專利名稱：帶有用于改善強(qiáng)度和粘接性能的樹脂浸漬密集纖維內(nèi)襯層的包覆輥的制作方法
背景技術(shù)：
輥芯包覆層被用于諸如造紙廠等苛刻的工業(yè)環(huán)境中，并承受高溫、腐蝕性化學(xué)物質(zhì)和動(dòng)態(tài)載荷的作用。在典型的造紙廠中，大量的包覆輥被用于傳送造紙用的纖維網(wǎng)片(web sheet)以及并用于將這些纖維網(wǎng)片加工為成品紙。必須使這些包覆輥的精確平衡以及保持其表面特定的構(gòu)形和緊密的容差。輾光是造紙廠中用于改善紙的平整度、光潔度、打印性能和厚度的工序。用于輾光工序的包覆，通常稱為輾光輥、超輾光輥(super-calendar roll)或柔性鉗口輾光輥，要承受高的動(dòng)態(tài)載荷。如前所述，輾光輥實(shí)際上對(duì)造紙工藝起作用而不只是在造紙?jiān)O(shè)備中傳送纖維網(wǎng)片。為了滿足其功能的要求，輾光輥必須具有有預(yù)定高硬度的表面。
現(xiàn)有技術(shù)中有幾種方法，用于消除包覆輥生產(chǎn)過程中的加熱和硬化(curing)步驟產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因很多。例如，包覆層用的材料與輥芯用的材料粘接在一起時(shí)，這些材料之間熱膨脹性不匹配會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
美國(guó)專利Nos.5,601,920和5,958,533(二者均屬于Paasonen等，下文中統(tǒng)稱為“Paasonen專利”)中公開了幾種減小包覆輥中殘余應(yīng)力的方法。根據(jù)Paasonen專利，金屬輥芯與包覆層間包含有由三維襯墊結(jié)構(gòu)形成的壓縮層。該襯墊結(jié)構(gòu)可以由適當(dāng)?shù)睦w維性材料，如聚酯、DACRON、NYLON或玻璃纖維，制成。根據(jù)Paasonen專利中公開的方法，首先，由襯墊結(jié)構(gòu)形成的壓縮層被施加到金屬輥芯上。接著，包覆層被設(shè)置在壓縮層之外并讓它完全硬化。在壓縮層內(nèi)安排間隙空間或縫隙使其可以隨著硬化過程中包覆層體積的變化而改變，以防止積累殘余應(yīng)力。在可以讓包覆層硬化后，把一種具有較高粘性的熱固性聚合物用正壓力通過被鉆透包覆層的孔噴注到壓縮層內(nèi)的間隙空間中，所述熱固性聚合物硬化后據(jù)認(rèn)為可以增加成品包覆輥的強(qiáng)度。
盡管上述Paasonen專利中公開的壓縮層可以使殘余應(yīng)力得到一定程度的減小，Paasonen專利中公開的壓縮層結(jié)構(gòu)的幾個(gè)缺點(diǎn)比其提高成品包覆輥的總體強(qiáng)度和改善包覆層與金屬輥芯間粘接性的效果更突出。首先，盡管壓縮層的間隙空間或縫隙使之能夠向其中以一定正壓力噴注某種高粘度的熱固性樹脂的方式將此樹脂噴注進(jìn)去，但大部分被噴注的樹脂是在襯墊結(jié)構(gòu)內(nèi)形成的間隙空間中硬化而不是與形成襯墊結(jié)構(gòu)的纖維材料粘接在一起。只有一小部分被噴注的熱固性材料會(huì)真正與襯墊結(jié)構(gòu)粘接在一起。大量未粘接的熱固性樹脂將會(huì)形成脆弱的團(tuán)塊，這很少增加成品包覆輥的總體強(qiáng)度，也很少起到改善金屬輥芯與包覆層的粘接性的作用。其次，Paasonen專利中公開的壓縮層纖維沒有任何夠提高包覆輥總體強(qiáng)度的方式定向或者對(duì)齊。如果將連續(xù)的長(zhǎng)纖維平行地沿垂直于金屬輥芯長(zhǎng)軸的方向排列，則可以提高包覆輥的強(qiáng)度。而且，通過調(diào)整這些縱向和軸向排列的纖維的取向，可以對(duì)定制能夠適應(yīng)不同工業(yè)應(yīng)用用戶的要求的成品包覆輥的強(qiáng)度。此外，使用這種定向的連續(xù)長(zhǎng)纖維還可以提高包覆層與金屬輥芯間的粘接性。
發(fā)明簡(jiǎn)述根據(jù)本發(fā)明，包覆輥芯包括輥芯基體、由密集纖維內(nèi)襯層制成的內(nèi)襯層和環(huán)繞在內(nèi)襯層外面的包覆層。包覆層施加在內(nèi)襯層上以后，就可以讓它從硬化化溫度冷卻下來(lái)了。冷卻后，由密集纖維制成的內(nèi)襯層用真空壓力浸漬熱固性樹脂。由于內(nèi)襯層中纖維的密集填充，大多數(shù)浸漬的熱固性樹脂與纖維粘接在一起形成堅(jiān)固的包覆輥。該結(jié)構(gòu)還可以提高包覆材料與金屬輥芯間的粘接性。此外，由于大量浸漬的熱固性樹脂會(huì)與內(nèi)襯層中的密集纖維粘接在一起，可以采用粘性較低的熱固性樹脂以盡可能地增大得到的復(fù)合材料中的纖維-樹脂比。由于是由大量定向排列的纖維組成，密集纖維內(nèi)襯層還能使強(qiáng)度更高并具有更好的粘接性?？梢圆捎萌魏芜m當(dāng)?shù)陌膊牧吓c密集纖維墊襯層結(jié)合。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的一個(gè)變例中，包覆層由螺旋纏繞的橡膠帶組成。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，包覆層至少包含一層橡膠板。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，包覆層包含多層橡膠板。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，包覆層包含一層注入了熱固性樹脂的螺旋纏繞纖維帶。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，包覆層包含氨基甲酸乙酯(尿烷)。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，通過鑄向密集纖維墊背襯施加包覆層。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，包覆層包含氨基甲酸乙酯帶。
在本發(fā)明首選實(shí)施方案的另一個(gè)變例中，采用真空系統(tǒng)將熱固性樹脂浸入形成背襯的密集纖維中。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明其它目的和許多附屬特點(diǎn)
圖1所示為其上根據(jù)本發(fā)明加有密集纖維墊內(nèi)襯層的輥芯的局部剖視圖；圖1A所示為根據(jù)本發(fā)明制成的干纖維墊內(nèi)襯層的等比例圖；圖1B所示為根據(jù)本發(fā)明金屬輥芯及包繞其外的干纖維墊內(nèi)襯層的橫截面剖視圖；圖2所示為本發(fā)明中被包覆的輥芯的局部剖視圖，圖中還示出了布置在輥芯與包覆層間的纖維墊內(nèi)襯層；圖3所示為本發(fā)明中被包覆的輥芯的部分剖面圖，圖中接近輥芯兩端處設(shè)有密封裝置，并且其中，包覆層的外表面設(shè)有纖維帶以防包覆層在硫化過程中松垂；圖4所示為本發(fā)明中經(jīng)過硫化工序后被包覆的輥芯的局部剖視圖；圖5所示為根據(jù)本發(fā)明被包覆的輥芯的部分剖面圖，圖中示出了一種根據(jù)本發(fā)明將樹脂材料浸入干纖維墊內(nèi)襯層的方法；圖5A所示為沿圖5中5A-5A線的剖視圖；圖6所示為與附圖1相似的局部剖視圖，其中示出了其上已施加了根據(jù)本發(fā)明的纖維墊內(nèi)襯層結(jié)構(gòu)的輥芯；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的制造過程實(shí)施的部分剖面圖，其中在模具組件中包覆層被澆鑄在干纖維墊內(nèi)襯層上，圖中還示出了一種包覆層澆鑄在內(nèi)襯層上后即將樹脂材料浸入干纖維內(nèi)襯層的方法；圖8所示為適合用作本發(fā)明中包覆輥芯包覆層的圓筒狀板材的等比例圖；圖9所示為本發(fā)明中包覆輥芯的局部剖視圖，圖中還示出了布置在輥芯與由纏繞內(nèi)襯層的單層橡膠板形成的包覆層間的纖維墊內(nèi)襯層；圖10所示為沿附圖9中所示10-10線的剖視圖；圖11所示為本發(fā)明中包覆輥芯的另一具體實(shí)施方案的剖視圖，其中，包覆層由多層彼此相鄰并環(huán)繞在纖維墊內(nèi)襯層外的橡膠板制成。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖進(jìn)行說明，其中相同的標(biāo)號(hào)表示相同的部件，附圖1中的標(biāo)號(hào)10表示根據(jù)本發(fā)明的方法制成的一個(gè)包覆有纖維墊內(nèi)襯層20的金屬輥芯。金屬輥芯10具有預(yù)定的長(zhǎng)度，通常為圓柱形并包括中心軸和由任何適當(dāng)?shù)牟牧?，如金屬，制成的外表面。該輥芯包括輥頸30，它與金屬輥芯10的中心軸同心，以使金屬輥芯10能夠固定在對(duì)面的萬(wàn)能卡盤(未示出)內(nèi)，從而可以在把輥芯10在保持在水平方向的同時(shí)進(jìn)行輥芯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
加工開始時(shí)，廢輥，如輾光用的輥，被從諸如造紙廠、紡織廠或磁帶制造廠用這些包覆輥生產(chǎn)最終產(chǎn)品的等用戶處回收。廢輥從用戶回收時(shí)基本上耗光了包覆層，因此必須加上新的包覆層。首先，殘余的包覆層被物理去除后，必須采用領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知的方法徹底清理金屬輥芯10的外表面清除所有殘余包覆材料。清理過程包括脫脂或采用公知的溶劑或溶液除去殘留在金屬輥芯10表面的所有脂和/或油。
然后，對(duì)金屬輥芯10的整個(gè)外表面進(jìn)行噴砂處理以除去所有銹、污垢及殘余的包覆材料。噴砂后，采用領(lǐng)域內(nèi)一般技術(shù)人員公知方法將一種化學(xué)溶液刷在金屬輥芯10剛噴砂處理過的表面上。該化學(xué)溶液促進(jìn)金屬輥芯10的外表面氧化，以提高它與將用作為底層涂料和/或在后序工序中在形成內(nèi)襯層20的密集纖維中浸入的環(huán)氧樹脂間的粘接性。然后，一層液體環(huán)氧樹脂底層涂料40被涂到輥芯10的整個(gè)外表面上，以使其能與隨后緊緊纏繞在其上的干纖維墊內(nèi)襯層粘接在一起。
制作纖維墊內(nèi)襯層20包含的步驟和將纖維墊內(nèi)襯層20緊緊纏繞在金屬輥芯10外表面的方法在引作本發(fā)明參考文獻(xiàn)的‘262申請(qǐng)中有詳細(xì)說明和圖示。如‘262申請(qǐng)所述，內(nèi)襯層20可以由單層連續(xù)的密集纖維材料制成，也可以包含多個(gè)互相編織在一起的密集纖維材料子層制成。圖1、2至9、10和11示出的纖維墊20的實(shí)施形式，纖維墊20包含單層的不規(guī)則排列的密集纖維層。該實(shí)施形式中的纖維墊內(nèi)襯層20的厚度在0.25到0.32英寸之間，優(yōu)選地厚度為0.30英寸。與之相反，圖1A和1B所示具體實(shí)施方案中的纖維墊20包含多層密集纖維材料，其中包括內(nèi)層600，第二層605，第三層610和外層615。各層均由密集纖維制成且各層間通過任何適當(dāng)?shù)姆椒?，?06，611和616所示的縫合線，用適當(dāng)?shù)闹丿B安排彼此固定以形成連接。得到的纖維墊內(nèi)襯層20的厚度在0.25到0.32英寸之間，優(yōu)選地厚度為0.30英寸。纖維層的層數(shù)、結(jié)構(gòu)、材料及厚度可有不同的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用對(duì)不同方向強(qiáng)度的要求，如軸向強(qiáng)度、周向強(qiáng)度和徑向強(qiáng)度的要求。
如圖1A和1B中所示，干纖維墊層600和605均由雙層結(jié)構(gòu)形成。亦即，內(nèi)層600由密集纖維不規(guī)則地排列的第一板層601和單一方向的連續(xù)長(zhǎng)纖維相互平行地垂直于輥芯10中心軸定向排列的第二單板層602構(gòu)成。第二層605由由密集纖維不規(guī)則排列的第一單板層607和單一方向的連續(xù)長(zhǎng)纖維相互平行地平行于輥芯10中心軸定向排列的第二單板層608構(gòu)成。借助于包含直接地且平行和垂直輥芯中心軸取向的連續(xù)直纖維，內(nèi)襯層20在軸向、周向和徑向的強(qiáng)度得到提高。由于這種纖維大大減小了內(nèi)襯層20被浸入了已硬化的環(huán)氧樹脂后的熱膨脹系數(shù)，包含這種連續(xù)直纖維還提高了包覆層60(圖3-5)和65(圖8至10)與金屬輥芯10間的粘接性能。特別地，平行于輥芯中心軸取向的連續(xù)直纖維會(huì)減小浸入樹脂的內(nèi)襯層20沿平行于輥芯中心軸方向的熱膨脹系數(shù)。類似地，相對(duì)輥芯中心軸周向或徑向排列的連續(xù)直纖維會(huì)減小注入樹脂的內(nèi)襯層20沿這些方向的熱膨脹系數(shù)。減小熱膨脹系數(shù)能提高得到的輥芯的強(qiáng)度并改善包覆層與輥芯間的粘接性能。第三層610與外層615均由不規(guī)則排列的單層密集纖維構(gòu)成，這可以提高得到的包覆輥的強(qiáng)度。金屬輥芯10水平放置，以把密集纖維墊內(nèi)襯層20纏繞在其上。這里應(yīng)該著重指出的是，把纖維墊內(nèi)襯層20在干狀態(tài)下以高拉應(yīng)力被緊緊纏繞在金屬輥芯10的外表面上，而不在其中注入任何熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂。只有在包覆層60(圖3-5)和65(圖8至10)被纏繞在以前纏繞的纖維墊內(nèi)襯層20上后，液體環(huán)氧樹脂才通過包覆層60或65被浸入內(nèi)襯層20中并讓之在其中硬化。浸入環(huán)氧樹脂的方向?qū)⒈旧暾?qǐng)的后面詳細(xì)說明。
仍然參照?qǐng)D1和2，在將纖維墊內(nèi)襯層20施加到金屬輥芯10上前，輥芯10的外表面先用環(huán)氧樹脂40涂底層。然后，把內(nèi)襯層20緊緊纏繞在金屬輥芯10的外表面上。這里應(yīng)該著重指出的是，在本發(fā)明的實(shí)施方案中，不需要預(yù)熱金屬輥芯10的外表面。
內(nèi)襯層20可以有任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，優(yōu)選地由諸如碳纖維、芳族聚酰胺尼龍纖維(如KEVLAR纖維)或其它互相交織或互相纏繞的礦物/金屬高強(qiáng)度纖維等密集纖維制成的編織板材料制成。1A和1B中最清楚地示出了形成內(nèi)襯層的互相交織或互相纏繞的安排情形。某些情況下，可以用作一個(gè)或多個(gè)包覆層的編織材料也適合用作內(nèi)襯層20。其它情況下，也可以采用由兩種或更多種類的纖維構(gòu)成的編辮纖維，這些不同類型的纖維可以有相同或不同的取向。纖維墊20的層數(shù)以及其結(jié)構(gòu)、材料與混合和厚度可以設(shè)計(jì)得為不同的應(yīng)用得到沿不同方向的強(qiáng)度，如軸向強(qiáng)度、周向強(qiáng)度和/或徑向強(qiáng)度。如前所述，纖維墊內(nèi)襯層20可由單層的連續(xù)密集纖維材料層構(gòu)成，也可以包含多個(gè)相互縫合在一起的密集纖維材料子層。
如圖2所示，一旦把纖維墊內(nèi)襯層20施加在金屬輥芯10上，通過采用‘262申請(qǐng)中所述的多種連接方法可將內(nèi)襯層20緊密地固定在輥芯10上。
工序中的下一步將包覆層60施加在以前施加的內(nèi)襯層20上。這里需要著重指出的是，本發(fā)明的纖維墊內(nèi)襯層20可以與包覆層60一起使用，該包覆層60由選自各種公知和現(xiàn)有技術(shù)中用于供惡劣工業(yè)環(huán)境下包覆輥芯的適用材料。例如，根據(jù)本發(fā)明設(shè)想可用作包覆層60的材料包括可擠壓合成橡膠，如橡膠或可處理的氨基申酸乙酯；高粘度熱固性樹脂，如聚氨酯和環(huán)氧化合物?？蛇m用作包覆層的合成橡膠包括丁苯橡膠、丁腈橡膠及氫化丁腈橡膠，強(qiáng)化或未經(jīng)強(qiáng)化均可。包覆層60可以以連續(xù)帶的形式，也可以變通地以板材的形式使用。
另一方面，包覆層60可以是由適當(dāng)材料形成的纖維載體帶，如玻璃纖維，KEVLAR纖維等，這些纖維已經(jīng)被諸如前面述及的適當(dāng)?shù)沫h(huán)氧化合物材料浸漬。
圖2所示為第一實(shí)施例。在該實(shí)施形式中，當(dāng)水平取向的輥芯被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，數(shù)英寸寬的橡膠帶60被擠壓在布置在金屬輥芯的纖維墊內(nèi)襯層20上。如附圖3最清楚地示出的，橡膠帶60被螺旋地纏繞在金屬輥芯10的實(shí)質(zhì)上的全長(zhǎng)上，后續(xù)纏繞的每一圈橡膠帶60都與前一圈有一定的重疊。根據(jù)用戶需要的不同，重疊的量不同。輥芯10全長(zhǎng)纏繞一遍足以滿足施加橡膠帶60的要求。由橡膠或木材等任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥傻膲|塊70用于以預(yù)定的角度支撐受擠壓的橡膠繞組。由于纖維墊內(nèi)襯層20是干的，在包覆層60被纏繞到其上時(shí)可以被輕微壓縮。在受擠壓的包覆層60的冷卻過程中，沿與輥芯10中心軸垂直的方向會(huì)發(fā)生收縮。由于內(nèi)襯層20在干狀態(tài)下可以被壓縮，任何由于包覆層60收縮引起的該方向上積累的應(yīng)力都會(huì)被內(nèi)襯層吸收或減輕。也可能沿與輥芯10中心軸平行的方向發(fā)生包覆層60的收縮。因?yàn)榘矊?0可沿干內(nèi)襯層20滑動(dòng)，包覆層60沿該方向收縮引起的殘余應(yīng)力可以被避免。類似地，作為沿環(huán)繞中心軸的方向發(fā)生收縮的結(jié)果，包覆層60可沿干內(nèi)襯層20滑動(dòng)。而后，一段的收縮帶80被纏繞在由橡膠帶形成的層60上以防硬化過程中橡膠帶松垂。
參見圖8至10所示，在本發(fā)明的另一實(shí)施形式中，橡膠可以采用板65的形式，其尺寸做得實(shí)質(zhì)上延伸在金屬輥芯10的長(zhǎng)度上并可以完全環(huán)繞具有內(nèi)襯層20的金屬輥芯10的周緣以形成包覆層。圖10所示為橡膠板65被切割成一定的大小，使板65施加在纖維墊內(nèi)襯層20上后，其邊緣相互銜接。如圖11所示為本發(fā)明的又一實(shí)施方案，以多個(gè)被切割成一定大小的矩形板67的形式提供橡膠包覆層，這樣當(dāng)被施加在纖維墊內(nèi)襯層20上時(shí)，它們相互銜接在一起，環(huán)繞金屬輥芯10的整個(gè)周緣。這樣就可以把板67的邊緣粘在一起，輥上施加橡膠包覆層以便使所有由粘接包覆板67的邊緣引起的凸起變平。橡膠包覆層可以具有任何適當(dāng)?shù)暮穸?，?.25到1.00英寸。
下面，圖3所示，當(dāng)輥芯被持續(xù)保持在水平取向時(shí)，一段收縮帶80被緊密纏繞在橡膠帶60上。如后面的詳細(xì)說明中所述，在硫化過程中，當(dāng)輥芯水平地取向時(shí)，橡膠帶60變軟會(huì)導(dǎo)致橡膠帶60松垂。緊緊纏繞的收縮帶80可防止橡膠帶松垂。通過保持橡膠帶60與纖維墊內(nèi)襯層20接觸，可以防止水分在橡膠帶60與內(nèi)襯層20之間聚集。這將確保包覆層60與內(nèi)襯層20間有較大的粘接力。
此外，在硬化步驟前，施加一段密封條68以確保在上述濕硬化過程中沒有水分進(jìn)入橡膠帶60與干內(nèi)襯層20之間。還設(shè)有密封條68用于防止由于浸入過程中由于環(huán)氧樹脂向下的重力作用運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)氧樹脂的泄露。如圖3所示，施加密封條68用于包覆內(nèi)襯層20的兩端、其上突出橡膠帶60的兩端及收縮帶80的兩端。密封條68可由橡膠、聚乙烯、塑料，或任何其它合適的耐熱斂縫材料制成。
接著，其上布置有內(nèi)襯層20和橡膠帶60的金屬輥芯10被放入一個(gè)容器(未示出)中通過硫化工藝使橡膠帶60硬化。硫化是公知的橡膠硬化技術(shù)。通常，硫化要么用到蒸汽，如濕硫化，要么不用到蒸汽，如干硫化。根據(jù)本發(fā)明，濕硫化和干硫化工藝均可被用于硬化橡膠帶60。如果采用濕硫化工藝，蒸汽穿透收縮帶80并與橡膠帶60產(chǎn)生接觸。蒸汽還起到向高容器(未示出)內(nèi)引入壓力的作用，從而防止橡膠帶60在水平取向的內(nèi)襯層20上發(fā)生松垂。如前所述，采用濕硫化工藝硬化橡膠帶時(shí)，設(shè)有密封條68用于防止蒸汽進(jìn)入到橡膠帶60與干內(nèi)襯層20間。采用干硫化工藝硬化橡膠帶60時(shí)，由于沒有水濕會(huì)進(jìn)入橡膠帶60與干內(nèi)襯層20間，無(wú)需使用密封條68。然而，硫化工序結(jié)束后，就需要加裝密封條68以防止由于浸入過程中環(huán)氧樹脂的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的環(huán)氧樹脂的泄露。圖4所示為經(jīng)硫化處理后的包覆輥。如圖中所示，作為硫化的結(jié)果之一，各圈橡膠帶60被熔合在一起形成均勻的橡膠層。收縮帶80縮緊到最終的均勻?qū)由?。如圖5和5A所示，包覆輥芯10的硫化工序完成后，包覆輥保持在水平取向。在完成的輥芯的對(duì)置兩端各鉆一個(gè)孔以從中插入真空閥110。如圖5A所示，為插入真空閥110鉆的孔應(yīng)該設(shè)置在水平取向的包覆輥圓周的頂部。在完成的輥芯的對(duì)置兩端各鉆其它的多個(gè)孔用于插入多個(gè)浸注入口閥90。每個(gè)孔都鉆透收縮帶80和均勻橡膠層60并進(jìn)入內(nèi)襯層20內(nèi)部。每個(gè)浸注入口閥90各與管線100相連，經(jīng)該管線饋送環(huán)氧樹脂。每個(gè)真空閥110各與一個(gè)真空管線120相連。首先，所有浸注入口閥90關(guān)閉以防止任何浸注樹脂的進(jìn)入。接著，從一端或兩端的真空閥110抽高真空向內(nèi)襯層20中施加負(fù)壓。經(jīng)過一段適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，如40到50分鐘后，關(guān)閉所有真空閥110以維持內(nèi)襯層20內(nèi)的真空。最后，重新打開所有浸注入口閥以讓樹脂通過管線100浸入施加了負(fù)壓的內(nèi)襯層20。最終，環(huán)氧樹脂會(huì)從內(nèi)襯層20的相對(duì)兩端向內(nèi)襯層的中心滲透。當(dāng)浸入的樹脂擴(kuò)散進(jìn)內(nèi)襯層20中心時(shí)，它就充滿了內(nèi)襯層20中由真空形成的所有空間。這樣浸入的樹脂就可以在室溫下經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間后凝結(jié)，如十二到二十四小時(shí)。以前施加的密封條68在此提供了真空密封并防止浸入的樹脂向下泄露。
用于浸入的樹脂可以是環(huán)氧樹脂或其它優(yōu)選的樹脂如氰酸酯、乙烯基酯、酚及其它低粘度熱固性樹脂。一種浸入到內(nèi)襯層20的舉例樹脂是Dow Chemical公司生產(chǎn)的DERAKANE。由于內(nèi)襯層20的纖維含量高，最好使用粘度相對(duì)較低的樹脂，如300cps，以確保樹脂浸入到整個(gè)內(nèi)襯層20中。本發(fā)明中浸入樹脂需要的粘度和強(qiáng)度可能低于現(xiàn)有技術(shù)所需典型的大約1000到2000cps。然而，當(dāng)本發(fā)明中樹脂與內(nèi)襯層20中的密集纖維結(jié)合并硬化后，可以獲得比現(xiàn)有技術(shù)更堅(jiān)固的復(fù)合結(jié)果。使用低粘度熱固性樹脂的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是樹脂可以在室溫下浸入。而在現(xiàn)有技術(shù)中，必須在浸入工序前加熱粘度較高的樹脂。
浸入工序以后，輥芯被放置在爐內(nèi)在旋轉(zhuǎn)中浸入的硬化樹脂。浸入樹脂硬化后，均勻橡膠層60被加工到需要的直徑和光潔度。這可以通過將包覆輥芯水平放置在車床(未示出)上，并使用適當(dāng)切削工具將均勻橡膠層60的外表面加工至預(yù)定的光潔度。
如圖7所示，其上施加有內(nèi)襯層20的金屬輥芯10被安放在鑄模111的模腔內(nèi)用于澆鑄氨基甲酸乙酯。鑄模111可采用任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥?，如LEXAN。鑄模111的構(gòu)造使得內(nèi)襯層20與鑄模111內(nèi)表面之間有間隙122。然后，液態(tài)的聚氨酯被從鑄模111的底部向上澆入到間隙122中。應(yīng)當(dāng)理解，在注模過程中，不希望聚氨酯滲入內(nèi)襯層20太深。因而，如果選用低粘度的聚氨酯作為包覆層時(shí)，需要在纖維墊內(nèi)襯層20的最外層部分使用更為密集的纖維以防大量的聚氨酯滲入內(nèi)襯層20中。如果選用較高粘度的聚氨酯作為包覆層時(shí)，其在內(nèi)襯層20中的滲入深度可以忽略。事實(shí)上少量聚氨酯滲入內(nèi)襯層20中會(huì)實(shí)際上提供附加的機(jī)械增強(qiáng)并改善包覆層與內(nèi)襯層20間的粘接性。
氨基申酸乙酯被澆入鑄模后，將會(huì)硬化。然后，采用前述工藝，通過注入閥90將環(huán)氧樹脂浸入內(nèi)襯層20中并讓其在室溫下經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間凝結(jié)以形成高強(qiáng)度的內(nèi)襯層20。
權(quán)利要求
1.一種包覆輥，包含a.輥芯基體；b.內(nèi)襯層，由密集纖維制成的，并且浸入了熱固性樹脂，所述內(nèi)襯層環(huán)繞在所述輥基體周圍，以及；c.由環(huán)繞所述內(nèi)襯層的熱固性樹脂形成的包覆層。
2.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層包括一個(gè)螺旋地纏繞的橡膠帶。
3.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層包括至少一片橡膠板。
4.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層包括多個(gè)橡膠板。
5.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層包括一個(gè)被熱固性樹脂浸透的螺旋地纏繞的纖維帶。
6.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層包括氨基申酸乙酯。
7.如權(quán)利要求6所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層通過澆鑄施加在所述內(nèi)襯層上。
8.如權(quán)利要求6所述包覆輥，其特征在于，所述包覆層通過擠壓施加在所述內(nèi)襯層上。
9.如權(quán)利要求6所述包覆輥，其特征在于，所述氨基申酸乙酯以帶的形式施加。
10.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述內(nèi)襯層包括平行輥芯基體中心軸取向的連續(xù)直纖維。
11.如權(quán)利要求10所述包覆輥，其特征在于，所述內(nèi)襯層包括垂直于輥芯基體中心軸取向的連續(xù)直纖維。
12.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述內(nèi)襯層包括垂直于輥芯基體中心軸取向的連續(xù)直纖維。
13.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述內(nèi)襯層包括單個(gè)連續(xù)纖維材料層。
14.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述內(nèi)襯層包括多個(gè)層。
15.如權(quán)利要求14所述包覆輥，其特征在于，所述多個(gè)層的至少一個(gè)由平行于輥芯基體中心軸取向的連續(xù)直纖維組成。
16.如權(quán)利要求15所述包覆輥，其特征在于，所述多個(gè)層的至少一個(gè)由垂直于輥芯基體中心軸取向連續(xù)直纖維組成。
17.如權(quán)利要求16所述包覆輥，其特征在于，所述多個(gè)層的至少一個(gè)由不規(guī)則排列的纖維組成。
18.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述用于浸入所述內(nèi)襯層的熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂。
19.如權(quán)利要求1所述包覆輥，其特征在于，所述用于浸入所述內(nèi)襯層的熱固性樹脂包括乙烯基酯。
20.如權(quán)利要求14所述包覆輥，其特征在于，所述多個(gè)層的至少一個(gè)包含一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)第一層和第二層，所述第一層包括不規(guī)則排列的密集纖維，所述第二層包括單一取向的密集纖維。
21.一種用于生產(chǎn)包覆輥的方法，該包覆輥具有多層結(jié)構(gòu)，所述方法包括以下步聚a.提供一個(gè)輥芯基體，該輥芯基體有兩個(gè)端部，介于這兩個(gè)端部之間的一段和一個(gè)外表面；b.將由密集纖維制成的一個(gè)干內(nèi)襯層緊密環(huán)繞在所述輥芯基體外周；c.將包覆層施加在干內(nèi)襯層外；以及，d.將熱固性樹脂浸入干內(nèi)襯層中。
22.如權(quán)利21中所述方法，其特征在于，所述將熱固性樹脂浸入干內(nèi)襯層的步驟包括如下子步驟a.在接近輥芯基體兩端處鉆穿過包覆層進(jìn)入內(nèi)襯層的注入孔和真空孔；b.密封注入孔；c.在內(nèi)襯層內(nèi)產(chǎn)生真空；d.密封真空孔；e.打開注入孔；以及f.讓熱固性樹脂浸入內(nèi)襯層中。
23.如權(quán)利22中所述方法，其特征在于，所述鉆孔步驟包括如下子步驟a.將閥插入注入和真空孔中；以及，b.把真空閥連接到真空源。
24.如權(quán)利21中所述方法，其特征在于，在所述將干內(nèi)襯層緊緊環(huán)繞在所述輥芯外表面步驟前，所述方法包括另外的在基輥外表面施膠的步驟。
25.如權(quán)利21中所述方法，其特征在于，保持包覆輥基本上水平取向的同時(shí)，執(zhí)行所述子步驟b至f。
26.如權(quán)利21中所述方法，其特征在于，保持包覆輥基本上垂直取向的同時(shí)，執(zhí)行所述子步驟b到f。
全文摘要
公開了一種包覆輥。根據(jù)示例的實(shí)施形式，該包覆輥包括一個(gè)輥芯基體、一個(gè)由密集纖維形成的內(nèi)襯層和包覆層。該內(nèi)襯層可以包含單一取向的直纖維，被浸入了熱固性樹脂，然后環(huán)繞在輥芯基體外周。該包覆層，可以由橡膠、氨基申酸乙酯、熱固性樹脂或其它塑料制成，環(huán)繞在內(nèi)襯層外周。注入內(nèi)襯層的樹脂可提高成品包覆輥的強(qiáng)度并改善包覆層與金屬輥芯的粘接性。
文檔編號(hào)D21G1/02GK1532333SQ0310
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者謝洋濤 申請(qǐng)人:精進(jìn)機(jī)材公司