專(zhuān)利名稱(chēng)：：彈性輥覆層、帶覆層的輥和制造帶覆層輥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及彈性輥覆層(rollcover)和用于制造或整飾幅材(例如紙或板)的輥。
背景技術(shù)：
：在纖維幅材的制造或整飾中，在兒個(gè)位置使用輥，所述輥包括用聚合物組合物覆蓋的輥體。在一些位置，優(yōu)選輥表面具有彈性，然后用橡膠混合物覆蓋輥。一般在這些橡膠混合物中使用的彈性體是丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)、天然橡膠、丁苯橡膠(SBR)、三元乙丙橡膠(EPDM)禾卩氯丁橡膠(CR)。橡膠混合物覆層用于例如壓榨部中的壓榨輥(pressroll)、網(wǎng)和壓榨部中的吸水輥(suctionroll)、和幅材的表面處理或涂布中的施膠輥(sizer)和薄膜傳遞輥(filmtransferrolls)。在這些位置中，輥表面與幅材或支持幅材的織物(fabricsupportingtheweb)摩擦接角蟲(chóng)(abradingcontact)，除此以外，常常在負(fù)載下與配對(duì)輥(counterroll)交咬接觸(nipcontact)。因此，環(huán)境磨損嚴(yán)重。同時(shí)，輥表面必須保持無(wú)瑕疵以確保良好的幅材質(zhì)量和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。一般，制得的覆層足夠厚以通過(guò)研磨修復(fù)磨損的表面。在橡膠配方中使用不同的填料物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)需要的性能。最常用的填料是炭黑、硅酸鹽(如粘土)和硅氧化物。不那么常用的填料和用于特殊用途的填料例如是二氧化鈦和熱塑性粉末。填料的量可以是相對(duì)于100重量份彈性體(phiO為例如30-100重量份填料。其中，填料用于調(diào)節(jié)覆層的延性、強(qiáng)度、彈性、耐磨性、硬度、耐熱性和防粘性(release)。填料存在的問(wèn)題是其在改善一個(gè)性質(zhì)的同時(shí)會(huì)降低其他一些性質(zhì)。因此，需要兼顧考慮。如今，橡膠混合物制成的輥覆層的重要性質(zhì)是動(dòng)荷載(dynamicload)下運(yùn)作壽命長(zhǎng)、耐磨性良好和產(chǎn)熱低。特別是，長(zhǎng)運(yùn)作壽命改善了幅材制造或幅材整飾設(shè)備的生產(chǎn)率。運(yùn)作壽命取決于幾個(gè)因素。具體的因素為耐磨性、撕裂強(qiáng)度和防止開(kāi)裂惡化(resistancetocrackdevelopment)。其屮，耐磨性和運(yùn)作壽命通過(guò)使用HNBR彈性體或由甲基丙烯酸鋅改性的聚合物而改善或通過(guò)加入特殊的填料(例如聚丙烯或聚乙烯粉末(PP,PE)或纖維填料)而改善。但是所有這些都存在缺陷，例如價(jià)格高(如，HNBR彈性體)、耐化學(xué)性低(如，甲基丙烯酸鋅改性的聚合物)、彈性的非復(fù)原性(elasticnon-resiliency)、耐熱性低(PE和PP粉末)和各向異性高(纖維填料)。芳香聚酰胺(芳族聚酰胺)也以纖維形式(長(zhǎng)度一般為3-6mm)少量地(如3-6phr)用作填料，以提高復(fù)原性、延性、耐撕裂性和耐磨損性。公開(kāi)專(zhuān)利US6,328,681中，公開(kāi)了具有25-75phr超高分子量(一般為2-10x10e6)聚乙烯(UHMWPE)作為填料的輥覆層。公開(kāi)專(zhuān)利US6,918,865屮，公開(kāi)了一種輥覆層，其中UHMWPE的量為10-24phr。該填料特別改善了耐磨性。其在大量使用時(shí)存在缺陷，例如低耐熱性、易于產(chǎn)熱和非復(fù)原性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是考慮到上述方面而作出的，其提供了用于制造或整飾纖維幅材的彈性輥覆層，該彈性輥覆層包括至少一層橡膠混合物，其中所述至少一層橡膠混合物含有粉末形式的合成纖維聚合物。纖維聚合物優(yōu)選選自包括聚酰胺類(lèi)聚合物和聚醚類(lèi)聚合物的組，例如聚酰胺，特別是芳香聚酰胺(優(yōu)選由對(duì)苯二甲酸和p-苯二胺生成的芳族聚酰胺)、聚醚醚酮、聚醚砜或聚醚酰亞胺。聚合物粉末的量相對(duì)于100重量份橡膠混合物的彈性體優(yōu)選為^5且三40,更優(yōu)選為210且^30重量份。聚合物粉末優(yōu)選具有的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為2160DC。聚合物粉末顆粒的最大尺寸優(yōu)選在25且^300(im的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在250且^150(im的范圍內(nèi)。聚合物粉末的密度優(yōu)選21.4且S1.5g/cm3。優(yōu)選地，橡膠混合物的彈性體基質(zhì)含有烯類(lèi)橡膠并優(yōu)選由烯類(lèi)橡膠制成，所述烯類(lèi)橡膠例如為丁腈橡膠、丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠和氯丁橡膠或天然橡膠。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，填料和添加劑包括在橡膠混合物中。4本發(fā)明進(jìn)一步提供用于制造或整飾纖維幅材的帶覆層的輥(coveredroll),其具有輥體和這里所述的彈性輥覆層(其覆蓋輥芯)。優(yōu)選本發(fā)明的帶覆層的輥是壓榨輥、吸水輥、施膠輥(sizerroll)或涂布車(chē)?yán)?coaterroll)。本發(fā)明的另一方面是提供用于制造或整飾纖維幅材的輥的制造方法，其通過(guò)用包括至少一層橡膠混合物的彈性覆層覆蓋輥而制得，其中將至少一層能硫化的橡膠(vulcanizablembber)混合物涂在輥體表面，且將橡膠混合物硫化，其特征在于，粉末狀的合成纖維聚合物并入橡膠混合物中。在此方法中，可以在將橡膠混合物涂在輥體表面之前，處理輥體以改善粘結(jié)性。本發(fā)明的另一方面在于含有粉末形式的合成纖維聚合物的橡膠混合物在用于制造或整飾纖維幅材的輥覆層中的應(yīng)用。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，彈性輥覆層包括至少一層橡膠混合物，優(yōu)選作為頂層(最外層)，其含有合成纖維聚合物粉末作為填料。該彈性輥覆層同時(shí)顯示改善的撕裂強(qiáng)度、延性和硬度以及抗裂性、耐化學(xué)性和耐熱性。本發(fā)明的帶覆層的輥具有輥體，其一般包括金屬(例如鑄鐵或鋼)，且被本發(fā)明的彈性輥覆層包覆。優(yōu)選地，填料也稱(chēng)為高性能聚合物(high-performancedevelopedpolymer)，g卩，具有良好耐熱性(優(yōu)選耐至少100°C的溫度)的聚合物。這樣的聚合物的實(shí)例是聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚酰亞胺(PI)、聚酰胺-6.6和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PETP)，其中聚合物必須適于纖維制造方法。聚合物通常首先作為纖維鑄型，并在用于本發(fā)明之前加工成粉末。優(yōu)選纖維聚合物(填料)是聚酰胺類(lèi)聚合物或聚醚類(lèi)聚合物，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一歩改善的撕裂強(qiáng)度、延性和硬度。具體而言，聚合物可以是聚酰胺(PA)，特別是芳香聚酰胺(芳族聚酰胺)(優(yōu)選由對(duì)苯二甲酸和p-苯二胺生產(chǎn)的芳族聚酰胺(PPD-T-芳族聚酰胺))、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)或聚醚酰亞胺(PEI)。除了上述物理性質(zhì)的改善之外，以粉末形式應(yīng)用這些具體聚合物作為填料可以均勻地分散在后面將要說(shuō)明的彈性體基質(zhì)中，使覆蓋性能有利地各向同性。所用粉末的量?jī)?yōu)選每100重量份彈性體(phr)為^5且^40重量份，更優(yōu)選210且￡30重量份。低于5重量份時(shí)，其耐磨性以及延性和硬度的改善效果不充分，而大于40重量份時(shí)，對(duì)延性有不利影響且覆層易于由于熱和化學(xué)影響而損壞。因此，為了實(shí)現(xiàn)這些性質(zhì)的良好的平衡，優(yōu)選上述范圍的粉末含量，在更優(yōu)選的范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)更好的平衡。本發(fā)明中可用的作為基質(zhì)的彈性體(其中內(nèi)含合成纖維聚合物)是烯類(lèi)橡膠和天然橡膠。通過(guò)使用這樣的橡膠作為基質(zhì)，可以得到合適的彈性與抗開(kāi)裂性、耐化學(xué)性和耐熱性的組合。作為具體的實(shí)例，丁腈橡膠(NBR)在與纖維聚合物的相容性上非常有用，且覆層的物理性質(zhì)可以通過(guò)使用NBR聚合物容易地控制。通過(guò)使用丁苯橡膠(SBR)、氯磺化聚乙烯橡膠(CSM)、三元乙丙橡膠(EPDM)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、氯丁橡膠(CR)和天然橡膠(NR)也可以實(shí)現(xiàn)類(lèi)似的良好的結(jié)果。NBR、SBR、CSM和EPDM尤其有用。聚合物粉末顆粒的最大尺寸優(yōu)選25且^300pm，更優(yōu)選250且^150pm。這些尺寸使得粉末可以非常均勻地分散在彈性體中，且進(jìn)一歩改善輥覆層的撕裂強(qiáng)度、延性和硬度。在更優(yōu)選的范圍內(nèi)，效果更佳。粉末的密度一般是21.4且S1.5g/cm3，其使得可以理想的設(shè)定輥覆層的物理和化學(xué)性質(zhì)。粉末的玻璃轉(zhuǎn)化溫度最優(yōu)選大于等于160°C，因?yàn)樵谳伾系膶?shí)際應(yīng)用中，輥覆層常常暴露在高溫下，例如在與配對(duì)輥的交咬接觸時(shí)。利用優(yōu)選的玻璃轉(zhuǎn)化溫度可以大大抑制輥覆層性能由于熱而受損。一般粉末是多形的，即，其能夠以多于一種晶體結(jié)構(gòu)存在。顆?？梢允巧扉L(zhǎng)的(elongate)、圓的或片狀的。特別是最大的顆粒是伸長(zhǎng)的(直徑一般10-50pm)。伸長(zhǎng)的形式可以適宜地強(qiáng)化彈性體并進(jìn)一步增強(qiáng)耐撕裂性和抗開(kāi)裂性。本發(fā)明適用于制造或整飾纖維幅材(例如紙或板)中使用的所有的輥，其中使用橡膠或橡膠混合物覆層。輥可以是例如壓榨輥、吸水輥、施膠輥或涂布輥。如果需要，可以通過(guò)粉末的表面活化或通過(guò)向橡膠混合物加入粘結(jié)性改進(jìn)劑改善粉末與彈性體基質(zhì)的化學(xué)相容性。除了纖維粉末，優(yōu)選使用附加的無(wú)機(jī)和有機(jī)填料和添加劑，例如炭黑、二氧化硅、粘土或其他聚合物粉末，例如熱塑性聚烯烴(如聚丙烯、聚乙烯、HMWPE和UHMWPE)。附加填料的量?jī)?yōu)選50-100phr，更優(yōu)選60-80phr。可選的熱塑性聚烯烴的量?jī)?yōu)選小于10phr。粉末可通過(guò)常規(guī)方法，例如利用輥混合器(rollmixer)或帶室混合器(chamberedmixer)與橡膠混合物化合。輥覆層包括一般l-4層橡膠混合物，即，1、2、3或4層。層的厚度一般為頂層10-50mm，更優(yōu)選15-30mm且最優(yōu)選20-25mm，且底層2-10mm。為了在例如造紙工藝中使改善的耐磨性與合適的延性和硬度相組合，輥覆層的Pusey&Jones(P&J)硬度優(yōu)選為550，更優(yōu)選1030且再更優(yōu)選1225。尤其在整飾工藝中，例如紙上膠(sizingofpaper)中，當(dāng)輥覆層的最外層(優(yōu)選上述至少一層橡膠)的表面粗糙度Ra優(yōu)選為1.2pm或以上，更優(yōu)選1.4(im或以上時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)整飾過(guò)的表面具有優(yōu)異的均勻性，例如非常均勻的表面上膠。用于得到均勻表面整飾的Ra值的有用范圍為例如1.41.7pm，更亍尤選1.41.6|im，且更4尤選1.51.6)im。在一般的覆層制造工藝中，預(yù)處理(通過(guò)吹送磨料等)輥體的表面以改善粘結(jié)性，并在上面涂1-4層粘結(jié)劑(一層厚度約10-15pm)。之后，生產(chǎn)并設(shè)置(硫化)出需要量的橡膠混合物層。硫化可以通過(guò)例如使用硫、一種或多種含硫化合物、鋅白或過(guò)氧化物而實(shí)現(xiàn)。為了硫化，用膜包覆輥，并且通過(guò)在爐中加熱而進(jìn)行硫化。最終，覆層被機(jī)械加工成需要的尺寸。一般通過(guò)螺旋擠出橡膠混合物在輥體上形成覆層。特別是，纖維粉末填料提供長(zhǎng)運(yùn)作壽命和良好的耐磨性，特別是在磨耗中的良好的耐磨性。而且，可以改善撕裂強(qiáng)度、延性和硬度、抗開(kāi)裂性、耐化學(xué)性和耐熱性。覆層是各向同性的，因此可以避免由于各向異性導(dǎo)致的缺陷。由于粘度沒(méi)有不適當(dāng)?shù)卦黾?，因此制造?jiǎn)單。在造紙機(jī)中的輥覆層是可靠的。實(shí)施例實(shí)施例1金屬輥體用具有下述重量份的配方覆蓋:NBR彈性體100炭黑50甲基丙烯酸酯單體10-35填料(無(wú)機(jī)硅石類(lèi))5-15芳族聚酰胺粉末Twaron501125抗氧化齊U/抗臭氧齊U(antiozonate)3過(guò)氧化物(50%)8UHMWPE9實(shí)施例2輥用具有下述重量份的配方覆蓋NBR彈性體100填料(無(wú)機(jī)炭黑、硅石和聚合70-80物(PE)類(lèi)混合物)甲基丙烯酸酯單體10-35芳族聚酰胺粉末Twaron501125抗氧化劑/抗臭氧劑3過(guò)氧化物(50%)8測(cè)試結(jié)果研究..t述覆層的性質(zhì)并與常規(guī)NBR-覆層比較，其中區(qū)別僅在于常規(guī)NBR-覆層僅使用了常規(guī)炭黑/硅石/硅酸鹽填料，而沒(méi)有使用芳族聚酰胺粉末。結(jié)果示于下表。實(shí)施例1實(shí)施例2對(duì)比NBR(常規(guī)炭黑/石英/硅酸鹽填料)硬度15P&J18P&J15P&J耐磨性(DIN150mm3130mm3300mm353516)，體積損失抗斷裂性(break17MPa18MPa17MParesistance)斷裂伸長(zhǎng)率57%89%45%撕裂強(qiáng)度(ASTM30kN/m40kN/m30kN/mD624,dieC)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>硬度根據(jù)ASTMD531測(cè)量，抗斷裂性和斷裂伸長(zhǎng)率根據(jù)ASTMD412測(cè)量，tanS(30°C,90。C)用DMTA(單臂模式(singlecantilevermode))測(cè)量，且殘余壓縮根據(jù)ASTMD395測(cè)量。表中很清楚顯示與現(xiàn)有的硬度水平相當(dāng)?shù)慕M合物相比，用本發(fā)明的組合物實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越的耐磨性，以及相等或更好的機(jī)械性能。權(quán)利要求1.用于制造或整飾纖維幅材的彈性輥覆層，其包括至少一層橡膠混合物，其特征在于，至少一層橡膠混合物含有粉末形式的合成纖維聚合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥覆層，其特征在于，所述纖維聚合物選自包括聚酰胺類(lèi)聚合物和聚醚類(lèi)聚合物的組。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輥覆層，其特征在于，所述聚合物粉末相對(duì)于100重量份橡膠混合物的彈性體為^5至^40重量份粉寧沐Pi'粉4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的輥覆層，其特征在于，聚合末的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為2160°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的輥覆層，其特征在于，聚合物粉末顆粒的最大尺寸為25且^300jam。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的輥覆層，其特征在于末的密度為21.4且S1.5g/cm3。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任--項(xiàng)所述的輥覆層，其特征在于，橡膠混合物的彈性體基質(zhì)包含烯烴類(lèi)橡膠或天然橡膠。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的輥覆層，其特征在于，填料和添加劑包含在橡膠混合物中。9.帶覆層的輥，其用于制造或整飾纖維幅材，所述輥具有輥體和權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的彈性輥覆層。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輥，其特征在于，所述輥是壓搾輥、吸水輥、施膠輥或涂布輥。11.用于制造或整飾纖維幅材的輥的制造方法，其通過(guò)用包括至少一層橡膠混合物的彈性覆層包覆輥體而制得，在該方法中，將至少一層可石流化的橡膠混合物涂在輥體表面，并硫化橡膠混合物，其特征在于，將粉末狀的合成纖維聚合物加入橡膠混合物中。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在將橡膠混合物涂在輥體表面之前，處理輥體以改善粘結(jié)性。13.含有粉末形式的合成纖維聚合物的橡膠混合物在用于制造或整飾全文摘要本發(fā)明說(shuō)明了用于制造或整飾纖維幅材的彈性輥覆層，其包括至少一層橡膠混合物，其中至少一層橡膠混合物含有粉末形式的合成纖維聚合物。文檔編號(hào)D21F3/08GK101454505SQ200780019890公開(kāi)日2009年6月10日申請(qǐng)日期2007年6月29日優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日發(fā)明者亞里·西爾科,尤哈·羅齊,揚(yáng)·帕索寧申請(qǐng)人:美卓造紙機(jī)械公司