[发明专利]改善振动恢复性的方法、涂层、压挤元件和修复方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善纤维幅材机的转动的压挤元件中的振动恢复性(vibration resilience)的方法、涂层(coating)、压挤元件、及用于修复(reconditioning)涂层或压挤元件的方法。特别地，本发明涉及(但不局限于)一种由多个层构成的用于纤维幅材机的辊的复合涂层，以及用于形成这种由多个层构成的复合涂层的方法。

背景技术

在承载幅材的机械(如造纸机)中，使用弹性的、聚合物材质的辊涂层，该涂层例如用在引导辊上或者用作压辊的构成压区的表面，该压辊用于从幅材中去除水分、或用于为幅材表面提供精整(抛光)特性的上胶和薄膜转移以及压光工艺中。造纸机中的复合辊涂层所需具有的特性通常包括耐磨性和足够的强度特性。除了这些特性之外，尤其在较新的多压区压光机中，一个局限性能的因素是涂层的抵抗所谓的起楞(barring)现象的能力。就运行性(runnability)、产品质量及造纸机维护方面而言，这种起楞现象能导致严重的问题，此即何以要借助任何可行手段来防止该现象发生的原因所在。起楞现象是由于发生在压光机中的自持振动(self-sustained vibration)而导致的。这种振动受多种因素影响，如机械共振、前面的载荷的反馈以及所用的复合涂层的特性。

通常通过借助更好的设计和材料来抑制共振、通过使用质量衰减器(mass attenuator)、或者通过调整压光机的运行参数来达到防止起楞现象的目的。在与压区相关的应用中，由于速度、载荷及温度的不断提高，导致产生与弹性涂层有关的起楞现象的可能性增大。而这种起楞现象又逐渐导致振动加大到需要过早地更换涂层的程度。现已做出多种努力来改善复合涂层的特性以获得抵御起楞现象的更好的回复性(resilience)，如通过采用高填料含量的措施，该措施能减小涂层的形变并提高其耐磨性。

起楞现象通常源自涂层之外，然而合适的涂层特性能够预先防止起楞。对于起楞现象的发生与否，其中存在的一个可变因素是涂层的粘弹性(viscoelastic)特性。经验证明，耐磨性提高也使得运行周期延长。当在压区的固有频率范围的条件下操作较短的测量时间时，调整粘弹性特性所起的作用是相对广为公知的，但对粘弹行为(viscoelastic behaviour)以及在长期操作中这种粘弹行为的变化则了解较少。

通过形成更硬的涂层(其具有更高的弹性模量)，能够大幅减少涂层的磨损和振动的累积。如广为公知的那样，这可通过采用更加刚性的基体原材料(现有弹性模量不同的多种橡胶、PU(聚氨酯)、环氧树脂和热塑性塑料可供选择)、更高的填料含量或者更加刚性的强化纤维，且另一方面采用更高的强化纤维含量来实现。然而，鉴于工艺的特点，对于一个特定的应用存在一个最佳的涂层硬度范围，此即何以不能够无限制地提高涂层的弹性模量的原因所在。例如，在上胶过程中，有利的是在辊上使用软涂层，这类涂层的弹性模量不能太高。另一方面，在压光过程中，有利的是使用弹性充分的辊涂层，以使得压光机压区不致太短，并且在另一方面，使得压光工序以充分均匀的方式压紧纸张。如广为公知的那样，在压光期间，涂层中、主要是刚度较低的表层中发生形变。

在压区中使用的弹性涂层一般由两个或更多个层构成，通常使下层的硬度大于表层的硬度。美国专利公报US 5887517描述了构建在辊体上的这种分层的涂层的一个示例，其中当与金属制辊体的距离增大时，这些层比邻接的层更软；换言之，涂层的硬度沿径向逐渐减小。

美国专利公报US 5023985A描述了一种有聚合物涂层的辊，其外表面设有一涂层，该涂层比上述较软的聚合物涂层的厚度薄若干倍。

现有技术的方案不能够在所有情况下都能很充分地防止起楞现象的发生，这意味着起楞成为限制压区的应用的运行性的一个主要因素。

发明内容

根据本发明的第一方案，本发明提出一种用于改善纤维幅材机中的转动的压挤元件、特别是辊的振动恢复性的方法，其中该压挤元件具有弹性涂层，该弹性涂层包括：由聚合物材料制成的底层，该底层设于该压挤元件的本体上；以及由聚合物材料制成的表层，该表层作为磨损层位于该底层的上面，且该表层包括作为最外径向点的外表面，并且其中该表层在该涂层的外表面下面的径向弹性模量被调整至小于该外表面的径向弹性模量的水平。

优选地，该底层的径向弹性模量被调整至小于该外表面的径向弹性模量的水平。

优选地，在该表层与该底层之间设有中间层，该中间层沿径向比该表层更软。