一種聚氨酯複合膠輥及其製造方法
2023-08-07 12:09:41
專利名稱：一種聚氨酯複合膠輥及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種聚氨酯膠輥及其製造方法，更具體的是一種具有五層結構的聚氨酯複合膠輥及其製造方法。
背景技術：
聚氨酯橡膠(PUR)是一種具有優異的拉伸強度、彈性和斷裂伸長率的橡膠，常被用來製備各種造紙及冶煉工業所使用的特種膠輥和耐磨製品等。造紙及冶金工業所廣泛使用的聚氨酯膠輥，主要是結構形式為自內向外，輥芯層/ 界面粘接層/聚氨酯橡膠層三層複合結構，其中輥芯為鑄鐵件或45#鋼。但該類膠輥在使用過程中(特別是鑄鐵輥芯層的膠輥)存在以下幾個明顯的缺陷， 已經嚴重製約了該類產品的進一步推廣應用
1、鑄鐵中石墨的析出導致界面粘接層性能變差
鑄鐵在加工和使用過程中存在比較嚴重的石墨析出現象，具有隔離效果的石墨的析出，容易引起鑄鐵和聚氨酯界面的脫粘，尤其是在高速、高負荷以及較高的使用溫度下，這種問題更為突出，也導致了該類膠輥無法在更為苛刻的加工環境中使用。2、膠輥修復引起聚氨酯膠層厚度增加易導致「爆膠」現象
使用後需要重新包膠的輥芯，必須先將原來的膠層及大約0. 5-2mm的輥芯層徹底車削掉。這樣，每經過一次修復，鑄鐵輥芯直徑就減小0.5-2mm左右。為了使修復後的膠輥達到標準的公稱尺寸，聚氨酯橡膠層的厚度必須要隨之增加0. 5-2mm。隨著修複次數的增加，膠層厚度的不斷增加將引起一系列問題首先是澆注成本的增加，另外更為嚴重的是，由於聚氨酯在經受周期性負荷時「滯後損失」較大，反覆變形後生熱量高，且傳熱係數低，在高速運轉下，過厚膠層內部產生的熱量無法迅速消除，易導致膠層分解、熱熔甚至爆裂，嚴重影響了膠輥的使用壽命。3、輥芯修複次數少，帶來了巨大的資源浪費。重新包膠輥芯的車削及噴砂導致輥芯直徑減小，限制了輥芯修複次數。隨著聚氨酯膠輥應用的快速發展，這個問題越來越突出。如何通過合適的結構或方法來解決這一技術難題，已經成為行業內共同關心的話題。根據市場調查，目前國內針對這一問題，尚沒有合適的解決方案，廣大客戶對這種資源的浪費也無能為力。根據文獻檢索，專利申請號為CN2009201199341. 0的實用新型專利《一種造紙用聚氨酯膠輥》提出了一種在輥芯層與聚氨酯橡膠層之間設置一粘接層的三層結構，來改善聚氨酯膠輥因水解引起的脫膠現象和使用性能。《多層複合聚氨酯彈性體膠輥的研製》(特種橡膠製品2000年第4期)探討了以用聚醚、聚酯多元醇、TDI、M0CA、導電炭黑等原料進行多層複合聚氨酯彈性體膠輥膠料的研究，採用旋轉、分次澆注的方法製備了 3層複合聚氨酯彈性體膠輥外層膠套，討論了原料、配方對膠料性能的影響，並介紹了製備工藝，模具及有關參數。這些文獻沒有針對聚氨酯橡膠層爆膠等提出解決方法。
發明內容
1、發明要解決的技術問題
針對現有技術存在的易脫輥、爆輥等一系列問題，本發明提供了一種具有五層結構的聚氨酯複合膠輥及其製造方法，製造得到的聚氨酯複合膠輥具有五層結構，可解決以上問題並進一步提升聚氨酯膠輥的使用效能。2、發明的技術解決方案
一種聚氨酯複合膠輥，包括粘結層和聚氨酯橡膠層，其特徵在於自輥芯層向外，依次為粘接層一、玻璃鋼層、粘接層二、聚氨酯橡膠層的五層結構，輥芯層與玻璃鋼層之間通過粘接層一連接，玻璃鋼層與聚氨酯橡膠層之間通過粘接層二連接。一種聚氨酯膠輥的製造方法，其步驟為
(1)界面粘接層一的包覆輥芯噴砂一汽油清洗，乾燥一塗刷粘接劑一粘接劑預固化一形成界面粘接層一。所述噴砂原料為石英砂、鐵砂或棕剛玉。所述粘接劑為雙酚A型環氧樹脂，脂環族胺類固化劑的體系，塗刷方法為刷塗，塗刷兩遍，第一遍塗刷凝膠後塗刷第二遍。所述粘接劑的預固化溫度為50-100°C，時間1-2小時。所述界面粘接層一的厚度為0. 04-0. 1mm。(2)玻璃鋼層的包覆溼法纏繞工藝包覆玻璃鋼一固化及後處理一車加工處理一形成玻璃鋼層。所述的玻璃鋼為纖維增強環氧樹脂複合材料，所述環氧樹脂採用雙酚F型、脂環族胺類固化劑，所述的纖維為800tex - 2000tex的無捻玻纖或寬度為50mm-100mm的玻纖
編織帶。所述纏繞方法可單次纏繞或分層多次纏繞，每次纏繞厚度不大於5mm。分層多次纏繞，間隔處理條件溫度為50-60°C，時間為1-. 3小時。所述的固化和後處理溫度為50_100°C，時間為1-5小時。所述的玻璃鋼層的厚度為3_12mm
(3)界面粘接層二的包覆玻璃鋼層表面清洗一塗刷粘接劑一乾燥一形成界面粘
接層二。所述的粘接劑為聚氨酯粘接常用的粘接劑，如開姆洛克218，開姆洛克213，開姆洛克219等。塗刷方法為刷塗，可一次塗刷或兩次塗刷。所述的乾燥溫度為80°C -120°C，時間為1-5小時； 所述的界面粘接層二的厚度為0. 015-0. 045mm。(4)聚氨酯橡膠層的包覆採用常規模具澆注的工藝及方法包覆聚氨酯橡膠層，即輥芯預熱一模具組裝一澆注一硫化一脫模一後處理一冷卻一車加工一形成聚氨酯橡膠層。所述聚氨酯橡膠層的厚度為5_20mm。經過上述(1) (2) (3) (4)步驟製造的五層結構的聚氨酯複合膠輥，使用後再次包覆時，在滿足玻璃鋼層的厚度為3-12mm前提下，除去舊錶層聚氨酯橡膠，經過車磨加工保持原玻璃鋼層，可免去(1) (2)步驟而只進行(3) (4)步驟。
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3、有益效果
本發明的五層結構的聚氨酯複合膠輥，可以消除鑄鐵輥芯表面暗紋、沙眼以及石墨遷移對界面粘接層的影響；也可避免再次加工時對輥芯外徑的縮減，杜絕膠層整體脫離；添加的玻璃鋼中間層極具剛性，對外部聚氨酯橡膠層有機械支撐作用，提升了聚氨酯膠輥的使用效能。剛性玻璃鋼中間層可重複使用，延長輥芯使用壽命。採用本發明方法製造的聚氨酯複合膠輥使用於造紙行業的聚氨酯軟壓光膠輥，避免了脫膠、爆輥現象，並具有良好的使用效果，壓力在整個輥面的傳導均勻性高，紙張的平滑度有大幅度提升；用於冶金冷軋薄板生產線的張力輥亦滿足使用要求。
圖1為發明的聚氨酯複合膠輥結構示意圖，圖中1-輥芯層；2-粘接層一 ；3-玻璃鋼層；4-粘接層二 ；5-聚氨酯橡膠層。
具體實施例方式實施例1
包覆一根Φ 550 X四50讓造紙壓榨輥，輥芯直徑526mm，具體過程如下
(1)界面粘接層一的包覆首先輥芯噴鐵砂，然後採用汽油清洗並乾燥，然後塗刷粘接劑環氧樹脂D. E. R. 330 (陶氏公司)/固化劑DEH29 (陶氏公司)，塗刷兩遍，厚度為0. 06mm, 然後進入90°C烘箱，處理1.5h，
(2)玻璃鋼層的包覆採用雙酚F型環氧樹脂YDF-170(東都化成公司)，脂環族胺類固化劑DCH-99(杜邦公司)體系和1500tex的無捻玻纖SE1200 (歐文斯科寧公司)，通過溼法纏繞工藝進行包覆，纏繞一次，纏繞厚度為5mm。待環氧樹脂凝膠後，進入烘箱後處理，溫度 IOO0C 士5°C，時間3小時。最後進行車磨加工，修整圓度，保證玻璃鋼層厚度為3mm。(3)界面粘接層二的包覆使用汽油清洗玻璃鋼層表面，乾燥後，均勻塗刷粘接劑開姆洛克218 (上海洛德化學有限公司)，每次間隔30分鐘，塗刷2次，然後進入烘箱進行熱處理，溫度100士5°C，時間5小時。( 4 )聚氨酯橡膠層的包覆採用常規模具澆注的方法及工藝進行包覆，聚氨酯材料的硬度為邵A98士2度。聚氨酯橡膠層厚度為13mm。最後根據要求進行車磨加工，保留聚氨酯橡膠層厚度為9mm，並進行外觀、尺寸、 硬度等的檢驗。所製造的膠輥，膠層表面無雜質、氣泡，各層之間粘接良好，膠輥硬度為邵 A98士2 度。實施例2
包覆一根Φ 650 X 3150mm造紙壓榨輥，輥芯直徑600mm，基本步驟同實施例1，玻璃鋼包覆過程中，分層纏繞3次，分層纏繞間隔處理條件溫度為55士5°C，時間為1. 5小時，纏繞累加厚度為15mm，經過車磨加工保持12mm的厚度。界面粘接層二採用粘接劑CH219 (上海洛德化學有限公司)，聚氨酯橡膠層厚度保持為13mm。實施例3
包覆一根Φ 550 X四50讓造紙壓榨輥，輥芯直徑526mm，基本步驟同實施例1，玻璃鋼包覆過程中，採用寬度為80mm的玻纖編織帶進行溼法纏繞工藝成型。
實施例4
包覆一根Φ 580 X 1500mm冶金張力輥(耐溫90°C )，輥芯直徑MOmm，聚氨酯橡膠層硬度為邵氏々95-98，表面粗糙度1^1.6，尺寸公差Φ580 (+3/0)，圓周度、圓柱度、跳動要求小於 0. 1mm。基本步驟同實施例1，玻璃鋼包覆過程中，採用寬度為50mm的玻纖編織帶進行纏繞成型，分層兩次纏繞，分層纏繞間隔處理條件溫度為55士5°C，時間為1小時。纏繞累加厚度為10mm，經過車磨加工保持8mm的厚度。界面粘接層二採用粘接劑CH213 (上海洛德化學有限公司)，聚氨酯橡膠層厚度保持為13mm。實施例5
根據實施例1製造的複合膠輥，在某大型造紙廠實際使用時，不論是紙張的定量(單位面積的質量)以及平滑度(反映紙張表面的平整度)都滿足或優於該公司的內部實際控制指標。
權利要求
1.一種聚氨酯複合膠輥，其特徵在於自輥芯層向外，依次為粘接層一、玻璃鋼層、粘接層二、聚氨酯橡膠層的五層結構，所述的輥芯層與玻璃鋼層之間通過粘接層一連接，所述的玻璃鋼層與聚氨酯橡膠層之間通過粘接層二連接。
2.根據權利要求1所述的聚氨酯複合膠輥，其特徵在於所述的玻璃鋼層是纖維增強環氧樹脂複合材料構成，其特徵在於所述的玻璃鋼層的厚度為3-12mm。
3.根據權利要求1中所述的聚氨酯複合膠輥，其特徵在於所述的粘接層一的厚度為 0. 04-0. Imm,粘接層二的厚度為 0. 015-0. 045mm。
4..根據權利要求1 3中任一項所述的一種聚氨酯複合膠輥，其特徵在於所述的聚氨酯橡膠層的厚度為5-20mm。
5.. 一種聚氨酯膠輥的製造方法，其步驟為(1)界面粘接層一的包覆輥芯噴砂一汽油清洗，乾燥一塗刷粘接劑一粘接劑預固化一形成界面粘接層一；(2)玻璃鋼層的包覆溼法纏繞工藝包覆玻璃鋼一固化及後處理一車加工處理一形成玻璃鋼層；(3)界面粘接層二的包覆玻璃鋼層表面清洗一塗刷粘接劑一乾燥一形成界面粘接層--；(4)聚氨酯橡膠層的包覆採用常規模具澆注的工藝及方法包覆聚氨酯橡膠層，即輥芯預熱一模具組裝一澆注一硫化一脫模一後處理一冷卻一車加工一形成聚氨酯橡膠層。
6..根據權利要求5中所述的聚氨酯膠輥的製造方法，其特徵在於步驟(1)中噴砂原料為石英砂、鐵砂或棕剛玉；粘接劑為雙酚A型環氧樹脂，脂環族胺類固化劑的體系，塗刷方法為刷塗，塗刷兩遍，第一遍塗刷凝膠後塗刷第二遍；粘接劑的預固化溫度為50-100°C，時間1-2小時；界面粘接層一的厚度為0. 04-0. 1mm。
7..根據權利要求5或6中所述的聚氨酯膠輥的製造方法，其特徵在於步驟(2)中玻璃鋼為纖維增強環氧樹脂複合材料，環氧樹脂採用雙酚F型，脂環族胺類固化劑，所述的纖維為800tex - 2000tex的無捻玻纖或寬度為50mm-100mm的玻纖編織帶；纏繞方法可單次纏繞或分層多次纏繞，每次纏繞厚度不大於5mm ；分層多次纏繞，間隔處理條件溫度為 50-60°C，時間為1-. 3小時；固化和後處理溫度為50-100°C，時間為1-5小時；玻璃鋼層的厚度為3-12mm。
8..根據權利要求5或6中所述的聚氨酯膠輥的製造方法，其特徵在於步驟(3)中的粘接劑為聚氨酯粘接常用的粘接劑開姆洛克218、開姆洛克213或開姆洛克219 ；塗刷方法為刷塗，可一次塗刷或兩次塗刷；所述的乾燥溫度為80°C _120°C，時間為1-5小時；界面粘接層二的厚度為0. 015-0. 045mm。
9..根據權利要求5或6中所述的聚氨酯膠輥的製造方法，其特徵在於步驟(4)中聚氨酯橡膠層的厚度為5-20mm。
10.根據權利要求5或6中所述的聚氨酯膠輥的製造方法，其特徵在於其中的玻璃鋼層可重複使用。
全文摘要
本發明公開了一種聚氨酯膠輥及其製造方法，屬於膠輥技術領域。該聚氨酯複合膠輥包括粘結層和聚氨酯橡膠層，自輥芯層向外，依次為粘接層一、玻璃鋼層、粘接層二、聚氨酯橡膠層的五層結構，輥芯層與玻璃鋼層之間通過粘接層一連接，玻璃鋼層與聚氨酯橡膠層之間通過粘接層二連接。製造方法步驟為(1)界面粘接層一的包覆；(2)玻璃鋼層的包覆；(3)界面粘接層二的包覆；(4)聚氨酯橡膠層的包覆。本發明的五層結構的聚氨酯複合膠輥，可以消除鑄鐵輥芯表面暗紋、沙眼以及石墨遷移對界面粘接層的影響；也可避免再次加工時對輥芯外徑的縮減，杜絕膠層整體脫離；本發明提升了聚氨酯膠輥的使用效能；延長了輥芯使用壽命。
文檔編號C08L63/02GK102401004SQ201110292459
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者周玲娟, 張堅, 徐海潮, 葛衛東 申請人:南京金三力橡塑有限公司