylengruppen und alle Gruppen X der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus Bindung, O, C(O)-O und O-C(O)-O, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die folgenden Kriterien erfüllen:a) mindestens 80% der Gruppen X sind O-C(O)-O sowie der Rest der Gruppen X sind ausgewählt aus O und C(O)-O undb) die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R1und R2beträgt 8 oder mehr als 8 Kohlenstoffatome undc) mindestens 50% der Gruppen R1und R2sind unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C8-C12-Alkylengruppe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Walzenbezug für eine Walze, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Walze mit einem solchen Walzenbezug.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Pressmantel für eine Presswalze, insbesondere für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, oder Transportband, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pressmantels bzw. Transportbandes, einen entsprechenden Pressmantel sowie ein entsprechendes Transportband.
Bei der Papierherstellung werden bei einer Vielzahl von Verfahrensschritten Walzen und insbesondere Walzen mit einer elastischen Oberfläche eingesetzt. Letztere kommen beispielsweise bei der Blattbildung in der Siebpartie der Papiermaschine, bei dem Entwässern in der Presspartie der Papiermaschine und bei dem Streichen, Trocknen sowie Glätten in der Endpartie der Papiermaschine zum Einsatz. In einem solchen Fall befindet sich die radial äußerste Oberfläche einer solchen Walze in manchen Positionen in der Papiermaschine in nahezu ständigem Kontakt mit der Papierbahn. Derartige Walzen sind daher im Betrieb der Papiermaschine hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. Abgesehen davon müssen diese eine niedrige Rissanfälligkeit, eine hohe Schlagfestigkeit, eine gute Reißfestigkeit, eine hohe Weiterreißfestigkeit, eine hohe Druckfestigkeit und eine ausreichend hohe Härte aufweisen. Gleichzeitig müssen die Walzen ausreichend abrasionsbeständig und verschleißfest sein, um eine möglichst lange Lebensdauer aufzuweisen.
Um den Oberflächen von Walzen die für ihre Verwendung erforderlichen anwendungstechnischen Eigenschaften zu verleihen, werden Walzen an ihrer Oberfläche üblicherweise mit einem auf einem Walzenkern angeordneten Walzenbezug versehen, dessen Material im Hinblick auf die erforderlichen anwendungstechnischen Eigenschaften formuliert wird.
Häufig umfasst ein solcher Walzenbezug eine oder mehrere Schichten, die ein Polyurethan umfassen oder daraus bestehen. Ein Beispiel hierzu ist in der EP 3 491 187 beschrieben.
Presswalzen werden in einer Vielzahl von Pressen und beispielsweise in der Form von Schuhwalzen in Schuhpressen eingesetzt, welche wiederum insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen, wie Papierbahnen, verwendet werden. Derartige Schuhpressen sind aus einer Schuhwalze und einer Gegenwalze mit einem dazwischen ausgebildeten Pressspalt aufgebaut. Dabei bestehen Schuhwalzen aus einem stationären, d. h. nicht rotierenden, Presselement, nämlich dem Schuh, und aus einem den Schuh umlaufenden flexiblen Pressmantel. Üblicherweise wird der Schuh durch ein diesen tragendes Joch abgestützt und über hydraulische Presselemente an den diesen umlaufenden Pressmantel angepresst. Dabei wird in der Regel zwischen dem Schuh und dem Pressmantel zur Schmierung ein Ölfilm aufgebaut. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs an seiner der Gegenwalze gegenüberliegenden Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Pressspalt, welcher etwa 20-mal länger ist als der von herkömmlichen, aus zwei umlaufenden Walzen bestehenden Pressen. Bei dem Betrieb der Schuhpresse wird eine Faserstoffbahn zusammen mit einem oder zwei Pressfilz(en) durch den Pressspalt geführt, wobei die aufgrund des in dem Pressspalt auf die Faserstoffbahn ausgeübten Drucks aus der Faserstoffbahn austretende Flüssigkeit, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, von dem Pressfilz und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts wird die von dem Pressmantel aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel abgeschleudert, bevor der Pressmantel erneut in den Pressspalt eintritt. Zudem wird das von dem Pressfilz aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts mit Saugelementen entfernt. Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs vergleichsweise langen Pressspalts wird mit einer solchen Schuhpresse im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine wesentlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn erreicht.
Ein Pressmantel einer solchen Schuhpresse muss idealerweise eine Vielzahl von Anforderungen erfüllen, um zu optimalen Ergebnissen zu führen. Zum einen muss ein solcher Pressmantel ausreichend flexibel sein, um um den Schuh herum geführt werden zu können. Gleichzeitig muss der Pressmantel ausreichend steif sein, um nicht unter der in dem Pressspalt herrschenden Presslast zu stark verformt und deformiert zu werden. Zudem muss ein Pressmantel eine hohe Verschleißbeständigkeit, eine gute Abriebsfestigkeit, eine hohe Rissbildungsbeständigkeit, eine gute Risswachstumsbeständigkeit und eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie insbesondere Wasser, Öl, Säuren, Basen und Lösemitteln, aufweisen. Insbesondere muss sich ein Pressmantel durch eine sehr hohe Hydrophobizität auf der Papierseite auszeichnen.
Insbesondere in Papier-, Karton- oder Tissuemaschine werden Transportbänder eingesetzt, welche zumindest einen Teil der vorgenannten Anforderungen erfüllen müssen und insbesondere auf deren Papierseite eine sehr hohe Hydrophobizität aufweisen müssen. Beispielsweise werden solche Transportbänder in der Pressenpartie solcher Maschinen, eingesetzt, um eine Faserstoffbahn durch den Pressspalt und anschließend zu einer Transferstelle zu transportieren, an der die Faserstoffbahn an die nachfolgende Trockenpartie übergeben wird. Solche Transportbänder umfassen in der Regel zumindest eine die Papierseite des Bandes bereitstellende Polymerbeschichtung, in welche ein lastaufnehmendes textiles Flächengebilde eingebettet ist.
Um diese mannigfaltigen Anforderungen zumindest teilweise zu erfüllen, sind solche Pressmäntel üblicherweise aus faserverstärktem Polyurethan aufgebaut, also aus einem Verbundwerkstoff, bei dem in einer Matrix aus vernetztem Polyurethan ein Fasergelege oder Fasergewebe eingebettet ist. Dabei sind sowohl einlagige als auch entsprechende mehrlagige Pressmäntel bekannt.
Aus der EP 2 284 314 A1 ist ein Pressmantel für eine Schuhpresse bekannt, welcher aus einer oder mehreren Lagen aus vernetztem Polyurethan, in das Fasergewebe eingebettet ist, zusammengesetzt ist. Dabei ist das vernetzte Polyurethan das Reaktionsprodukt aus einem Präpolymer, das aus einer 55 bis 100 Mol-% p-Phenylendiisocyanat enthaltenden Isocyanatkomponente und einem Polyol hergestellt worden ist, und einer Vernetzerkomponente, welche 65 bis 100 Mol-% eines oder mehrere bestimmter Polyamine enthält. Das Polyol ist bevorzugt Polytetramethylenglykol.
Aus der EP 2 737 124 B1 ist ein Pressmantel für eine Schuhpresse bzw. ein Transportband bekannt, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine vernetztes Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das vernetzte Polyurethan durch ein Verfahren erhältlich ist, bei dem ein Präpolymer, welches das Reaktionsprodukt einer Methylendiphenyldiisocyanat enthaltenden Isocyanatkomponente und einer ein Polycarbonatpolyol enthaltenden Polyolkomponente ist, mit einer Vernetzerkomponente reagiert wird, welche wenigstens ein Polyol mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von mehr als 1.000 g/mol enthält. Als Polycarbonatpolyol wird beispielweise Polycarbonatpolyol auf Basis von Hexandiol eingesetzt.
Obwohl die vorstehenden Walzenbezüge sowie Pressmäntel gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Beständigkeit gegenüber Wasser und Chemikalien aufweisen, ist deren Hydrophobizität insbesondere auf deren Papierseite verbesserungsbedürftig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Walzenbezugs sowie eines Pressmantels bzw. eines Transportbandes, wobei der der Walzenbezug oder der Pressmantel bzw. das Transportband eine verbesserte Hydrophobizität aufweist, sich aber dennoch durch eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit, eine hervorragende Abriebsfestigkeit, eine ausgezeichnete Rissbildungsbeständigkeit, eine hervorragende Risswachstumsbeständigkeit, eine niedrige Quellung, eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie insbesondere Wasser, Öl, Säuren, Basen und Lösemitteln, eine ausgezeichnete Flexibilität sowie eine hervorragende Steifigkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines Walzenbezugs für eine Walze, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Walzenbezug wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren in ein oder mehreren Schritten i) einer Polyolkomponente, ii) einer Isocyanatkomponente und iii) einer Komponente enthaltend wenigstens einen Vernetzer erhältlich ist, wobei die Polyolkomponente des Polyurethans zu mindestens 90 Gew.-% aus einer oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt ist, -O-R¹-)(-R²-O- (I), worin alle R¹ und R² der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen und alle Gruppen X der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus Bindung, O, C(O)-O und O-C(O)-O, wobei mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die folgenden Kriterien erfüllen:

a) mindestens 80% der Gruppen X sind O-C(O)-O sowie der Rest der Gruppen X sind ausgewählt aus O und C(O)-O und
b) die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² beträgt 8 oder mehr als 8 Kohlenstoffatome und
c) mindestens 50% der Gruppen R¹ und R² sind unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe.

Hinsichtlich des Pressmantels bzw. des Transportbandes wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung eines Pressmantels für eine Presswalze, insbesondere für eine Presswalze einer Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, oder eines Transportbandes, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Pressmantel bzw. das Transportband wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren in ein oder mehreren Schritten i) einer Polyolkomponente, ii) einer Isocyanatkomponente und iii) einer Komponente enthaltend wenigstens einen Vernetzer erhältlich ist, wobei die Polyolkomponente des Polyurethans zu mindestens 90 Gew.-% aus einer oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt ist, -O-R¹-X-R²-O- (I), worin alle R¹ und R² der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen und alle Gruppen X der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus Bindung, O, C(O)-O und O-C(O)-O, wobei mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die folgenden Kriterien erfüllen:

Überraschenderweise wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass eine Schicht aus Polyurethan, deren Polyolkomponente zu mindestens 90 Gew.-% aus ein oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), also aus Polyolgruppen, zusammengesetzt ist, von denen mindestens 70 Gew.-% die Kriterien a) bis c) erfüllen, eine verbesserte Hydrophobizität insbesondere auf deren Oberflächen aufweist. Zudem war es überraschend, dass sich eine solche Schicht aus Polyurethan dennoch durch eine ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit, eine hervorragende Abriebsfestigkeit, eine ausgezeichnete Rissbildungsbeständigkeit, eine hervorragende Risswachstumsbeständigkeit, eine niedrige Quellung, eine hohe Beständigkeit gegenüber Chemikalien, wie insbesondere Wasser, Öl, Säuren, Basen und Lösemitteln, eine ausgezeichnete Flexibilität sowie eine hervorragende Steifigkeit auszeichnet.
Unter „aus einer oder mehreren voneinander verschiedenen“ Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt wird gemäß der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die Polyolkomponente des Polyurethans eine Vielzahl solcher Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) enthält, wobei die einzelnen Struktureinheiten jeweils gleich sein können oder sich voneinander unterscheiden können. Mithin umfasst diese Formulierung insbesondere auch Polyurethane, die jeweils eine Vielzahl von beispielsweise drei verschiedenen Struktureinheiten enthält, wobei jede der drei verschiedenen Struktureinheiten die allgemeine Formel (I) aufweist, sich aber jede der drei verschiedenen Struktureinheiten von jeder der beiden anderen unterscheidet. Beispielsweise kann in einer der drei verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die Gruppe X eine Carbonatgruppe, die Gruppe R¹ eine Nonylengruppe sowie die Gruppe R² eine Decylengruppe sein, kann in einer anderen der drei verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die Gruppe X eine Carbonatgruppe, die Gruppe R¹ eine Nonylengruppe sowie die Gruppe R² eine Dodecylengruppe sein und kann in der dritten der drei verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die Gruppe X eine Carbonatgruppe und die Gruppen R¹ und R² jeweils eine Nonylengruppe sein. Zudem bedeutet „aus einer oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt“ nicht, dass die einzelnen Struktureinheiten direkt miteinander verbunden sind. Vielmehr können diese durch ein oder mehrere Atome voneinander getrennt in einer Molekülkette vorliegen.
Als Alkylengruppe wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine C_nH_2n-Kohlenwassersoffgruppe verstanden, also eine Kohlenwasserstoffgruppe mit zwei endständigen Radikalen.
Unter Polyolen werden im Sinne der vorliegenden Erfindung alle Alkohole verstanden, welche mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisen und vorzugsweise ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von 500 bis 10.000 g/mol aufweisen. Bevorzugte Polyole sind gemäß der vorliegenden Erfindung Diole und insbesondere solche mit dem vorgenannten Molekulargewicht, also langkettige Polyole, also keine kurzkettigen Polyole, wie beispielsweise 1,4-Butandiol.
Dabei ist die Polyolkomponente des Polyurethans zu mindestens 90 Gew.-% aus ein oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), also aus Polyolgruppen, zusammengesetzt. Vorzugsweise ist die Polyolkomponente des Polyurethans zu 95 bis 100 Gew.-% aus ein oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt. Die Polyolgruppen bilden mithin einen Hauptbestandteil des Polyurethans und nicht nur einen kleinen Bestandteil.
Bei dem erfindungsgemäßen Polyurethan kann es sich, muss es sich aber nicht um ein giessbares Polyurethan und/oder um ein thermoplastisches Polyurethan handeln. Dieses kann beispielsweise aus mindestens einem Präpolymer und mindestens einem Vernetzer gewonnen worden sein oder durch Reagieren der Polyolkomponente, der Isocyanatkomponente und des Vernetzers in einem Schritt. Sollte das Polyurethan aus mindestens einem Präpolymer und mindestens einem Vernetzer gewonnen worden sein, dann sind die Poylolstruktureinheiten bei diesen Polyurethanen zwingend in dem Präpolymerteil enthalten und können, müssen aber nicht zusätzlich auch in dem Vernetzer enthalten sein.
Erfindungsgemäß erfüllen mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die drei vorgenannten Kriterien a) bis c). Es ist demnach wesentlich, dass die Mehrheit der in dem Polyurethan enthaltenen Polyolstruktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die drei vorgenannten Kriterien a) bis c) erfüllt, wobei es unschädlich ist, wenn eine untergeordnete Zahl der Polyolstruktureinheiten diese Kriterien nicht oder nicht vollständig erfüllt. Gute Ergebnisse werden jedoch insbesondere erhalten, wenn mindestens 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% und höchst bevorzugt alle der ein oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) jeweils die Kriterien a) bis c) erfüllen.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass alle Gruppen R¹ und R² der mindestens 70 Gew.-% ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, und vorzugsweise auch diejenigen der ggf. bis zu 30 Gew.-% anderen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) nicht oder zumindest nicht vollständig erfüllen, unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C₄-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₄-C₁₄-Alkylengruppen und besonders bevorzugt aus linearen C₆-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylengruppen. Vorzugsweise sind zumindest bei den mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, gemäß dem Kriterium c) mindestens 50%, bevorzugt mindestens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% und höchst bevorzugt alle der Gruppen R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind mindestens 90%, besonders bevorzugt mindestens 95%, ganz besonders bevorzugt mindestens 99% und höchst bevorzugt alle der Gruppen X der mindestens 70 Gew.-% ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, und vorzugsweise alle inklusive der maximal weniger als 30 Gew.-% ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) nicht oder nicht vollständig erfüllen, Carbonatgruppen O-C(O)-O. Das Ausmaß der Hydrophobizität wird bei dieser Ausführungsform insbesondere durch die Länge der Gruppen R¹ und R² bestimmt. Bei dieser Ausführungsform kann jedoch der Kristallinitätsgrad vergleichsweise hoch sein.
Für Anwendungen, in denen ein verringerter Kristallinitätsgrad gewünscht ist, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass das Polyurethan neben Polycarbonatpolyolgruppen, also neben Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), in denen die Gruppe X O-C(O)-O ist, noch andere Polyolgruppen enthält, wie insbesondere Polyetherpolyolgruppen, also Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), in der alle Gruppen X O sind, oder Polyetherpolycarbonatgruppen, also Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), in der einige der Gruppen X O und andere der Gruppen X O-C(O)-O sind. Beispiele für geeignete Polyetherpolyole sind beispielsweise Polytetramethylenglykol und Polypropylenglykol. Bei dieser Ausführungsform weisen vorzugsweise 80% bis 99% und bevorzugt 85 bis 95% der Gruppen X der ein oder mehr verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) als Gruppe X O-C(O)-O und der Rest auf 100% der Gruppen X der ein oder mehr verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) als Gruppe X O auf.
Eine weitere Möglichkeit, den Kristallinitätsgrad des Polyurethans zu reduzieren, ist es, zumindest einen Teil der Gruppen R¹ und R² in den Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) als verzweigte Alkylengruppen und insbesondere als verzweigte C_8-12-Alkylengruppen vorzusehen. Vorzugsweise sind bei dieser Ausführungsform mehr als 1 bis 30 % der Gruppen R¹ und R² der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) verzweigte Alkylengruppen, wohingegen der Rest auf 100 % der Gruppen R¹ und R² lineare Alkylengruppen sind.
Zudem wurde es im Rahmen der vorliegenden Erfindung erkannt, dass der Kristallinitätsgrad des Polyurethans reduziert werden kann, wenn die Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) Gruppen R¹ enthalten, die eine andere Kohlenstoffkettenlänge aufweisen als die Gruppen R².
Gemäß dem Kriterium b) beträgt die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² in den mindestens 70 Gew.-% ein oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, 8 oder mehr als 8 Kohlenstoffatome. Unter durchschnittlicher Kohlenstoffkettenlänge ist dabei das arithmetische Mittel gemeint, also die Summe der Kohlenstoffkettenlängen aller Gruppen R¹ und R² dieser Struktureinheiten geteilt durch die Gesamtzahl der Gruppen R¹ und R² dieser Struktureinheiten. Allerdings sollte die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² auch nicht zu groß sein. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² der mindestens 70 Gew.-% ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, 8 bis 15, besonderes bevorzugt mehr als 8 bis 12 und ganz besonders bevorzugt 9 bis 11 beträgt.
Vorzugsweis gelten die vorgenannten Bedingungen nicht nur für die mindestens 70 Gew.-% ein oder mehr verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, sondern bevorzugt für alle Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), also auch für diejenigen maximal weniger als 30 Gew.-%, welche die Kriterien a) bis c) nicht oder nicht vollständig erfüllen. Daher ist es bevorzugt, dass die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² aller Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) 8 oder mehr als 8 Kohlenstoffatome, weiter bevorzugt 8 bis 15 oder mehr als 8 bis 15, besonderes bevorzugt mehr als 8 bis 12 und ganz besonders bevorzugt 9 bis 11 beträgt.
Gemäß dem Kriterium c) sind mindestens 50% der Gruppen R¹ und R² in den mindestens 70 Gew.-% ein oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn mindestens 70%, weiter bevorzugt mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95% und höchst bevorzugt alle der Gruppen R¹ und R² der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₆-C₁₄-Alkylengruppe oder eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe sind.
Vorzugsweis gelten die vorgenannten Bedingungen nicht nur für die mindestens 70 Gew.-% ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), welche die Kriterien a) bis c) erfüllen, sondern bevorzugt für alle Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), also auch für diejenigen maximal weniger als 30 Gew.-%, welche die Kriterien a) bis c) nicht oder nicht vollständig erfüllen. Daher ist es bevorzugt, dass mindestens 50%, weiter bevorzugt mindestens 70%, noch weiter bevorzugt mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95% und höchst bevorzugt alle der Gruppen R¹ und R² aller Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₆-C₁₄-Alkylengruppe oder eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe sind.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) Oligomere sind, und zwar die allgemeine Formel (II) aufweisen: -(O-R³-O-C(O))_n1-O- (II), worin die Gruppe R³ aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen ausgewählt ist, und n¹ eine ganze Zahl von mindestens 3 ist. Sofern mindestens 60 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (II) aufweisen, muss die Gruppe R³ eine C₈-C₁₂-Alkylengruppe sein, da andernfalls das Kriterium c) nicht erfüllt wäre.
Vorzugsweise ist n₁ eine ganze Zahl zwischen 3 und 100 und bevorzugt zwischen 4 und 25.
Ferner ist es bevorzugt, dass das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (II) 500 bis 10.000 g/mol, besonders bevorzugt 800 bis 4.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt 1.000 bis 3.000 g/mol beträgt. Das Molekulargewicht kann durch Gelpermeationschromatographie gegen einen Polystyrolstandard bestimmt werden. Allerdings ist es gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Struktureinheiten über die Hydroxylzahl zu bestimmen, also über diejenige Menge an Kaliumhydroxid in Milligramm, welche der bei der Acetylierung von 1 g Substanz gebundenen Menge Essigsäure äquivalent ist. Die Hydroxylzahl kann durch Rücktitration gemäß der DIN 53240 erfolgen und wird in mg KOH/g angegeben. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht kann das bestimmt werden durch Division von 112.200 durch die Hydroxylzahl.
Auch bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die Gruppen R³ der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (II) aus linearen C₆-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylengruppen und bevorzugt aus linearen C₈-C₁₂-Alkylengruppen und verzweigten C₈-C₁₂-Alkylengruppen, wie höchst bevorzugt aus linearen C₁₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁₀-Alkylengruppen ausgewählt ist.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass wenigstens 50 Gew-%, weiter bevorzugt wenigstens 70 Gew-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew-%, besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew-% aller und höchst bevorzugt alle der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (II) aufweisen. Insbesondere bei einem sehr hohen Anteil von Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (II) kann der Kristallinitätsgrad des Polyurethans vergleichsweise hoch sein.
Für Anwendungen, in denen ein verringerter Kristallinitätsgrad gewünscht ist, wird es in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, dass das Polyurethan neben Polycarbonatpolyolgruppen, also neben Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (II), noch andere Polyolgruppen enthält, wie insbesondere Polyetherpolyolgruppen, also Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), in der die Gruppe X O ist, oder Polyetherpolycarbonatgruppen, also Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I), in der einige der Gruppe X O und andere der Gruppe X O-C(O)-O ist. Geeignete Beispiele für einen solchen Polyetherpolyol sind beispielsweise Polytetramethylenglykol und Polypropylenglykol. Bei dieser Ausführungsform weisen vorzugsweise 80% bis 99% und bevorzugt 85 bis 95% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (II) auf, wohingegen der Rest der Struktureinheiten die allgemeine Formel (I) aufweist, in der die Gruppe X O ist.
Wie vorstehend dargelegt, besteht eine weitere Möglichkeit, den Kristallinitätsgrad des Polyurethans bei dieser Ausführungsform zu reduzieren, darin, als Gruppen R³ in der allgemeinen Formel (II) verzweigte Alkylengruppen und insbesondere verzweigte C_8-12-Alkylengruppen vorzusehen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist zumindest ein Teil der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (III) auf: -(O-R⁴-O-C(O)-O-R⁵-O-C(O))_n2-O- (III), worin R⁴ und R⁵ voneinander verschiedenen sind und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen und n₂ eine ganze Zahl von mindestens 2 ist. Sofern mindestens 60 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (III) aufweisen, müssen die Gruppen R⁴ und R⁵ eine C₈-C₁₂-Alkylengruppe sein, da andernfalls das Kriterium c) nicht erfüllt wäre.
Vorzugsweise ist n₂ eine ganze Zahl zwischen 2 und 50 und bevorzugt zwischen 2 und 12.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (III) 500 bis 10.000 g/mol, besonders bevorzugt 800 bis 4.000 g/mol und ganz besonders bevorzugt 1.000 bis 3.000 g/mol beträgt.
Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn alle Gruppen R⁴ und R⁵ der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (III) unabhängig voneinander ausgewählt sind aus linearen C₄-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₄-C₁₄-Alkylengruppen, besonders bevorzugt aus linearen C₆-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylengruppen und höchst bevorzugt aus linearen C₈-C₁₂-Alkylengruppen und verzweigten C₈-C₁₂-Alkylengruppen, sofern mindestens 50%, bevorzugt mindestens 80% und besonders bevorzugt wenigstens 90% alle Gruppen R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ aller Struktureinheiten mit den allgemeinen Formeln (I), (II) und (III) jeweils eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der Gruppen R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₅-C₇-Alkylengruppe, bevorzugt C₆-Alkylengruppe, und die andere von R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₉-C₁₁-Alkylengruppe, bevorzugt C₁₀-Alkylengruppe.
Wie dargelegt, ist es auch bei dieser Ausführungsform höchst bevorzugt, dass alle der Gruppen R⁴ und R⁵ der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (III) unabhängig voneinander aus linearen C₆-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylengruppen oder aus linearen C₈-C₁₂-Alkylengruppen und verzweigten C₈-C₁₂-Alkylengruppen ausgewählt sind.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass wenigstens 50 Gew-%, weiter bevorzugt wenigstens 70 Gew-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew-%, besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew-% aller und höchst bevorzugt alle der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (III) aufweisen. Insbesondere bei einem sehr hohen Anteil von Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (II) kann der Kristallinitätsgrad des Polyurethans vergleichsweise hoch sein.
Insbesondere, wenn ein reduzierter Kristallinitätsgrad des Polyurethans erwünscht ist, ist es bevorzugt, als Gruppen R⁴ und R⁵ in der allgemeinen Formel (III) verzweigte Alkylengruppen und insbesondere verzweigte C_8-12-Alkylengruppen vorzusehen.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, dass das Polyurethan des Walzenbezugs oder des Pressmantels bzw. Transportbandes eine Mischung von verschiedenen Polyolstruktureinheiten aufweist, von denen ein Teil die allgemeine Formel (II) aufweist und ein Teil die allgemeine Formel (III) aufweist. Beispielsweise können von allen Struktureinheiten des Polyurethans gemäß der allgemeinen Formel (I) 10 bis 90 % die allgemeine Formel (II) aufweisen und 10 bis 90 % die allgemeine Formel (III) aufweisen. Gemäß einem weiteren Beispiel können die Polyolstruktureinheiten gemäß den allgemeinen Formeln (II) und (III) so verteilt sein, dass insgesamt 20 bis 40 Gew.-% (wie etwa 25 Gew.-%) der Reste R³, R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₄-C₇-Alkylengruppen sind und der Rest auf 100 Gew.-% (wie etwa 75 Gew.-%) der Reste R³, R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppen sind. Weiter bevorzugt ist es bei dieser Ausführungsform, dass 20 bis 40 Gew.-% (wie etwa 25 Gew.-%) der Reste R³, R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₅-C₇-Alkylengruppen sind und der Rest auf 100 Gew.-% (wie etwa 75 Gew.-%) der Reste R³, R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₉-C₁₁-Alkylengruppen sind, oder, dass 20 bis 40 Gew.-% (wie etwa 25 Gew.-%) der Reste R³, R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₆-Alkylengruppe und der Rest auf 100 Gew.-% (wie etwa 75 Gew.-%) der Reste R³, R⁴ und R⁵ eine lineare oder verzweigte C₁₀-Alkylengruppe sind.
Bezüglich der Art der eingesetzten Isocyanatkomponente ii) ist die vorliegende Erfindung nicht besonders beschränkt. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn die Isocyanatkomponente ii) ein oder mehrere Diisocyanatverbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Toluol-2,4-diisocyanaten (TDI), Methylendiphenylisocyanaten (MDI), Hexamethylendiisocyanaten (HDI), 1,5-Naphthalindiisocyanaten (NDI), Isophorondiisocyanaten (IDI), Cyclohexandiisocyanaten (CHDI), Phenylendiisocyanaten (PPDI), o-Tolidindiisocyanat (TODI), 3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanat, Xylylendiisocyanat (XDI), is(isocyanatomethyl)cyclohexan (H6XDI) und Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen.
Auch bezüglich der Art des in der Komponente iii) eingesetzten wenigstens einen Vernetzers ist die vorliegende Erfindung nicht besonders beschränkt. Insbesondere kann die Komponente iii) für diesen Zweck wenigstens einen Vernetzer enthalten, welcher aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Aminen, Polyolen und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht.
Geeignete Aminverbindungen sind beispielsweise solche, welche aus der Gruppe ausgewählt sind, welche aus 4,4'-Methylen-bis-(2,6-diethyl-3-chloranilin), 4,4'-Methylen-bis-(2-chloranilin), 4,4'-Methylen-bis-(2-ethylbenzylamin), 4,4'-Methylen-bis-(2,6-diethylanilin), 4,4'-Methylen-bis-(cyclohexylamin), Diethylmethylbenzoldiamin, 4,4'-Diaminodicyclohexylmethan, 4,4'-Diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethan, 4,4'-Diaminodiphenylmethan, 3,5-Dimethylthio-tolyl-diamin, 3,5-Dimethyltolyl-2,4-diamin, 3,5-Dimethyltolyl-2,6-diamin, Polytetramethylenoxiddi-p-aminobenzoat, Poly(tetramethylen-3-methyltetramethylenether)glykol-bis-(4-aminobenzoat), Trimethylen-bis-(4-aminobenzoat), Isobutyl-4-chlor-3,5-diaminobenzoat, Tetramethylammoniumbromid, Ethylendiamin, Hydrazin, Hexamethylendiamin, o-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, p-Phenylendiamin, 1,4-Diaminocyclohexan, 1,2-Diaminocyclohexan, Isophorondiamin, Diethyltoluoldiamin, 3,5-Dimethylthio-2,4-toluendiamin, 3,5-Dimethylthio-2,6-toluendiamin und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht.
Anstelle einer Aminverbindung oder zusätzlich dazu kann die Komponente iii) wenigstens ein kurzkettiges Polyol, bevorzugt kurzkettiges Diol, enthalten, welches bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Polybutylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,3-Propandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Polyethylenglykol, N-N'-Bis-(2-hydroxypropylanilin), Hydrochinon-bis-2-hydroxyethylether, 1,3-Bis(2-hydroxyethyl)resorcin, Triolen, Polytetrahydrofuranen und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht. Sofern diese Verbindungen eine Struktureinheit der allgemeinen Formel (I) aufweisen, zählen diese zu den vorgenannten Struktureinheiten und sind damit relevant, ob das Polyurethan die Kriterien a) bis c) erfüllt oder nicht.
Abgesehen davon kann die Komponente iii) auch ein Polycarbonatpolyol gemäß der allgemeinen Formel (IV) aufweisen: HO-R⁶-(0(0)C-O-R7)n3-OH (IV), worin R⁶ und R⁷ unabhängig voneinander, eine ggf. OH-Gruppen substituierte, lineare oder verzweigte C_1-14-Alkylengruppe und ganz besonders bevorzugt besonders bevorzugt eine ggf. OH-Gruppen substituierte, lineare oder verzweigte C_4-10-Alkylengruppe sind und n₃ eine ganze Zahl zwischen 2 und 50 ist. Vorzugsweise beträgt das Molekulargewicht dieses Polycarbonatpolyols 1.000 bis 3.000 g/mol. Dieses Polycarbonatpolyol zählt zu den vorgenannten Struktureinheiten und ist damit relevant, ob das Polyurethan die Kriterien a) bis c) erfüllt oder nicht.
Zur Initiierung der Vernetzungsreaktion ist es weiter bevorzugt, dass die Komponente iii) auch wenigstens einen Katalysator enthält, wobei der wenigstens eine Katalysator bevorzugt eine metallorganische Verbindung oder ein Salz von Zn, Co, Bi, Hg, Cd, K oder eines anderen Metalls und/oder ein tertiäres Amin ist und besonders bevorzugt eine Verbindung ist, welche aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Dibutylzinndilaurat, Zinnoctoat, Dioctylzinndiacetat, Dibutylzinnmercaptid, Dibutylzinnoxid, Dimethylzinnmercaptid, Dioctylzinnmercaptid, Dimethylzinncarboxylat und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht. Bevorzugte Beispiele für tertiäre Amine sind, Bis-(2-dimethylaminoethyl)ether, Alkylmorpholinen, 1N,N-Alkylbenzylamin, 1,2-Dimethylimidazol, N,N-Dimethylcyclohexylamin und N,N,N',N'-Tetramethylendiamin. Weitere geeignete Katalysatoren sind in Szycher's Handbook of Polyurethanes, Kapitel 10, ISBN 0-8493-0602-7 beschrieben.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird es vorgeschlagen, zumindest in der wenigstens einen Schicht des erfindungsgemäßen Walzenbezugs oder Pressmantels bzw. Transportbandes, welche aus dem zuvor beschriebenen Polyurethan gebildet ist, das Polyurethan die Matrix ausbildet, in welcher ein Fasergelege oder ein Fasergewebe eingebettet ist.
Der erfindungsgemäße Walzenbezug oder der Pressmantel kann einschichtig oder mehrschichtig ausgestaltet sein. Wenn der Walzenbezug oder der Pressmantel mehrschichtig ausgestaltet ist, ist es bevorzugt, dass zumindest die äußere Schicht wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt ist. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das zuvor beschriebene Polyurethan nur in einzelnen Bereichen des Walzenbezugs oder Pressmantels, wie beispielsweise in der Presszone oder am Schuhrand, enthalten ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Walzenbezugs, Pressmantels bzw. Transportbandes, welches die folgenden Schritte umfasst:

1) Bereitstellen einer Polyolkomponente i), einer Isocyanatkomponente ii) und einer Komponente iii) enthaltend wenigstens einen Vernetzer, wobei die Polyolkomponente i) mindestens ein Polyol enthält, welches Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt ist, -O-R¹-X-R²-O- (I), worin alle R¹ und R² der ein oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen und alle Gruppen X der ein oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus Bindung, O, C(O)-O und O-C(O)-O,
2) Reagieren von zumindest einem Teil der Polyolkomponente i), der Isocyanatkomponente ii) und der Komponente iii) zu einem Polyurethan so, dass das Polyurethan zu mindestens 90 Gew.-% aus ein oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt ist, wobei mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die folgenden Kriterien erfüllen:
1. a) mindestens 80% der Gruppen X sind O-C(O)-O sowie der Rest der Gruppen X sind ausgewählt aus O und C(O)-O und
2. b) die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² beträgt 8 oder mehr als 8 Kohlenstoffatome und
3. c) mindestens 50% der Gruppen R¹ und R² sind unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe, und
3) Formen eines Walzenbezugs, Pressmantels bzw. Transportbandes unter Verwendung des in dem Schritt 2) hergestellten Polyurethans.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Walze für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei die Walze einen Walzenbezug gemäß einem Aspekt der Erfindung aufweist.
Derartige Walzen können an vielen Stellen der Papiermaschine Verwendung finden. Beispielsweise als Kalanderwalzen oder als Walzen an Beschichtungsaggregaten wie z.B. Leimungsaggregaten. Auch die Verwendung als Transport- oder Umlenkwalzen kann vorteilhaft sein. Eine Vielzahl weiterer Anwendungen ist vorstellbar.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schuhpresse zur Entwässerung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, welche eine einen zuvor beschriebenen Pressmantel umfasst.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, welche ein zuvor beschriebenes Transportband oder eine zuvor beschriebenen Walze umfasst.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Dabei zeigen:

1: eine schematische Ansicht einer Schuhpresse mit einem Pressmantel gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und
2: eine schematische Ansicht einer eine Schuhpresse und ein Transportband umfassenden Presspartie einer Papiermaschine gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
3 einen Ausschnitt aus einer Walze mit einem Walzenbezug gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung

In der 1 ist eine Schuhpresse 10 dargestellt, welche eine Schuhwalze 12 und eine Gegenwalze 14 umfasst. Während die Gegenwalze 14 aus einer rotierenden zylindrisch ausgestalteten Walze besteht, ist die Schuhwalze 12 aus einem Schuh 16, einem diesen tragenden stehenden Joch 18 und einem Pressmantel 20 zusammengesetzt. Dabei wird der Schuh 16 durch das Joch 18 abgestützt und über hydraulische Presselemente (nicht dargestellt) an den diesen umlaufenden Pressmantel 20 angepresst. Aufgrund der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 an seiner der Gegenwalze 14 gegenüberliegenden Seite ergibt sich ein vergleichsweise langer Pressspalt 22.
Die Schuhpresse 10 eignet sich insbesondere zur Entwässerung von Faserstoffbahnen 24, wie Papierbahnen. Bei dem Betrieb der Schuhpresse wird eine Faserstoffbahn 24 mit einem oder zwei Pressfilmen 26, 26' durch den Pressspalt 22 geführt, wobei die aufgrund des in dem Pressspalt 22 auf die Faserstoffbahn 24 ausgeübten Drucks aus der Faserstoffbahn 24 austretende Flüssigkeit, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, von dem bzw. den Pressfilzen 26, 26' und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen (nicht dargestellt) vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts 22 wird die von dem Pressmantel 20 aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel 20 abgeschleudert, bevor der Pressmantel 20 erneut in den Presspalt 22 eintritt. Zudem wird das von dem Pressfilz 26, 26' aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts 22 mit Saugelementen entfernt.
Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 an seiner der Gegenwalze 14 gegenüberliegenden Seite vergleichsweise langen Pressspalts 22 wird mit einer solchen Schuhpresse 10 im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine beträchtlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht.
In der 2 ist ein Ausschnitt einer Presspartie einer Papiermaschine gezeigt, welche eine Schuhpresse 10 umfasst. Dabei umfasst die Schuhpresse 10, wie auch bei der in der 1 dargestellten Ausführungsform, eine einen Pressmantel 20 und ein Presselement bzw. Schuh 16 aufweisende Schuhwalze 12 und eine Gegenwalze 14, wobei zwischen dem Schuh 16 und der Gegenwalze 14 ein Pressspalt ausgebildet ist. Zudem umfasst dieser Teil der Papiermaschine zwei Saugwalzen 28, 28' und zwei Umlenkwalzen 30, 30'. Bei dem Betrieb der Papiermaschine wird ein durch die Saugwalzen 28, 28' geführter Filz 26, der an der Saugwalze 28 die Faserstoffbahn 24 aufnimmt, durch den Pressspalt geführt. Zudem wird unterhalb des die Faserstoffbahn 24 führenden Filzes 26 ein durch die Umlenkwalzen 30, 30' geführtes Transportband bzw. Transferband 32 durch den Pressspalt geführt, wobei das Transferband 32 im Pressspalt die Faserstoffbahn 24 von dem Filz 26 übernimmt und über die Umlenkwalze 30' aus dem Pressspalt abführt. Aufgrund des in dem Pressspalt auf die Faserstoffbahn 24 ausgeübten Drucks tritt aus der Faserstoffbahn Flüssigkeit aus, welche neben Wasser gelöste und ungelöste Verbindungen, wie beispielsweise Fasern, Faserbruchstücke, Füllstoffe und/oder Additive, enthält, welche von dem Filz 26 und von in der Pressmanteloberfläche vorgesehen Vertiefungen vorübergehend aufgenommen wird. Nach dem Verlassen des Pressspalts wird die von dem Pressmantel 20 aufgenommene Flüssigkeit von dem Pressmantel 20 abgeschleudert, bevor der Pressmantel 20 erneut in den Presspalt eintritt. Zudem wird das von dem Filz 26 aufgenommene Wasser nach dem Verlassen des Pressspalts mit an der Saugwalze 28' vorgesehene Saugelementen entfernt. Aufgrund des wegen der konkaven Ausgestaltung des Schuhs 16 vergleichsweise langen Pressspalts wird mit einer solchen Schuhpresse im Vergleich zu einer aus zwei rotierenden Walzen bestehenden Presse eine wesentlich bessere Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht, so dass die nachfolgende thermische Trocknung entsprechend kürzer ausfallen kann. Auf diese Weise wird eine besonders schonende Entwässerung der Faserstoffbahn 24 erreicht.
Die 3 zeigt eine Ausführungsform einer Walze 51 im Querschnitt durch deren Längsachse, die vorliegend senkrecht zur Darstellungsebene verläuft. Die Walze 51 hat einen zylindrischen Walzenkern 53 sowie einen die Mantelfläche des Walzenkerns 53 überdeckenden Walzenbezug 54. Der Walzenbezug 54 ist hier exemplarische aus zwei Schichten hergestellt und weist vorliegend eine Zwischenschicht 56 sowie eine außenliegende Funktionsschicht 58 auf. Zur Verbesserung der Haftung der Zwischenschicht 56 oder einem sonstigen Unterbau, der direkt am Walzenkern 53 angeordnet ist, kann wie in 3 gezeigt eine Haftschicht 55 vorgesehen sein. Je nach Anwendung können hier entweder die Funktionsschicht 58, die Zwischenschicht 56 oder beide ein Polyurethan nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen oder daraus bestehen.
Die in 3 dargestellte Walze 51, bzw. der dargestellte Walzenbezug 54 sollen dabei lediglich Aspekte der Erfindung näher erläutern, und stellt keine Einschränkung auf die hier dargestellten exemplarischen Walze dar.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind auch andere Walzen möglich, insbesondere Walzenbezüge aus einer einzigen Schicht, oder auch strukturierte Walzenbezüge, welche z.B. Rillen und /oder Bohrungen aufweisen können.
Bezugszeichenliste

10: Schuhpresse
12: Schuhwalze
14: Gegenwalze
16: Schuh
18: stehendes Joch
20: Pressmantel
22: Presspalt
24: Faserstoffbahn
26, 26': Pressfilz
28, 28': Saugwalzen
30, 30': Umlenkwalzen
32: Transportband/Transferband
51: Walze
53: Walzenkern
54: Walzenbezug
55: Haftschicht
56: Zwischenschicht
58: Funktionsschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3491187 [0005]
EP 2284314 A1 [0010]
EP 2737124 B1 [0011]

Claims

Walzenbezug für eine Walze, insbesondere für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, Karton- oder Tissuemaschine, wobei der Walzenbezug wenigstens eine Polyurethan enthaltende Schicht umfasst, wobei das Polyurethan durch Reagieren in ein oder mehreren Schritten i) einer Polyolkomponente, ii) einer Isocyanatkomponente und iii) einer Komponente enthaltend wenigstens einen Vernetzer erhältlich ist, wobei die Polyolkomponente des Polyurethans zu mindestens 90 Gew.-% aus einer oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der folgenden allgemeinen Formel (I) zusammengesetzt ist, -O-R¹-X-R²-O- (I), worin alle R¹ und R² der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen und alle Gruppen X der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus Bindung, O, C(O)-O und O-C(O)-O, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 70 Gew.-% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die folgenden Kriterien erfüllen: a) mindestens 80% der Gruppen X sind O-C(O)-O sowie der Rest der Gruppen X sind ausgewählt aus O und C(O)-O und b) die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² beträgt 8 oder mehr als 8 Kohlenstoffatome und c) mindestens 50% der Gruppen R¹ und R² sind unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe.
Walzenbezug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-% und höchst bevorzugt 100 Gew.-% der ein oder mehreren voneinander verschiedenen Struktureinheiten der Polyolkomponente gemäß der allgemeinen Formel (I) jeweils die Kriterien a) bis c) erfüllen.
Walzenbezug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gruppen R¹ und R² der ein oder mehreren verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander gleich oder verschieden sind und ausgewählt sind aus linearen C₄-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₄-C₁₄-Alkylengruppen und bevorzugt aus linearen C₆-C₁₄-Alkylengruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylengruppen.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyolkomponente des Polyurethans zwei, drei oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) enthält, wobei sich die Gruppe R¹ und/oder die Gruppe R² von jeder der zwei, drei oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) von jeder anderen der zwei, drei oder mehr voneinander verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unterscheidet.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Kettenlänge aller Gruppen R¹ und R² der ein oder mehr verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) 8 bis 15, bevorzugt mehr als 8 bis 15, besonders bevorzugt mehr als 8 bis 12 und ganz besonders bevorzugt 9 bis 11 beträgt.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 70%, bevorzugt mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95% und höchst bevorzugt alle der Gruppen R¹ und R² der ein oder mehr verschiedenen Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) unabhängig voneinander jeweils eine lineare oder verzweigte C₈-C₁₂-Alkylengruppe sind.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (II) aufweist: -(O-R³-O-C(O))_n1-O- (II), worin R³ aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen ausgewählt ist, und n¹ eine ganze Zahl von mindestens 3 ist.
Walzenbezug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass n₁ eine ganze Zahl zwischen 3 und 100 und bevorzugt zwischen 4 und 25 ist.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) und/oder der allgemeinen Formel (II) 500 bis 10.000 g/mol, bevorzugt 800 bis 4.000 g/mol und besonders bevorzugt 1.000 bis 3.000 g/mol beträgt.
Walzenbezug nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe R³ der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (II) aus linearen C₆-C₁₄-Alkylgruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylgruppen oder aus linearen C₈-C₁₂-Alkylgruppen und verzweigten C₈-C₁₂-Alkylgruppen ausgewählt ist.
Walzenbezug nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 50 Gew-%, bevorzugt wenigstens 70 Gew-%, besonders bevorzugt wenigstens 80 Gew-%, besonders bevorzugt wenigstens 90 Gew-% aller und höchst bevorzugt alle der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (II) aufweisen.
Walzenbezug nach zumindest einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass 80% bis 99% und bevorzugt 85 bis 95% der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (II) aufweisen, wohingegen der Rest der Struktureinheiten die allgemeine Formel (I) aufweist, in der die Gruppe X O ist.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (I) die allgemeine Formel (III) aufweist: -(O-R⁴-O-C(O)-O-R⁵-O-C(O))_n2-O- (III), worin R⁴ und R⁵ voneinander verschiedenen sind und unabhängig voneinander ausgewählt sind aus linearen C₁-C₂₀-Alkylengruppen und verzweigten C₁-C₂₀-Alkylengruppen, und n₂ eine ganze Zahl von mindestens 2 ist.
Walzenbezug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass n₂ eine ganze Zahl zwischen 2 und 50 und bevorzugt zwischen 2 und 12 ist.
Walzenbezug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (III) 500 bis 10.000 g/mol, bevorzugt 800 bis 4.000 g/mol und besonders bevorzugt 1.000 bis 3.000 g/mol beträgt.
Walzenbezug nach zumindest einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass alle Gruppen R⁴ und R⁵ der Struktureinheiten gemäß der allgemeinen Formel (III) ausgewählt sind aus linearen C₆-C₁₄-Alkylgruppen und verzweigten C₆-C₁₄-Alkylgruppen oder aus linearen und verzweigten C₈-C₁₂-Alkylengruppen oder aus linearen und verzweigten C₈-C₁₂-Alkylengruppen.
Walzenbezug nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isocyanatkomponente ii) ein oder mehrere Diisocyanatverbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Toluol-2,4-diisocyanaten, Methylendiphenylisocyanaten, Hexamethylendiisocyanaten, 1,5-Naphthalindiisocyanaten, Isophorondiisocyanaten, Cyclohexandiisocyanaten, p-Phenylendiisocyanaten, o-Tolidindiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenyldiisocyanat, Xylylendiisocyanat, is(isocyanatomethyl)cyclohexan und Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen, und die Komponente iii) wenigstens einen Vernetzer enthält, welcher aus der Gruppe ausgewählt ist, welche aus Aminen, Polyolen und beliebigen Mischungen aus zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen besteht.
Walze für eine Maschine zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze einen Walzenbezug gemäß einem der vorherigen Ansprüche aufweist.