CORREAS REVESTIDAS DE POLIURETANO QUE COMPRENDEN NANOCARGAS.

Una correa de procesamiento o correa textil para la fabricación de papel que comprende un revestimiento basado en uretano que comprende nanopartículas,

caracterizada porque el revestimiento comprende nanopartículas seleccionadas del grupo que consiste en arcilla, negro de carbono, carburo de silicio u óxidos metáli- cos, o sus combinaciones, estando las nanopartículas dispersadas por todo dicho revestimiento

La presente invención se refiere principalmente a las técnicas de fabricación de papel. Más específicamente, la presente invención se refiere a correas de procesamiento y coberturas de rodillos asociadas con la producción de papel, entre otras cosas.

Durante el procedimiento de fabricación de papel, se forma una banda fibrosa celulósica al depositar una suspensión fibrosa, esto es, una dispersión acuosa de fibras de celulosa, sobre una tela formadora móvil en la sección de formación de una máquina de fabricación de papel. Una gran cantidad de agua se drena desde la suspensión a través de la tela formadora, dejando la banda fibrosa celulósica sobre la superficie de la tela formadora.

La banda fibrosa celulósica recientemente formada avanza desde la sección de formación hasta una sección de prensado, que incluye una serie de zonas de contacto de prensado. La banda fibrosa celulósica pasa a través de las zonas de contacto de prensado soportada por una tela de prensado o, como a menudo es el caso, entre dos de tales telas de prensado. En las zonas de contacto de prensado, la banda fibrosa celulósica se somete a fuerzas compresivas que escurren el agua de la misma, y que adhieren las fibras celulósicas de la banda entre sí para convertir la banda fibrosa celulósica en una lámina de papel. El agua es aceptada por la tela o las telas de prensado y, idealmente, no vuelve a la lámina de papel.

La lámina de papel avanza finalmente hasta una sección secadora, que incluye al menos una serie de tambores o cilindros secadores giratorios, que son calentados internamente mediante vapor de agua. La lámina de papel recientemente formada se dirige en una ruta serpenteante secuencialmente alrededor de cada uno de la serie de tambores mediante una tela secadora, que mantiene la lámina de papel estrechamente contra las superficies de los tambores. Los tambores calentados reducen el contenido de agua de la lámina de papel hasta un nivel deseable a través de evaporación.

Debe apreciarse que las telas formadora, de prensado y secadora toman todas la forma de bucles sin fin en la máquina de fabricación de papel y funcionan a la manera de transportadores. Los hilos de la tela que corren a lo largo de la dirección de funcionamiento de la máquina de fabricación de papel se denominan hilos en la dirección de la máquina (MD); y los hilos que cruzan los hilos MD se denominan hilos en la dirección transversal de la máquina (CD). Debe apreciarse además que la fabricación de papel es un procedimiento continuo, que avanza a velocidades considerables. Es decir, la suspensión fibrosa se deposita continuamente sobre la tela formadora en la sección de formación, mientras que una lámina de papel recientemente fabricada se arrolla continuamente sobre rodillos después de que salga de la sección secadora.

Las secciones de prensado tradicionales incluyen una serie de zonas de contacto formadas por pares de rodillos prensadores cilíndricos adyacentes. Recientemente, se ha encontrado que el uso de zonas de contacto de prensado largas es ventajoso sobre el uso de zonas de contacto formadas por pares de rodillos adyacentes. Cuanto más tiempo pueda someterse a presión a la banda en la zona de contacto, más agua puede retirarse allí y, por consiguiente, menos quedará para ser retirado a través de evaporación en la sección secadora.

En prensas de zona de contacto larga de la variedad de tipo zapata, la zona de contacto está formada entre un rodillo prensador cilíndrico y una zapata de presión arqueada. La última tiene una superficie cilíndricamente cóncava que tiene un radio de curvatura cercano al del rodillo prensador cilíndrico. Cuando el rodillo y la zapata se ponen en proximidad física estrecha, se forma una zona de contacto que puede ser de cinco a diez veces más larga en la dirección de la máquina que una formada entre dos rodillos prensadores. Esto incrementa el llamado tiempo de permanencia de la banda fibrosa en la zona de contacto larga, mientras que mantiene el mismo nivel de presión por centímetro cuadrado de fuerza de presión usada en una prensa de dos rodillos. El resultado de esta nueva tecnología de zona de contacto larga ha sido un incremento drástico en la deshidratación de la banda fibrosa en la zona de contacto larga cuando se compara con zonas de contacto convencionales en máquinas de fabricación de papel.

Una prensa de zona de contacto larga de tipo zapata típicamente necesita una correa especial. Esta correa está diseñada para proteger la tela de prensado que soporta, transporta y deshidrata la banda fibrosa del desgaste acelerado que resultaría del contacto deslizante directo sobre la zapata de presión estacionaria. Tal correa se elabora, por ejemplo, con una superficie impermeable lisa que recorre o se desliza sobre la zapata estacionaria sobre una película lubricante de aceite. La correa se mueve a través de la zona de contacto aproximadamente a la misma velocidad que la tela de prensado, sometiendo de ese modo a la tela de prensado a cantidades mínimas de frotamiento contra los componentes estacionarios.

Además de ser útil en una prensa de zona de contacto larga, la presente invención también se refiere a correas de procesamiento usadas en otras aplicaciones de fabricación de papel y procesamiento de papel, tales como el calandrado usado para alisar superficies de papel beneficiándose del período más prolongado que la banda de papel está bajo una carga de presión. Por otra parte, otras correas de prensado usadas para transferir bandas de papel en el procedimiento de fabricación de papel también están sometidas a estrés y abrasión ambientales, compresión y calor. En cualquier caso, pueden fabricarse correas de estas diversas variedades, por ejemplo, impregnando una tela base tejida, que toma la forma de un bucle sin fin, con una resina polímera sintética. Preferiblemente, la resina forma un revestimiento de algún grosor predeterminado sobre la superficie interna de la correa, de modo que los hilos de los que está tejida la tela base puedan protegerse del contacto directo con el componente de zapata de presión arqueada de la prensa de zona de contacto larga.

Es típicamente este revestimiento el que habitualmente tiene una superficie impermeable lisa para deslizarse fácilmente sobre la zapata lubricada y para evitar que algo del aceite lubricante penetre en la estructura de la correa para contaminar la tela o telas de prensa y la banda fibrosa.

Por otra parte, la superficie opuesta o superficie externa también está revestida. Esta superficie puede ser lisa o puede tener huecos, tales como ranuras u orificios ciegos, para recibir el agua escurrida por prensado de la banda de papel o la tela o telas de prensado.

Tal revestimiento, por ejemplo un revestimiento de uretano aplicado a una correa de procesamiento (que puede ser ranurada o no ranurada), también puede servir como un material de barrera para prevenir la penetración de agua desde el lado del papel de la correa hasta el lado de la zapata, donde el revestimiento de uretano está constantemente en contacto con aceite hidráulico caliente (<50-60°C).

En la práctica, durante el funcionamiento de la prensa de zona de contacto larga, la correa se somete a un estrés mecánico y térmico considerable. Como la correa toma la forma de un bucle sin fin, se dirige a través de la zona de contacto larga de la prensa sometiendo al revestimiento a un estrés repetido que finalmente puede conducir al agrietamiento del revestimiento.

La fatiga y el agrietamiento por flexión del revestimiento de uretano de las correas de procesamiento es una de las desventajas del material de uretano actual. Este problema podría mitigarse o eliminarse usando un uretano más blando o menos reticulado. Sin embargo, el material más blando (en una escala de dureza aceptable como Shore C) o menos reticulado tiende a ser menos resistente al desgaste y puede permitir el cierre de ranuras en correas que tienen ranuras, lo que a su vez reduce el comportamiento de deshidratación de las correas. La histéresis de fatiga por flexión y el desgaste también son problemas con coberturas de rodillos usadas en máquinas de fabricación de papel.

Así, existe una necesidad de mejorar la resistencia a la fatiga por flexión, la propagación de grietas y las características de desgaste así como la desestratificación de revestimientos de uretano en correas de procesamiento y coberturas de rodillos, además de retardar la penetración de agua y aceite; y en correas ranuradas la resistencia al cierre de las ranuras.

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1. Una correa de procesamiento o correa textil para la fabricación de papel que comprende un revestimiento basado en uretano que comprende nanopartículas, caracterizada porque el revestimiento comprende nanopartículas seleccionadas del grupo que consiste en arcilla, negro de carbono, carburo de silicio u óxidos metálicos, o sus combinaciones, estando las nanopartículas dispersadas por todo dicho revestimiento.

2. La correa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las nanopartículas de arcilla modificadas en el revestimiento están comprendidas por montmorillonita, saponita, hectorita, mica, vermiculita, bentonita, nontronita, beidellita, volkonskoita, manadiita o keniaita, o sus combinaciones.

3. La correa de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la que dichas nanopartículas de óxido metálico del revestimiento están comprendidas por óxido de aluminio, óxido de titanio, óxido de hierro, óxido de zinc, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de antimonio, óxido de cerio, óxido de itrio, óxido de circonio, óxido de cobre, óxido de níquel u óxido de tántalo, o sus combinaciones

4. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones previas, en la que las nanopartículas varían en tamaño de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 nanómetros.

5. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones previas, en la que las nanopartículas están en una cantidad de entre aproximadamente 0,01% y aproximadamente 10% en peso.

6. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones previas, en la que las nanopartículas están en una cantidad de entre aproximadamente 0,1% y aproximadamente 5% en peso.

7. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones previas, en la que las nanopartículas están en una cantidad de entre aproximadamente 1% y aproximadamente 5% en peso.

8. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones previas, en la que dicho uretano es extruible.

9. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicho uretano es colable.

10. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicho uretano es una espuma.

11. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicho uretano está basado en agua.

12. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la que dicho uretano es una goma molible.

13. La correa de acuerdo con una de las reivindicaciones previas, en la que dichas nanopartículas mejoran la resistencia a la penetración de agua o aceite a través de dicho revestimiento.

14. La correa de acuerdo con la reivindicación 13, en la que dicha correa es una correa de procesamiento usada en la fabricación de papel.

15. Un método para incrementar la resistencia al agrietamiento por flexión de una correa de procesamiento o correa textil para fabricación de papel, que comprende la etapa de aplicar un revestimiento basado en uretano a una superficie de la correa, comprendiendo dicho revestimiento nanopartículas seleccionadas del grupo que consiste en arcilla, negro de carbono, carburo de silicio u óxidos metálicos, o sus combinaciones, estando las nanopartículas dispersadas por todo dicho revestimiento, permitiendo que dicha resistencia al agrietamiento por flexión se alcance sin sacrificar su módulo.

16. Un método para incrementar la resistencia al agrietamiento por flexión de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el uretano es colable y se elabora mezclando un prepolímero de uretano, un agente curativo, un plastificante y opcional-mente un pigmento.

17. Un método para incrementar la resistencia al agrietamiento por flexión de acuerdo con la reivindicación 16, en el que antes de la mezcladura del agente curativo, el prepolímero y el plastificante, las nanopartículas se predispersan en al menos uno de dicho agente curativo, dicho prepolímero o dicho plastificante.

Siguen 5 hojas de dibujos.