輥以及製造輥的方法

2023-05-20 03:22:06

輥以及製造輥的方法
【專利摘要】一種輥(1)，特別是應用在用於製造和/或改良如紙張幅或紙板幅的纖維幅的機器中，該輥包括輥芯(2)以及構造在輥芯上的輥包覆物(3)，輥包覆物具有至少一個由樹脂材料(4)構成的層，樹脂材料具有至少一種嵌入到其中的纖維材料(5)，其中，至少一個層具有置於外部的表面，該表面適合與纖維幅直接或間接地接觸，在此，至少一種纖維材料(5)包括具有0.5dtex至5dtex、優選0.5dtex至2dtex的單位長度重量的纖維。
【專利說明】輥以及製造輥的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的、特別是應用在用於製造和/或改良如紙張幅或紙板幅的纖維幅的機器中的輥，以及一種根據權利要求7的、用於製造這種類型的輥的方法。

【背景技術】
[0002]適合於用於造紙工業和類似用途的在壓光機中的輥包覆物和其它的耐磨粒磨損的輥包覆物的對纖維增強的和填充的環氧樹脂的應用是現有技術。
[0003]例如，由DE 102004025116 A公知了一種用於在加工面材料的機器中使用的複合纖維輥包覆物，其中，輥包覆物的材料具有纖維組分和基質組分，並且其中，由纖維組分和基質組分組成的材料組成至少區段式地連續改變。
[0004]此外，由WO 08/116832 A得知了一種特別是用於壓光機的輥，其具有由金屬材料組成的輥體並且在該輥體上具有彈性的輥包覆物，輥包覆物包括至少三個具有聚合物基質和纖維強化部的覆層。在此，其中一個覆層包括至少25%的碳纖維。
[0005]公知的輥包覆物通常含有一定份額的填充材料，這些填充材料決定了包覆物的技術特性，在這裡特別是指抗壓模數和耐磨粒磨損性。為了獲得期望的特性，直至30體積％的填充度並不少見。然而，用填充材料顆粒進行填充在許多高負荷的位置中並不能保證輥包覆物在減少熱膨脹、機械延展比和強度方面的期望的機械穩定性和/或耐熱性，


【發明內容】

[0006]因此，本發明的任務在於提供一種可以實現上述特性的改進方案。
[0007]該任務在輥方面通過權利要求1的區別特徵來解決，而在方法方面通過權利要求7的區別特徵分別與類屬的特徵相關聯地解決。
[0008]在此根據本發明設置，通過使用合適的具有0.5dtex至5dtex、優選0.5dtex至2dtex的單位長度重量的纖維來提供一種輥包覆物，該輥包覆物能承受高的熱負荷和/或高的機械負荷。
[0009]其它的有利實施方式和本發明的觀點由從屬權利要求得出。
[0010]有利地，輥包覆物中的纖維含量可以為15至25重量％。
[0011]根據本發明的有利的觀點，至少一種纖維材料是由不同長度和/或不同單位長度重量和/或不同材料的纖維組成的共混物(Blend)。
[0012]優選地，至少一種纖維材料可以是由不同芳綸類型的纖維組成的共混物，或者由具有聚酯、聚丙烯腈或粘膠纖維的芳綸的混合物組成的共混物。
[0013]有利地，至少一種纖維材料可以以雜織無紡布的形式存在。
[0014]輥包覆物可以含有至少一種填充材料，所述填充材料從如下選出:源自礦物的或源自合成的(具有或不具有表面改性的)氧化物、碳化物、氮化物、(鋁)矽酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、鈦酸鹽、碳納米管、碳納米纖維、玻璃球、金屬。
[0015]根據本發明的用於製造這類構造的輥的方法可以包括以下步驟:準備輥體；提供帶狀的纖維材料和樹脂材料；將帶狀的纖維材料藉助受控的拉伸應力和/或在纖維材料的限定延展下纏繞到旋轉的輥體上；利用樹脂材料浸泡帶狀的纖維材料並且硬化輥包覆物。
[0016]根據本發明的有利觀點，利用樹脂材料浸泡帶狀的纖維材料的步驟可以在將帶狀的纖維材料纏繞到旋轉的輥體上之前和/或期間和/或之後進行。
[0017]有利地，帶狀的纖維材料的纏繞可以在多個行程中通過多個覆層，或者在一個行程中通過一個覆層利用彼此重疊的纏繞部來實現。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]以下參考附圖更詳細地說明本發明。在附圖中:
[0019]圖1示出根據本發明設計的、依據第一實施例的輥包覆物的非常示意性的剖面圖；並且
[0020]圖2示出根據本發明設計的、依據第二實施例的輥包覆物的非常示意性的剖面圖。

【具體實施方式】
[0021]在圖1和圖2中，為了闡明根據本發明的措施以非常示意性的剖面圖示出了用於輥I的兩個實施例，它們例如適用於應用在用於改良例如紙張幅或紙板幅的纖維幅的延壓機或壓光機中。
[0022]這種類型的輥I必須既可以承受高的線荷載也必須可以承受高溫。在常見的、可以在線地直接在造紙機中運行或者離線地作為獨立的機組運行的壓光機結構形式中，一個或多個彈性的輥I可以分別與至少一個沒有進一步示出的硬質輥形成輥隙(Nip)，連續行進的纖維幅在輥隙中被整平滑和砑光。
[0023]在此，輥I通常具有硬質的輥芯2，其優選由金屬材料例如鋼製成。作為對此的備選，由纖維增強的塑料製成的輥芯2也是公知的。
[0024]在輥芯2上構造有輥包覆物3，其在所描述的實施例中由樹脂材料4形成，樹脂材料通常包括由一種或多種樹脂組分以及硬化劑和必要時其它的添加劑和附加材料組成的組合物。在這裡，提供大量的胺交聯或酸酐交聯的環氧樹脂，但是也提供大量的自交聯的環氧樹脂、異氰酸酯或其它的熱固性塑料作為樹脂組分。
[0025]通常這樣使用填充材料組分，即，其包含在樹脂材料4中和/或被引入到纖維材料5中和/或在纏繞過程期間施加到已經利用樹脂材料4浸泡的纖維材料5上和/或旋轉的輥I的表面上。可以考慮使用如源自礦物的或源自合成的、具有或不具有表面改性的氧化物、碳化物、氮化物、(鋁)矽酸鹽或者玻璃球和/或如上面已經提到的納米級填充材料，以及硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、鈦酸鹽、碳納米管、碳納米纖維、金屬那樣的硬質材料來作為填充材料。
[0026]此外，如上面已經論述的那樣，公知的輥包覆物2通常具有由一種或多種纖維組分組成的加固部(Armierung)或強化部。在圖1和圖2中，以各纖維塊6的形式非常示意性地示出了纖維材料5，以便可以更好地闡述根據本發明的措施。
[0027]基於其高強度，可以主要考慮使用芳綸纖維，但是也可以考慮使用聚酯、聚丙烯腈或粘膠纖維，它們例如以帶狀的雜織無紡布的形式在纏繞過程中施加到輥I上，並且在此時和/或在此之前和/或在此之後利用樹脂材料4或利用其前體進行浸泡，它們在加入或不加入其它組分的情況下在硬化之後獲得複合材料。在下面還要進一步地單獨探討該纏繞方法。
[0028]纖維材料5佔整個複合材料的份額以及各纖維塊6在不同取向上的平均的取向在很大程度上影響了製成的複合物的特性，例如強度和熱膨脹。
[0029]為了在輥包覆物2的所有空間方向上都獲得儘可能均勻的特性或者在不同空間方向上實現有針對性的層次，纖維塊6在不同的空間方向上的一定的分布是必要的。一方面通過已經在雜織無紡布中存在的分布來確定取向。該分布在所謂的溼法成網(wetlaced)過程中製造的材料的情況下基本是二維的，而在所謂的水刺(spunlaced)過程中製造的材料的情況下基本是三維的。在此不對所提到的製造方法進行詳細探討，這是因為它們由本領域的技術人員從現有技術中所公知。
[0030]纖維塊6的取向在另一方面還通過基本上在輥的周向上的纖維在纏繞過程時在應力下出現的定向來確定。定向的程度特別是在水刺過程中製造的材料的情況下主要取決於雜織無紡布在應力下的尺寸穩定性。除了定向，雜織無紡布的尺寸變化也對纏繞過程本身起著重要的作用，這是因為材料的恆定的寬度和厚度對於精密纏繞過程是必要的。
[0031]在圖1中能看到，纖維塊6在所有空間方向定向，然而纖維塊6相對較多，而在圖2中纖維塊6基本上跟隨纏繞方向，然而纖維塊6的數量較少。
[0032]通過優選在0.5dtex到5dtex的範圍中的不同的纖維直徑的組合以及使用趨向於更細微的、特別優選在0.5dtex至2dtex的範圍中的纖維，可以提高雜織無紡布的尺寸穩定性。據此可能的是，在複合材料中獲得提高了 50%至100%的更高的纖維含量，這是因為纏繞過程可以以提高了至少200%的應力實施，而不會導致雜織無紡布在纏繞工序中的不均勻的尺寸變化或者纖維在纏繞過程中不允許的高定向。通過在纏繞過程中的更高的應力，代替利用傳統材料獲得的10%至15%的重量％的纖維含量地獲得了顯著提高的15%至25%的重量％的纖維含量。
[0033]這樣製造的包覆物可以如所建議的試驗臺測試的那樣，在壓光機中使用的情況下具有提高了直至20%的更高的允許的線荷載，並且具有在局部過載的情況下顯著更高的耐損傷性。
[0034]可以用於製造這種類型的輥包覆物2的纏繞方法，理所當然地基本上都是公知的，然而與傳統方法的區別在於:如之前已經提到的那樣，纏繞方法利用提高了直至200%的更高的纏繞應力來執行。帶狀的纖維材料5通常纏繞到旋轉的輥體2上，並且在纏繞到輥體的纏繞過程之前和/或期間和/或之後以基質材料4浸泡。在此，纏繞可以經由多個行程且以多個覆層的方式上下疊置地進行，但是也可以僅以一個覆層的方式進行，其中，各纏繞部都可以覆瓦狀地重疊。在此，重疊區域可以為幅狀纖維材料5的寬度的45%或者更多。
[0035]通常，在輥芯2與輥包覆物3之間存在粘附層和/或基礎層，它們可以充當輥包覆物3在輥芯2上的接合部。在附圖中，為了清晰起見，取消了這些粘附中介層的細節視圖。
【權利要求】
1.一種輥(I)，特別是應用在用於製造和/或改良如紙張幅或紙板幅的纖維幅的機器中，所述輥包括輥芯(2)以及構造在所述輥芯上的輥包覆物(3)，所述輥包覆物具有至少一個由樹脂材料(4)組成的層，所述樹脂材料具有至少一種嵌入到其中的纖維材料(5)，其中，至少一個層具有置於外部的表面，所述表面適合與所述纖維幅直接或間接地接觸，其特徵在於，所述至少一種纖維材料(5)包括具有0.5dtex至5dtex、優選0.5dtex至2dtex的單位長度重量的纖維。
2.根據權利要求1所述的輥，其特徵在於，纖維材料(5)在所述至少一個層中的含量為15至25重量％。
3.根據權利要求1或2所述的輥，其特徵在於，所述至少一種纖維材料(5)是由不同長度和/或不同單位長度重量和/或不同材料的纖維組成的共混物。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的輥，其特徵在於，所述至少一種纖維材料(5)是由不同芳綸類型的纖維組成的共混物，或者是由具有聚酯、聚丙烯腈或粘膠纖維的芳綸的混合物組成的共混物。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的輥，其特徵在於，所述至少一種纖維材料(5)以雜織無紡布的形式存在。
6.根據前述權利要求中任一項所述的輥，其特徵在於，所述輥包覆物含有至少一種填充材料，所述填充材料從如下選取:源自礦物的或源自合成的(具有或不具有表面改性的)氧化物、碳化物、氮化物、(鋁)矽酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、鈦酸鹽、碳納米管、碳納米纖維、玻璃球、金屬。
7.一種用於製造根據前述權利要求中任一項所述的輥(I)的方法，其包括以下步驟: -準備輥體(2)， -提供帶狀的纖維材料(5)和樹脂材料(4)， -將所述帶狀的纖維材料(5)藉助受控的拉伸應力和/或在所述纖維材料(5)的限定張力下纏繞到旋轉的所述輥體(2)上， -利用所述樹脂材料(4)浸泡所述帶狀的纖維材料(5) -硬化所述棍包覆物(2)。
8.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述以樹脂材料(4)浸泡帶狀的纖維材料(5)的步驟在將所述帶狀的纖維材料(5)纏繞到所述輥體(2)上之前和/或期間和/或之後進行。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，所述帶狀的纖維材料(5)的纏繞在多個行程中通過多個覆層或者在一個行程中通過一個覆層利用彼此重疊的纏繞部得以實現。
【文檔編號】D21G1/02GK104254646SQ201380022221
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月11日 優先權日:2012年4月27日
【發明者】胡貝特·比朔夫, 馬丁·布賴納德, 弗蘭茨·格羅曼 申請人:福伊特專利公司