带有用于改善强度和粘接性能的树脂浸渍密集纤维内衬层的包覆辊制造技术

公开了一种包覆辊。根据示例的实施形式，该包覆辊包括一个辊芯基体、一个由密集纤维形成的内衬层和包覆层。该内衬层可以包含单一取向的直纤维，被浸入了热固性树脂，然后环绕在辊芯基体外周。该包覆层，可以由橡胶、氨基申酸乙酯、热固性树脂或其它塑料制成，环绕在内衬层外周。注入内衬层的树脂可提高成品包覆辊的强度并改善包覆层与金属辊芯的粘接性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
辊芯包覆层被用于诸如造纸厂等苛刻的工业环境中，并承受高温、腐蚀性化学物质和动态载荷的作用。在典型的造纸厂中，大量的包覆辊被用于传送造纸用的纤维网片(web sheet)以及并用于将这些纤维网片加工为成品纸。必须使这些包覆辊的精确平衡以及保持其表面特定的构形和紧密的容差。辗光是造纸厂中用于改善纸的平整度、光洁度、打印性能和厚度的工序。用于辗光工序的包覆，通常称为辗光辊、超辗光辊(super-calendar roll)或柔性钳口辗光辊，要承受高的动态载荷。如前所述，辗光辊实际上对造纸工艺起作用而不只是在造纸设备中传送纤维网片。为了满足其功能的要求，辗光辊必须具有有预定高硬度的表面。现有技术中有几种方法，用于消除包覆辊生产过程中的加热和硬化(curing)步骤产生的残余应力。产生残余应力的原因很多。例如，包覆层用的材料与辊芯用的材料粘接在一起时，这些材料之间热膨胀性不匹配会产生残余应力。美国专利Nos.5,601,920和5,958,533(二者均属于Paasonen等，下文中统称为“Paasonen专利”)中公开了几种减小包覆辊中残余应力的方法。根据Paasonen专利，金属辊芯与包覆层间包含有由三维衬垫结构形成的压缩层。该衬垫结构可以由适当的纤维性材料，如聚酯、DACRON、NYLON或玻璃纤维，制成。根据Paasonen专利中公开的方法，首先，由衬垫结构形成的压缩层被施加到金属辊芯上。接着，包覆层被设置在压缩层之外并让它完全硬化。在压缩层内安排间隙空间或缝隙使其可以随着硬化过程中包覆层体积的变化而改变，以防止积累残余应力。在可以让包覆层硬化后，把一种具有较高粘性的热固性聚合物用正压力通过被钻透包覆层的孔喷注到压缩层内的间隙空间中，所述热固性聚合物硬化后据认为可以增加成品包覆辊的强度。尽管上述Paasonen专利中公开的压缩层可以使残余应力得到一定程度的减小，Paasonen专利中公开的压缩层结构的几个缺点比其提高成品包覆辊的总体强度和改善包覆层与金属辊芯间粘接性的效果更突出。首先，尽管压缩层的间隙空间或缝隙使之能够向其中以一定正压力喷注某种高粘度的热固性树脂的方式将此树脂喷注进去，但大部分被喷注的树脂是在衬垫结构内形成的间隙空间中硬化而不是与形成衬垫结构的纤维材料粘接在一起。只有一小部分被喷注的热固性材料会真正与衬垫结构粘接在一起。大量未粘接的热固性树脂将会形成脆弱的团块，这很少增加成品包覆辊的总体强度，也很少起到改善金属辊芯与包覆层的粘接性的作用。其次，Paasonen专利中公开的压缩层纤维没有任何够提高包覆辊总体强度的方式定向或者对齐。如果将连续的长纤维平行地沿垂直于金属辊芯长轴的方向排列，则可以提高包覆辊的强度。而且，通过调整这些纵向和轴向排列的纤维的取向，可以对定制能够适应不同工业应用用户的要求的成品包覆辊的强度。此外，使用这种定向的连续长纤维还可以提高包覆层与金属辊芯间的粘接性。专利技术简述根据本专利技术，包覆辊芯包括辊芯基体、由密集纤维内衬层制成的内衬层和环绕在内衬层外面的包覆层。包覆层施加在内衬层上以后，就可以让它从硬化化温度冷却下来了。冷却后，由密集纤维制成的内衬层用真空压力浸渍热固性树脂。由于内衬层中纤维的密集填充，大多数浸渍的热固性树脂与纤维粘接在一起形成坚固的包覆辊。该结构还可以提高包覆材料与金属辊芯间的粘接性。此外，由于大量浸渍的热固性树脂会与内衬层中的密集纤维粘接在一起，可以采用粘性较低的热固性树脂以尽可能地增大得到的复合材料中的纤维-树脂比。由于是由大量定向排列的纤维组成，密集纤维内衬层还能使强度更高并具有更好的粘接性。可以采用任何适当的包覆材料与密集纤维垫衬层结合。在本专利技术首选实施方案的一个变例中，包覆层由螺旋缠绕的橡胶带组成。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，包覆层至少包含一层橡胶板。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，包覆层包含多层橡胶板。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，包覆层包含一层注入了热固性树脂的螺旋缠绕纤维带。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，包覆层包含氨基甲酸乙酯(尿烷)。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，通过铸向密集纤维垫背衬施加包覆层。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，包覆层包含氨基甲酸乙酯带。在本专利技术首选实施方案的另一个变例中，采用真空系统将热固性树脂浸入形成背衬的密集纤维中。附图说明下面结合附图详细说明本专利技术其它目的和许多附属特点 图1所示为其上根据本专利技术加有密集纤维垫内衬层的辊芯的局部剖视图；图1A所示为根据本专利技术制成的干纤维垫内衬层的等比例图；图1B所示为根据本专利技术金属辊芯及包绕其外的干纤维垫内衬层的横截面剖视图；图2所示为本专利技术中被包覆的辊芯的局部剖视图，图中还示出了布置在辊芯与包覆层间的纤维垫内衬层；图3所示为本专利技术中被包覆的辊芯的部分剖面图，图中接近辊芯两端处设有密封装置，并且其中，包覆层的外表面设有纤维带以防包覆层在硫化过程中松垂；图4所示为本专利技术中经过硫化工序后被包覆的辊芯的局部剖视图；图5所示为根据本专利技术被包覆的辊芯的部分剖面图，图中示出了一种根据本专利技术将树脂材料浸入干纤维垫内衬层的方法；图5A所示为沿图5中5A-5A线的剖视图；图6所示为与附图1相似的局部剖视图，其中示出了其上已施加了根据本专利技术的纤维垫内衬层结构的辊芯；图7所示为根据本专利技术进行的制造过程实施的部分剖面图，其中在模具组件中包覆层被浇铸在干纤维垫内衬层上，图中还示出了一种包覆层浇铸在内衬层上后即将树脂材料浸入干纤维内衬层的方法；图8所示为适合用作本专利技术中包覆辊芯包覆层的圆筒状板材的等比例图；图9所示为本专利技术中包覆辊芯的局部剖视图，图中还示出了布置在辊芯与由缠绕内衬层的单层橡胶板形成的包覆层间的纤维垫内衬层；图10所示为沿附图9中所示10-10线的剖视图；图11所示为本专利技术中包覆辊芯的另一具体实施方案的剖视图，其中，包覆层由多层彼此相邻并环绕在纤维垫内衬层外的橡胶板制成。具体实施例方式现在详细参照附图进行说明，其中相同的标号表示相同的部件，附图1中的标号10表示根据本专利技术的方法制成的一个包覆有纤维垫内衬层20的金属辊芯。金属辊芯10具有预定的长度，通常为圆柱形并包括中心轴和由任何适当的材料，如金属，制成的外表面。该辊芯包括辊颈30，它与金属辊芯10的中心轴同心，以使金属辊芯10能够固定在对面的万能卡盘(未示出)内，从而可以在把辊芯10在保持在水平方向的同时进行辊芯的旋转运动。加工开始时，废辊，如辗光用的辊，被从诸如造纸厂、纺织厂或磁带制造厂用这些包覆辊生产最终产品的等用户处回收。废辊从用户回收时基本上耗光了包覆层，因此必须加上新的包覆层。首先，残余的包覆层被物理去除后，必须采用领域内一般技术人员公知的方法彻底清理金属辊芯10的外表面清除所有残余包覆材料。清理过程包括脱脂或采用公知的溶剂或溶液除去残留在金属辊芯10表面的所有脂和/或油。然后，对金属辊芯10的整个外表面进行喷砂处理以除去所有锈、污垢及残余的包覆材料。喷砂后，采用领域内一般技术人员公知方法将一种化学溶液刷在金属辊芯10刚喷砂处理过的表面上。该化学溶液促进金属辊芯10的外表面氧化，以提高它与将用作为底层涂料和/或在后序工序中在形成内衬层20的密集纤维中浸入的环氧树脂间的粘接性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆辊，包含：　　　　ａ．辊芯基体；　　　　ｂ．内衬层，由密集纤维制成的，并且浸入了热固性树脂，所述内衬层环绕在所述辊基体周围，以及；　　　　ｃ．由环绕所述内衬层的热固性树脂形成的包覆层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢洋涛，
申请(专利权)人：精进机材公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]