[发明专利]辊及其用途

说明书

本发明涉及一种用于制造纤维幅材的辊，该纤维幅材包含纤维素纤维。该辊包括具有圆柱形表面的辊体和被布置为覆盖辊体圆柱形表面的辊覆层。该辊覆层包括功能层，该功能层包括聚合物基质和以功能性颗粒和/或功能性纤维形式嵌入聚合物基质中的增强材料。功能性颗粒和/或功能性纤维包含纳米纤维素材料。本发明还涉及辊的用途。

技术领域

根据所附独立权利要求的前序部分，本发明涉及一种辊及其用途。

背景技术

各种涂覆聚合物的辊被用于制造纤维幅材，例如纸、纸板、卫生纸或类似物的幅材。辊可用于制造过程的多个部分，既可用于造纸机、纸板机和卫生纸机，也可以用于加工(converting，转换)机和精整机，例如压光机和涂布单元。各种涂覆聚合物的辊的非限制性示例为压光辊、涂布辊、卷纸缸、压榨辊和导辊。

常规地，辊涂覆有一层或几层聚合物层。辊覆层通常包括聚合物基质，其中可包括各种填料、增强纤维和/或添加剂。辊覆层的机械性能受聚合物基质本身以及所用的填料、增强纤维和/或改性剂的影响。填料、纤维和/或改性剂改变了辊覆层的机械性能，从而改变了辊表面的机械性能。

用于制造纤维幅材的辊覆层的机械性能一直需要提高。希望找到一种增强材料或改性剂，其能使辊覆层具有增强的机械性能，并能与各种聚合物基质相容。

纳米结构纤维素材料是从1970年代开始被研发的。纳米结构纤维素材料可以通过纳米原纤化纤维素、纳米晶体纤维素(nanocrystalline cellulose)或细菌纤维素的形式来生产。通常，纳米结构纤维素材料具有许多优点和令人关注的性能，例如强度和粘度，这激发了它们在各种技术领域的应用。例如，纳米原纤化纤维素在食品工业中被用作增稠剂和稳定剂，而在造纸工业中被用作涂料的组分。纳米结构纤维素材料也被用作各种复合材料的组分。此外，作为一种可再生生物材料，纳米结构纤维素对可持续产业具有吸引力。

发明内容

本发明的目的是最小化甚至完全消除现有技术中存在的缺点。

本发明的另一目的是提供一种具有改善的机械性能，特别是具有改善的拉伸强度、冲击强度和/或伸长率的辊。

本发明由所附独立权利要求的特征部分限定。在从属权利要求中限定了本发明的一些优选实施方式。所有被描述的特征，只要适用(即使不一定总是如此)，均适用于辊及其应用。

根据本发明的典型的辊用于制造包含纤维素纤维的纤维幅材，该辊包括：

-具有圆柱形表面的辊体，以及

-辊覆层，其被布置为覆盖辊体的圆柱形表面，所述辊覆层包括功能层，所述功能层包括聚合物基质和以功能性颗粒和/或功能性纤维的形式嵌入聚合物基质中的增强材料，

其中，所述功能性颗粒和/或功能性纤维包含纳米纤维素材料。

根据本发明的辊通常用于造纸机、纸板机、卫生纸机、或纤维素纤维幅材的加工机。

现在令人惊奇地发现，当呈功能性颗粒和/或功能性纤维形式的增强材料(功能性颗粒和/或功能性纤维包含纳米纤维素材料)被引入功能层的聚合物基质中时，该增强材料可以改善辊的机械性能，特别是拉伸强度、冲击强度和/或伸长率。同时，辊的其他机械性能，例如撕裂强度和耐磨性，至少保持在常规水平上，即，纳米纤维素材料的使用不会降低这些机械性能。此外，纳米纤维素材料易于与不同的聚合物基质相容。在功能层的聚合物基质中引入纳米纤维素材料也能够使该层的加工更容易，因为纳米纤维素材料可以对基质粘度产生积极影响。

根据本发明的一个优选的实施方式，用于制造包含纤维素纤维的纤维幅材的辊包括：

-具有圆柱形表面的辊体，以及

-辊覆层，其被布置为覆盖辊的圆柱形表面，所述辊覆层包括功能层，所述功能层包括聚合物基质和嵌入在聚合物基质中的功能性颗粒，其中，所述功能性颗粒包括纳米纤维素材料。