[发明专利]用于纤维幅材机的辊

说明书

技术领域

本发明涉及用于纤维幅材机(fibre web machine)的辊，所述辊包括辊身和置于所述辊身上的覆盖物，所述覆盖物包括含基体材料和纤维的底层以及含基体材料和纤维的功能层。

背景技术

诸如造纸机、纸板机、整饰机(finishing machines)和薄页纸机(tissue machines)的纤维幅材机使用数种不同类型的辊，例如压辊(press rolls)、抽吸辊(suction rolls)和砑光辊(calender rolls)。已知具有通常由诸如铸铁或硬化钢的金属制备的圆柱形辊身的这些辊可以覆盖有聚合材料。

特别地，当谈及砑光辊时，覆盖物的作用对工序是重要的，原因是纸幅材等通常在不被支撑的情况下(即没有织物的支撑)导向砑光机，导向覆盖有聚合物的砑光辊和表面坚固的对辊(hard-faced counter rolls)之间形成的压区(nip)。在这种压区中，纸幅材由此与辊表面直接接触。

如所述，砑光辊和其它辊对纸幅材具有多个影响，即对成纸的光泽和光滑度以及纸张松厚度(paper bulk)的影响。砑光辊的尺寸通常是长度为3-12m，直径为400-1500mm。这些辊的单位长度载荷的数量级可以高达300-600N/mm。

通常，聚合覆盖物和金属辊身之间在硬度方面具有差异，该差异在荷重情况下在金属-聚合物界面上引起剪切力。为了使该剪切力最小化，聚合物覆盖物由不同硬度性质的数个层制备。通常，所述聚合物覆盖物是两层，包括位于金属体上的底层和位于底层上的功能层，底层的硬度低于金属体的硬度，但比功能层的硬度高。

聚合辊覆盖物的另一个问题是聚合覆盖物和金属辊身的热膨胀系数不同，并且聚合覆盖物在加工工序中，通常在覆盖物的固化过程中易于收缩。这在覆盖物内导致残留应力，该应力反过来破坏覆盖物的性能。在高温固化的覆盖物中残留应力尤其是个问题，并且通常该应力导致辊的使用寿命缩短。

在覆盖物的制造过程中，材料的不同热膨胀系数可在成品覆盖物内引起残留应力。然后该残留应力可导致在使用过程中覆盖物及其性能的分层和全面退化的问题。

限制这些问题的一个方法是将表面层作为独立的管铸造，然后通过在底层和表面层之间引入粘合层而将所述独立的管附着至覆盖有底层的辊身。然而，该方法成本非常高且需要数个加工工序。通过该方法也不可能制造纤维增强的覆盖物。

文献US 5,958,533提出通过在金属辊身和外部覆盖物之间引入中间压缩层而降低由化学和热收缩引起的问题。所述压缩层可以由填充有树脂的三维织物制造，该树脂可在比所述覆盖物的固化温度低的温度固化。所述压缩层还可以具有收缩所需的厚度，从而不需要填充，或者所述压缩层可以由在覆盖物固化时熔化掉的可熔材料制备。

文献WO 2004/103582提出了用于降低残留应力的另一个方案，其中表面层在基层前固化。

发明内容

本发明的一个目的是使现有技术存在的问题最小化或者甚至完全消除并且改善现有技术公开的方法。

本发明的一个目的是提供制造用于辊的聚合覆盖物的方法，该方法在技术上简单、容易且实施成本低。本发明的另一个目的是提供其中覆盖物的残留应力被最小化的辊。本发明的再一目的是提供在高荷重下具有改良的耐久性的辊。

因此，本发明涉及用于造纸机、纸板机、整饰机或薄页纸机的辊，所述辊包括辊身和置于所述辊身上的覆盖物，所述覆盖物包括含基体材料和纤维的底层以及含基体材料和纤维的功能层。在根据本发明的典型的辊中，所述底层的基体材料的玻璃转化温度比所述功能层的基体材料的玻璃转化温度低至少20℃。

具体实施方式

如下文将要描述的，现已发现，当底层的基体材料的玻璃转化温度比功能层的基体材料的玻璃转化温度低至少20℃时，可以显著改善覆盖层的性能。玻璃转化温度Tg是通过差示扫描量热法(DSC)测量的。通过DSC测量Tg的一般原理示于标准ISO 11357-1和ASTM E1356-08中，两者可以互换使用。

根据本发明的辊的优势在于：由于两个层的基体材料的玻璃转化温度的差异，由在高温下的硬化和确保覆盖物的冷却引起的残留应力仅在比底层的基体材料的玻璃转化温度低的温度下开始形成。还认为，由于底层的基体材料的热膨胀高于其玻璃转化温度，在加热过程中膨胀时底层还使功能层膨胀。分别地，当在冷却过程中底层收缩大于功能层时，功能层的热收缩由此得到补偿并且因此降低了热收缩引起的残留应力。这两个组合导致残留应力显著小于根据现有技术制造的覆盖物。