專利名稱：輥套的制作方法
輥套本發(fā)明涉及一種尤其用于制造和/或精制纖維幅，例如紙幅的機器的砑光輥的輥套。在造紙機的砑光區(qū)中在紙幅表面上進(jìn)行產(chǎn)生平整度和光潔度。在砑光區(qū)中，紙幅在高壓下并且一般也在高溫下在所謂的硬質(zhì)砑光輥上導(dǎo)引，該硬質(zhì)砑光輥的表面不僅相當(dāng)硬，而且還設(shè)計具有與要實現(xiàn)的紙表面相應(yīng)的小粗糙度。借助使紙幅相對硬質(zhì)砑光輥壓緊的配對輥產(chǎn)生壓力。配對輥的輥套是彈性的，以便將紙幅平面地相對硬質(zhì)砑光輥壓緊。在砑光區(qū)的第一區(qū)段中，首先平整或砑光紙幅兩個表面中的第一個表面。在該區(qū)域內(nèi)，配對輥壓到紙幅尚未平整并因此粗糙的ー側(cè)上，由此，輥套表面受到較高的機械載 荷?？紤]到造紙機的經(jīng)濟運行，為了保證輥表面較高的可用性和壽命，在砑光區(qū)的該區(qū)段中使用的配對輥的輥套必須針對較高的機械穩(wěn)定性優(yōu)化并且配設(shè)有相應(yīng)耐磨的表面。相應(yīng)的機械穩(wěn)定性和耐磨性通過將填料和/或纖維摻入到用于制造輥套的功能層的塑料材料中實現(xiàn)。功能層理解為輥的涂層，該涂層主要負(fù)責(zé)形成輥隙和輥在輥隙區(qū)域內(nèi)的表面特性。然后，在砑光區(qū)接下來的第二區(qū)段中，平整紙幅的兩個表面中的第二表面。在該區(qū)域內(nèi)，配對輥的輥套相對紙幅之前平整過的側(cè)面壓緊。為了不損害已經(jīng)平整的紙幅側(cè)的表面質(zhì)量，在砑光區(qū)的該區(qū)段中使用的配對輥的輥套針對盡可能均勻并且平坦的表面特性優(yōu)化。為此，輥套的功能層例如由具有各向同性特性的塑料材料制成，亦即，沒有混入填料和纖維或混合較少量和/或較精細(xì)的填料和/或纖維。然而，不足或較少的填料量不利地影響輥套的機械穩(wěn)定性并尤其是其耐磨強度。此外，該輥套對于由于局部過載造成的開裂敏感，這種開裂例如由于輥表面上的沉積或邊緣過載引起。此外，由于較少的填料量，產(chǎn)生的裂紋易于向所有方向擴散。此外，輥套表面的局部損壞導(dǎo)致?lián)p壞部位處局部溫度升高，該局部溫度升高進(jìn)ー步加強損壞，并且最后導(dǎo)致輥套材料的剝落。因此，為了維持經(jīng)濟地運行造紙機，在使用具有如上述的不同輥套質(zhì)量的輥套時必須準(zhǔn)備比在使用僅ー種輥套質(zhì)量的情況更多的備用輥。因此，基于所闡述的內(nèi)容值得期望的是，為設(shè)計應(yīng)用在造紙機的砑光區(qū)的第二區(qū)段中的配對輥提供一種輥套，該輥套具有比在砑光區(qū)段中使用的傳統(tǒng)配對輥輥套更好的機械穩(wěn)定性。按照ー種實施形式，用于在造紙機的砑光區(qū)中使用的配對輥的輥套包括第一功能層和第二功能層。第一功能層具有形成輥套的外套面的第一表面和與第一表面對置的第二表面，并且第二功能層具有與第一功能層的第二表面緊貼的外套面。在此，第一功能層的材料具有相比第二功能層的材料更均勻的成分。在另ー種實施形式中，第一和第二功能層的基本材料由聚合物基質(zhì)形成，該聚合物基質(zhì)尤其從環(huán)氧樹脂、聚氨酷、聚こ烯、聚碳酸酯和聚醚醚酮中選擇，由此，可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)整輥表面的特性。按另ー種實施形式，為了在具有較高平整度和光潔度的紙幅表面上滾壓，第一功能層不含有填料。
按另ー種實施形式，為了形成具有更大耐磨性的功能層，第一功能層含有填料，該填料的平均顆粒大小小于包含在第二功能層中的填料的平均顆粒大小。在另ー種實施形式中，第一功能層具有比第二功能層更少的填料量，以便在紙幅表面上滾壓時不損害紙幅表面的光潔度和平整度。在另ー種實施形式中，第一功能層和第二功能層分別具有纖維，其中，在第一功能層中的纖維份額小于第二功能層中的纖維份額，以避免在輥表面上形成不平坦性。在另ー種實施形式中，第一功能層的層厚小于第二功能層的層厚，由此作用到第一功能層上的力和變形能夠有效地被第二功能層吸收并因此預(yù)防第一功能層過載以及材料剝落的危險。
按另ー種實施形式，第二功能層的材料成分朝第一功能層的第二表面的方向具有逐漸更均勻的濃度，該濃度在與第一功能層的第二表面的分界面上基本上相當(dāng)于第一功能層在其第二表面上的濃度。由此，在第二功能層中或在第二和第一功能層之間獲得了纖維和填料含量的梯度，該梯度確保カ傳遞和變形持續(xù)并因此經(jīng)濟地過渡到第二功能層中。為了改善多層的功能層在輥上的粘附，在另一種實施形式中，在第二功能層與輥芯之間設(shè)置承載層。按ー種實施形式，具有如上述輥套的砑光輥被應(yīng)用在造紙機的砑光區(qū)中，其中，在去除第一功能層之后，通過使輥相對尚未平整的紙幅表面壓緊，在砑光區(qū)的第一區(qū)段中使用班光親。另ー種實施形式涉及ー種用于制造應(yīng)用在造紙機的砑光區(qū)中的配對輥的輥套的方法，其具有步驟用混合有填料的聚合物浸潤纖維幅，圍繞包圍輥主體的基底層卷繞樹脂浸潤過的纖維幅，硬化涂覆在基底層上的層，以制成第二功能層并且施加第一功能層。若在聚合物中纖維含量小于5個體積百分比，則在澆注過程或涂布過程中，在此將可能含有纖維和/或填料的、用于形成第一功能層的聚合物涂覆到第二功能層上。此外，第一功能層的涂覆包括步驟用混合有填料的聚合物浸潤纖維幅，圍繞第ニ功能層卷繞樹脂浸潤過的纖維幅并且硬化涂覆在第二功能層上的層，用于制成第一功能層。本發(fā)明的其它特征由以下結(jié)合權(quán)利要求書以及附圖
對實施例的說明獲得。各特征可以在按本發(fā)明的實施形式中以單獨或結(jié)合的形式實現(xiàn)。以下參照附圖對本發(fā)明的多個實施例進(jìn)行說明，其中圖I在側(cè)視圖中示出了用于造紙機的砑光區(qū)的示意圖，以及圖2在輥表面區(qū)域示意的局部橫截面視圖中示出了彈性砑光輥的結(jié)構(gòu)。圖I示出了用于臨近造紙過程末端平整紙幅表面的多輥隙砑光機100。砑光機100具有兩個在所示的實施例中疊置的區(qū)段101和102。在圖中設(shè)置在上方的第一區(qū)段101中，平整紙幅10的第一表面11，在圖中設(shè)置在下方的第二區(qū)段102中平整紙幅10的第二表面
12。在穿過在硬質(zhì)砑光輥20與弾性砑光輥30之間形成的輥隙(它是兩個輥之間的縫隙)時，紙幅10待平整的表面或側(cè)面貼靠在硬質(zhì)砑光輥20的表面上。硬質(zhì)砑光輥一般具有由金屬合金形成的輥套，在輥套中為提高表面硬度埋入有硬質(zhì)材料顆粒。該砑光機輥套的表面粗糙度是確定最終在砑光機100中實現(xiàn)的紙平整度的因素之一。此外，硬質(zhì)和彈性砑光輥之間輥隙的成型，亦即，輥隙區(qū)域的形狀和輥隙區(qū)域內(nèi)部的壓カ分布也是很重要的。這種成型主要由輥30的輥套確定。在(圖中未示出的)造紙機的砑光區(qū)100的第一區(qū)段101中，紙幅10的同一側(cè)總是在硬質(zhì)砑光輥20的外套面上導(dǎo)引并因此被平整。在本申請中，為了與一般使用的技術(shù)術(shù)語一致，套面稱作體積的表面，該體積通過函數(shù)曲線圍繞坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生，其中，端面不應(yīng)算作套面。紙幅10的轉(zhuǎn)向借助也用于導(dǎo)引紙幅進(jìn)入砑光區(qū)或從砑光區(qū)導(dǎo)引出來的轉(zhuǎn)向輥或轉(zhuǎn)向滾筒40實現(xiàn)。為了可以在第二砑光段102中平整兩個紙表面中的第二側(cè)面12，兩個砑光段101和102之間的紙幅10導(dǎo)引經(jīng)過由兩個彈性砑光輥形成的交換輥隙，以便在之后的輥隙中使第二紙幅表面12在硬質(zhì)砑光輥的外套面上導(dǎo)引。在該砑光段102中，彈性的配對輥30的輥套的表面現(xiàn)在相對紙幅10之前平整的側(cè)面11壓緊，并且必須配有平坦和均勻的表面，以便不再使該側(cè)已經(jīng)完成的平整效果變壞。因為粗糙和不均勻的輥表面導(dǎo)致輥隙區(qū)域內(nèi)小面積的壓カ變化，該小面積的壓カ變化使已平整的紙表面11具有壓印圖案。因此，這種在砑光機100的第二區(qū)段102中使用的彈性砑光輥的輥套配有如圖2 中所示的外功能層34，該外功能層34具有盡可能均勻的材料成分和較小粗糙度的、磨平的表面。該功能層34的表面優(yōu)選具有小于Ra=O. 3的平均粗糙度。特別均勻的功能層34借助澆注的輥套材料實現(xiàn)，其中，為此尤其使用聚合物，例如環(huán)氧樹脂、聚氨酷、聚こ烯、聚碳酸酯和聚醚醚酮。澆注輥套的優(yōu)點在于材料的各向同性和由此可實現(xiàn)的非常光滑和均勻的輥套表面。但限制了功能層的機械和動態(tài)的負(fù)載能力并且在該層中產(chǎn)生的裂紋易于迅速且廣泛地擴散，因為不存在或存在僅很少的、纖維或粗糙填料形式的止裂件。因此，為了改善這種情況，將填料理入功能層的聚合物基質(zhì)中，該填料賦予功能層更高的彈性和機械穩(wěn)定性。作為填料可以使用氧化物、碳化物或氮化物，例如氧化硅、氧化鋁、ニ氧化鈦、碳化鈦或碳氮化鈦，其中，在用于第二砑光段102的功能層34中埋入優(yōu)選細(xì)微的填料，亦即，在尺寸上比在用于第一砑光段101的功能層33更小的、例如基于氧化硅和/或氧化鈦的填料。用于功能層34的填料的晶粒大小或顆粒大小優(yōu)選在20納米至12微米之間的范圍內(nèi)，其中，填料顆粒還非常均勻地分布在聚合物基質(zhì)中，使得不形成損害紙幅表面11的平整度的、在填料和聚合物基質(zhì)之間的材料不均勻性。反之，為形成在第一砑光段101中使用的功能層33，使用尺寸最大為10微米的填料。功能層34的填料份額一般小于功能層33的填料份額，該功能層33設(shè)計用干與尚未平整的紙幅表面接觸。填料的份額ー般根據(jù)待制造的紙種類，例如銅版紙或雜志紙確定，并且一般在2至20個體積百分比之間。此外，機械穩(wěn)定性也可以附加地通過添加纖維改善，例如預(yù)防在輥套中小損壞增大的尼龍纖維和/或玻璃纖維。在該功能層34中可以選擇具有I至5個體積百分比的纖維含量，明顯比在用于砑光機100的第一區(qū)段101的功能層33中纖維含量更少。為了確保功能層34或33在砑光輥30上的粘附，弾性的輥套10具有在專業(yè)術(shù)語中稱為基層(Baselayer)的基底層32，該基底層32放置在砑光輥30的輥芯31上并且建立輥芯與功能層之間動態(tài)固定的連接?；讓?1基本上由纖維加強的、具有填料的樹脂浸潤物(Harziinpi'agnienmg)組成，該樹脂浸潤物被卷繞在輥芯上、硬化并且緊接著磨削成型。通常，為制造基底層32使用玻璃纖維織物。為進(jìn)一歩改善適用于砑光機100的第二區(qū)段102的彈性輥30的功能層的機械穩(wěn)定性，按ー種實施形式，功能層設(shè)計成多層的。在圖2中，示出了具有這種多層的功能層的弾性砑光輥30。在所示的實施例中，功能層是兩層的，由外面的第一功能層34和位于其下方的第二功能層33組成。第一功能層34具有兩個對置的套面，其中，外面的套面同時形成彈性砑光輥30的外周面。另ー個套面與第二功能層33的外套面相鄰，并且與其粘緊地連接。第二功能層33設(shè)置在用于使功能層粘附在輥芯31上的基底層32上。第二功能層33的結(jié)構(gòu)和成分與用于使用在砑光機100的第一區(qū)段101中的功能層的結(jié)構(gòu)和成分相應(yīng)。該第二功能層尤其在耐磨強度和機械穩(wěn)定性上，首先針對局部過載的穩(wěn)定性方面得到優(yōu)化，使得在損壞情況下的損壞大小保持有限，并且由發(fā)生的部分產(chǎn)生的后續(xù)損害的可能性較小。為了形成第二功能層33，例如可以使用交聯(lián)的環(huán)氧樹脂，該環(huán)氧樹脂用細(xì)和/或粗的填料和短纖維加強。填料的含量優(yōu)選在10至30的體積百分比的范圍內(nèi)選擇，短纖維的含量在5至15的體積百分比的范圍內(nèi)選擇。 優(yōu)選使用尼龍纖維作為短纖維。第一功能層34針對在砑光機100的第二區(qū)段102中的使用優(yōu)化，亦即，為實現(xiàn)并且保持非常平整和均勻的表面。為了形成第一功能層，例如可以使用交聯(lián)的環(huán)氧樹脂，在該交聯(lián)的環(huán)氧樹脂中埋入有尺寸優(yōu)選小于I微米的、細(xì)微的填料和短纖維。在第一功能層34中的填料含量值優(yōu)選在2至20的體積百分比的范圍內(nèi)，短纖維的含量值在O. 5至12的體積百分比范圍內(nèi)。短纖維優(yōu)選由尼龍纖維構(gòu)成。此外，若填料的含量超過13個體積百分比，則短纖維的含量優(yōu)選小于8個體積百分比。同樣，若短纖維的含量超過8個體積百分比，則填料的含量優(yōu)選小于13個體積百分比。通過將針對第二砑光段102優(yōu)化的第一功能層34涂覆到針對第一砑光段101優(yōu)化的第二功能層33上，作用在第一功能層34上的機械和熱負(fù)載被傳遞到更穩(wěn)定的第二功能層上，由此改善第一功能層34的機械穩(wěn)定性。由于由此獲得的、相對局部過載更好的穩(wěn)定性，降低了弾性輥套的功能層所述的多層結(jié)構(gòu)剝落的可能性和由于破裂部分導(dǎo)致的后續(xù)損壞的可能性。在另ー種實施形式中，在第二功能層33中填料的含量和顆粒大小以及它可能的在外邊緣區(qū)域內(nèi)的纖維含量朝第一功能層34越來越多地減小。通過這種逐漸朝第一功能層的過渡，第一和第二功能層之間的應(yīng)カ減至最小并且第一功能層的機械穩(wěn)定性附加地得到提高。逐漸的過渡可以看作或設(shè)計成獨立的、布置在第一和第二功能層之間的中間層。但逐漸的過渡也可以在第二功能層33的大部分或整個部分延伸，因為該功能層，如下面所闡述，不與紙幅平整側(cè)接觸，而是必要時僅與未平整的ー側(cè)接觸。在這種應(yīng)用情形下不用擔(dān)心由于逐漸變化的填料和纖維結(jié)合對最終平整的結(jié)果不利的影響。彈性的砑光輥套的功能層一般具有大約5至15mm的層厚。在一種實施形式中，在雙層的功能層中，第一功能層34的層厚小于第二功能層的層厚。例如第一功能層具有大約I至3mm的層厚,而第二功能層具有4至12mm的層厚。除了相比用于砑光機100的第二區(qū)段102的傳統(tǒng)輥套更高的機械穩(wěn)定性外，所述多層的功能層還具有這些優(yōu)點即，當(dāng)?shù)谝还δ軐釉陧脊鈾C的第一區(qū)段101中磨損之后，通過將輥表面壓相對紙幅尚未平整的一側(cè)壓緊可以再利用該輥。由此可以減少需要用于維持砑光機運行所需的備用輥的數(shù)量。當(dāng)然，作為其備選，第一功能層還可以在磨損之后又重新在第二功能層上更換。按ー種實施形式，為了制造第二功能層33，用聚合物，例如樹脂或與填料混合的樹脂混合物浸潤纖維幅。接著，這種聚合物浸潤過的纖維幅圍繞包繞輥主體的基底層卷繞。之后，聚合物借助熱量和/或輻射作用硬化。若纖維材料在第一功能層34中的含量小于約5個體積百分比，則該纖維材料以與制造第二功能層相似的方式涂覆到該第一功能層上，其中，根據(jù)實施形式使用不同的填料種類或填料量以及聚合物系統(tǒng)。該層也通過熱量和/或輻射的作用硬化。若第一功能層具有明顯大于5個體積百分比的纖維材料含量，則第一功能層34優(yōu)選在澆注過程或在涂布過程中施加到第二功能層33上。 當(dāng)然，第一和第二功能層也可以一起在ー個共同的エ序中硬化。
權(quán)利要求
1.一種用于尤其應(yīng)用在造紙機的砑光區(qū)(100)中的配對輥(30)的輥套，包括 -第一功能層(34),具有第一表面和相對所述第一表面布置的第二表面,所述第一表面形成所述輥套的外套面，以及 -第二功能層(33)，其外套面緊貼在所述第一功能層(34)的所述第二表面上，其中，所述第一功能層(34)的材料具有相對所述第二功能層(33)的材料更均勻的成分。
2.按權(quán)利要求I所述的輥套，其特征在于，所述第一和第二功能層的基本材料由聚合物基質(zhì)構(gòu)成，該聚合物基質(zhì)尤其從環(huán)氧樹脂、聚氨酷、聚こ烯、聚碳酸酯和聚醚醚酮中選擇。
3.按權(quán)利要求I或2所述的輥套，其特征在于，所述第一功能層(34)不包含填料。
4.按權(quán)利要求I或2所述的輥套，其特征在于，所述第一功能層(34)包含填料，所述填料的平均顆粒大小小于包含在所述第二功能層(33)中的填料的平均顆粒大小。
5.按權(quán)利要求1、2或4所述的輥套，其特征在于，所述第一功能層(34)具有比所述第ニ功能層(33)更少量的填料量。
6.按權(quán)利要求1、2、4或5所述輥套，其特征在于，所述第一功能層(34)和所述第二功能層(33)分別具有纖維，并且其中，纖維在所述第一功能層(34)中的份額小于所述纖維在所述第二功能層(33)中的份額。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的輥套，其特征在于，所述第一功能層(34)的層厚小于所述第二功能層(33)的層厚。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的輥套，其特征在于，所述第二功能層(33)的材料成分朝所述第一功能層(34)的第二表面的方向具有逐漸更均勻的濃度，該濃度在相對所述第一功能層的第二表面的分界面上基本上相當(dāng)于所述第一功能層(34)的第二表面上的濃度。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的輥套，其特征在于，在所述第二功能層(33)與輥芯(31)之間布置承載層(32)。
10.帶有按前述權(quán)利要求之一所述的輥套的砑光輥在造紙機的砑光區(qū)(100)中的應(yīng)用，其特征在于，在去除所述第一功能層(34)之后，通過將所述砑光輥(30)相對所述紙幅(10)尚未平整的表面壓緊，在所述砑光區(qū)(100)的第一區(qū)段(101)中使用所述砑光輥(30)。
11.一種用于制造配對輥的輥套的方法，該配對輥用于應(yīng)用在造紙機的砑光區(qū)(100)中，該方法包括這些步驟用混有填料的聚合物浸潤纖維幅，圍繞包繞輥體的基底層卷繞樹脂浸潤過的纖維幅，硬化涂覆在所述基底層上的層，以便制成所述第二功能層(33)并且涂覆所述第一功能層(34)，其中，若纖維在所述聚合物中的含量小于5個體積百分比，則在澆注過程或涂布過程中將可能含有纖維和/或填料的、用于形成所述第一功能層(34)的聚合物涂覆到所述第二功能層(33)上。
12.按權(quán)利要求11所述的方法，包括步驟用混合有填料的聚合物浸潤纖維幅，并且若所述纖維在聚合物中的含量大于5個體積百分比，則圍繞所述第二功能層(33)卷繞用樹脂浸潤的纖維幅并且硬化涂覆到所述第二功能層(33)上的層，以便制成所述第一功能層(34)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于尤其應(yīng)用在造紙機的砑光區(qū)(100)中的配對輥的輥套，其中，配對輥包括具有第一表面和第二表面的第一功能層(34)，所述第一表面形成所述輥套的外套面，所述第二表面與所述第一表面相對置，并且其中，配對輥包括第二功能層(33)，其外套面緊貼所述第一功能層(34)的所述第二表面，其中，所述第一功能層(34)的材料具有相對所述第二功能層(33)的材料更均勻的成分。
文檔編號D21G1/02GK102648316SQ201080052910
公開日2012年8月22日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者F.格羅曼 申請人:沃依特專利有限責(zé)任公司