辊涂层辊及其制造方法技术

本发明专利技术涉及辊涂层及其制造方法，所述辊涂层包括纤维和由芳香族异氰酸酯制成的聚氨酯。该辊涂层在其制造过程中刚制备出来时具有改善的强度，因此涂层能够以简易、高效和廉价的方式制造。本发明专利技术还涉及纤维幅材机的辊，其中该辊的辊体上包含聚合物材料的涂层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及棍涂层,特别是适合在纸幅材(paper web)、纸板幅材(board web)、棉纸幅材(tissue web)、衆料幅材(pulp web)或其它纤维幅材(fiber web)的制造工艺中使用的辊的涂层，并涉及这种涂层的制造方法。本专利技术还涉及纤维幅材机的辊，其中该辊的辊体上包含聚合物材料涂层。
技术介绍
在纸、纸板、浆料的制造中常用的辊涂层要求具有多种技术特征，例如高载荷下良好的动态耐久性、耐磨性以及工序或纤维幅材所要求具有的性能，例如合适的硬度。这些涂层一般由诸如聚氨酯弹性体的聚合物制成。聚氨酯弹性体一般由聚氨酯预聚物和链增长剂或硬化剂制成，所述链增长剂或硬化剂通过将长的预聚物链连接在一起而使预聚物链变得更长，从而使产物变粘稠，也就是说使其硬化。基于芳香族异氰酸酯(特别是基于PPDI (对苯二异氰酸酯))的聚氨酯被认为是目前的聚氨酯辊涂层的最好原材料基础。它们提供优异的耐热性和耐湿性且生热性低，这些与涂层的负荷耐久性(load endurance)和冷却需要有关。类似于其它聚氨酯涂层，PPDI涂层通常不需要冷却，结果是显著节省能源。然而，最硬的PPDI涂层(硬度小于12P&J(Pusey&Jones)或相应为大于96Shore A)的缺点在于其在制造过程中当材料开始硬化和围绕辊收缩的那一刻刚制备出来时的强度低。脆性阶段(brittle stage) 一般持续约15至60分钟，其后化学硬化反应充分地进行，且材料很强硬。然而，已发现，硬PPDI涂层在脆性阶段期间的收缩导致涂层围绕辊铸造时涂层的断裂。芬兰技术第FI 8255号描述了一种辊涂层，其包含至少一种聚氨酯弹性体，至少一种填料和纤维，以及任选的帘布(cord fabric)。该公布披露这种涂层具有良好的压缩性和耐磨性、撕裂强度、硬度和冲击强度。根据该公布，聚氨酯优选包含的构成部分包括脂肪族和/或脂环族异氰酸酯基团，理由是这些构成部分允许延长聚氨酯前置化合物的混合与混合物的硬化之间的时间。辊涂层能够如下制造通过将帘布浸溃在聚氨酯反应组分混合物中或通过使用喷嘴将混合物施加至支撑织物上，其后将支撑织物缠绕在辊周围。WO公布2007/128596A1和2009/033874A1描述了一种包含PPDI类聚氨酯的辊涂层。根据该公布，通过向聚氨酯添加硬化剂，聚氨酯刚制备出来时的强度被提高，且其应力断裂被降低，该硬化剂含有60-99被％的1，4_ 丁二醇，至多为40被％的二胺，以及至多为lwt%的催化剂。聚氨酯的硬度为约80Shore A_75Shore D。在这些公布中，棍涂层通过片铸(strip casting)技术制造。现有技术中，辊涂层的问题在于其易于生热，这归因于由辊隙(roll nip)导致的动态变形。在大多数情况中，辊涂层每秒经受数次高负荷，如果涂层没有从辊内部进行冷却，贝1J热的产生导致涂层的熔融或热破坏(thermal destruction)。需要在棍上设置合适的装置来冷却并合适地监测该装置，这样会引起额外的工作。另一缺点是冷却会增加纤维幅材的能量消耗。 由PPDI类聚氨酯制造的辊涂层具有非常低的生热性和良好的机械性能，这是毋庸置疑的。纸、纸板和浆料制造中使用的压榨辊和抽吸辊的涂层对于硬度小于12P&J，且能够以简单、高效和经济的方式制造的PPDI类聚氨酯辊涂层有明显的需求。专利技术概述现意外地发现，通过向聚氨酯加入纤维性填料，可以避免与硬聚氨酯涂层的制造相关的缺陷，从而能够降低涂层的收缩应力并提高其刚制备出来时的强度，这在将聚氨酯铸造在辊表面以获得涂层时可防止涂层在脆性阶段期间断裂。因此，本专利技术的一个方面涉及辊涂层，其包含纤维和由芳香族异氰酸酯制成的聚 氨酯。本专利技术基于令人惊讶的发现，在硬聚氨酯辊涂层的制造工序中存在纤维可提高制造过程中刚制备出来的涂层的强度，从而防止涂层在脆性阶段中断裂。不希望受限于理论，但可以假定纤维消除了涂层中的内部应力，因此涂层不会断裂。由于纤维，液体聚氨酯组分混合物在旋转辊壳上保持液体状态，直至聚氨酯开始硬化。归因于纤维，还提高了辊涂层的撕裂强度。本专利技术的辊涂层的优点在于其硬度好，且其在涂层制造中的脆性阶段期间不断裂。涂层还具有提高的撕裂强度，且视纤维而定，其导电率、导热率和载荷容量也可以被提高。能够通过目前制造复合辊的方法以简单的方式制造涂层，而不使用模铸装置。本专利技术的另一方面涉及纤维幅材机的辊，其中所述辊包括辊体和其上由聚合物材料制成的涂层。根据本专利技术，该涂层包含聚氨酯和纤维，且其硬度小于20P&J。本专利技术的又一方面涉及制造辊涂层的方法，其中所述方法包括以下工序-将聚氨酯预聚物和硬化剂，以及任选的纤维和/或填料混合在一起以获得聚氨酯混合物，-向旋转辊的表面上引入纤维，-用聚氨酯混合物润湿纤维以获得涂层，-如果需要，在80-140°C的温度下对所述涂层进行热处理。本专利技术又一方面涉及制造辊涂层的另一方法，其中所述方法包括以下工序-将聚氨酯预聚物、硬化剂和纤维，以及任选的填料混合在一起以获得聚氨酯混合物，-将所述聚氨酯混合物通过片铸在旋转辊的表面上进行铸造以获得涂层，-如果需要，在80-140°C的温度下对所述涂层进行热处理。附图简述图I示出一装置的示意图，其中本专利技术的辊10与另一辊20彼此抵靠放置，且纤维幅材W经过位于辊之间的辊隙(nip)。图2示出本专利技术用于制造辊涂层的方法的实施方式。专利技术详述本专利技术的一个方面涉及辊涂层，其包含纤维和由芳香族异氰酸酯制成的聚氨酯。辊涂层中经常使用的任何纤维都可用于本专利技术的辊涂层中。纤维可以是有机纤维或无机纤维、天然纤维或合成纤维。纤维可以是聚合物纤维，如聚酯、聚酰胺或芳纶、粘胶、棉花、大麻、碳、玻璃、聚丙烯腈、氮化硼、诸如钢的金属，或其混合物。在本专利技术的辊涂层中，纤维的量一般为l_40wt%。在本专利技术一个实施方式中，纤维的量为5-25wt%。无机纤维可以例如是金属纤维，如钢纤维、硼纤维等，或是玻璃纤维。有机纤维可以例如是碳纤维、芳纶纤维、聚酰胺纤维或天然纤维，如亚麻或大麻。纤维可以以不连续、纺织物或无纺织物和/或粗纱纤维的形式存在于辊涂层中。无纺纤维一般是无纺织物、无纺毡或无纺垫的形式。在本专利技术中，术语织物、毡和垫是指使用无纺技术由纤维制成的任何均匀的板状或带状材料。涂层中可存在一层或多层织物。纤维可以以多种形式存在于辊涂层中，例如不连续纤维和载体织物，其中不连续纤维可以例如加入到聚氨酯预聚物中，载体织物可缠绕在辊周围。不连续纤维还可以与树脂混合物同时引入到涂层中，与树脂混合物的进料分开。本专利技术的涂层可以包含多于一种的纤维。举例来说，连续纤维或载体纤维或载体织物可以是相同或不同的纤维材料。载体纤维可以例如是玻璃纤维，且不连续纤维可以是碳纤维、芳纶纤维、硼纤维或其中两种或更多种的混合物。另选地，载体纤维可以是碳纤维或钢纤维，且不连续纤维可以是碳纤维、钢纤维、芳纶纤维、硼纤维等。特别优选具有良好导热性的纤维，其通过消除辊涂层产生的内热而提高涂层的负荷力，从而防止极端负载下局部热点的产生。 在辊涂层的制造中，将硬化剂与聚氨酯预聚物混合以制造聚氨酯。可使用硬化剂的选择来影响聚氨酯的硬化时间，从而影响脆性阶段的时间长短。归因于纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
辊涂层，其包含纤维和由芳香族异氰酸酯制成的聚氨酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚尼·图鲁宁，
申请(专利权)人：美卓造纸机械公司，
类型：发明
国别省市：