CN102017342A - 包括圆柱形基体和介电辊子涂层的电晕辊以及用于制造这种电晕辊的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊以及用于制造它的方法。该辊子涂层包括被喷涂于所述基体外表面的热塑性材料层(例如聚酰胺)。具有电绝缘特性的固体(粉末)颗粒以形状锁定的方式嵌入所述层的材料基体中、于其表面附近中，使得仅所述颗粒的部分区域从所述内层突出。在塑性材料层的外侧形成坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面，所述坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面同样地具有电绝缘特性。

Description

包括圆柱形基体和介电辊子涂层的电晕辊以及用于制造这种电晕辊的方法
本发明涉及一种包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊(corona roller)。本发明还涉及一种用于制造这种电晕辊的方法。
常常使用氧化铝作为用于电晕辊的辊子涂层的介电材料，其中氧化铝通过等离子喷涂被喷涂于辊体上。这种辊子被用在电晕系统(参考附图)中，其中例如用特殊的放电作用预处理塑性材料薄膜，使得氧化过程造成其表面变得亲水，并从而能够用传统的胶印方法在印刷中使用。鉴于实际上这些起介电作用的氧化铝层常常是多孔的，它们由合成树脂覆盖(scale)，并且在这种密封不仅应表面地有效，而是应贯穿该层的整个厚度有效的情况下，该过程在真空中进行，如同从DE19957644A1和WO 01/40544A1中知道的。然而在实践中显示即使深入微孔的合成树脂氧化铝层密封也不能保证不发生至辊子芯部的电击穿。其原因一方面基于粘附促进层--通常在等离子喷涂中提供该粘附促进层，其具有结合相应尖端作用(场强局部增加至电击穿--避雷装置的原理)的明显的表面形态，而另一方面基于辊体在运行中的动态特性，包括挠曲(deflection)、震动等等，其结果是覆盖合成树脂的氧化铝层也会产生裂痕或者破损，由此发生电击穿。电击穿通常不仅意味着过程的中断，而且意味着电晕辊的功能性的破坏。
本发明的目的因此是提供一种针对电击穿具有提高的运行安全性的电晕辊以及提供一种用于制造这种电晕辊的可靠的方法。
本发明基本的目的通过根据权利要求1所述的电晕辊以及在权利要求10和14中所要求的方法达到。
该电晕辊包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层。按照本发明，该辊子涂层包括喷涂于该基体外表面的热塑性材料层，其中具有电绝缘特性的固体(粉末)颗粒以形状锁定的(form-locking)方式嵌入层的材料基体中、于其表面附近，使得仅所述颗粒的部分区域从所述内层突出；而在塑性材料层的外侧形成坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面，该坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面同样地具有电绝缘特性。
按照本发明提供的涂层是有利的，尤其是一方面不需要金属粘附促进层，从而消除了由归因于表面形态的尖端作用引起的电击穿的风险，而另一方面甚至在电绝缘外层形成裂痕或者破损都不会导致介电特性的局部整体崩溃，从而不会导致电击穿。热塑性材料的电绝缘效果--特别地，当其电阻系数(specific resistance)至少为1012Ω*m时--完全足够保护电晕辊的机能，使得设置于其上的外层具有额外的电绝缘性，而外层的主要功能针对磨损提供保护。按照本发明的覆层的另一个优点在于热塑性材料的涂层具有高介电性，且高度耐化学作用并针对侵蚀安全地保护辊体。当其表面由例如由强酸性的清洗剂处理以及当辊体包含低合金钢时，在传统的电晕辊中发生伴随着氧化铝层的局部层离的亚表层侵蚀。
塑性材料层特别地可以由电绝缘的、耐磨损的外功能层覆盖，从塑性材料层突出的颗粒部分区域嵌入该外功能层，该外功能层优选地包含氧化陶瓷，特别地包含Al2O3、Cr2O3、SiO2、ZrO2或者Mulitte或者这些材料中的两种或多种的混合物。
塑性材料层的材料特别地可以是热塑性的聚酰胺，例如商品名为
Figure BPA00001234422700021
NYLON和
Figure BPA00001234422700022
的材料，即蓖麻油基的聚酰胺和内酰胺基的PA11、PA4的聚酰胺、PA11(NYLON)或者PA6的聚酰胺
Figure BPA00001234422700023
根据本发明的另一实施例，该功能层具有0.05mm至3.0mm的厚度，而优选地具有大约0.5mm的厚度。而传统的电晕辊常常设有厚度达2毫米及以上的氧化铝层，其相应地对裂痕或者破损敏感，根据本发明的涂层通常允许减少氧化陶瓷层的厚度至十分之几毫米。这不仅在用于电晕辊的覆层的生产中具有经济优点，而且提供大大增加的运行安全性，因为氧化陶瓷层更少地倾向于在动载荷下形成破损。
从0.5mm至4mm，而优选地从大约1mm至2mm的厚度显示为特别地适合塑性材料层，而辊子涂层的表面优选地具有0.5μm＜Rz＜500μm的表面粗糙度，特别地具有从1.5μm至20μm的表面粗糙度Rz。
按照本发明，制造包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊的方法包括：第一步，热塑性材料层被喷涂于基体外表面。下一步，塑性材料层被加热至与蜂蜜相似的粘性。随后，具有电绝缘特性的固体(粉末)颗粒以形状锁定的方式被嵌入如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近，使得仅这些颗粒的部分区域从内层突出。如此制备的塑性材料层由电绝缘、耐磨损的外功能层覆盖，从塑性材料层突出的颗粒部分区域嵌入该外功能层。
该功能层优选地由热喷涂制造，其中第一粉末颗粒以这种方式被射入加热的塑性材料层的材料基体中、在其表面附近，使得它们仍然以其部分区域从塑性材料层突出，而其中在喷涂操作的进一步过程中，使突出的粉末颗粒与后来的粉末颗粒结合形成所述功能层。
根据用于制造包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊的修改的方法，再一次地，热塑性材料层被喷涂于该基体外表面并被加热至与蜂蜜相似的粘性。然后具有电绝缘特性的固体材料的颗粒被散布进入如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近，通过随后研磨热塑性材料的覆层制造坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面，在该热塑性材料的覆层表面附近散布着固体材料的颗粒。
应了解的是，该方法的两个实施例中外覆层额外地可以设有封闭任何微孔的密封，如从DE 19957644A1和WO 01/40544A1所知。
单一的图中显示了上述类型的电晕辊的例子，其包括辊子基体10和辊子涂层(介电的)11，而其被用在电晕系统中。该电晕系统包括设有隔离器的电极单元13。塑性材料的薄膜12被支撑在按箭头方向旋转的电晕辊上，当薄膜从电极单元13下方通过时，其通过放电作用被预处理，使得其表面由于氧化过程变得亲水，并因而适于以传统的胶印方法印刷。

Claims (18)

1.一种包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊，其特征在于，所述辊子涂层包括被喷涂于所述基体外表面的热塑性材料层，其中具有电绝缘特性的固体(粉末)颗粒以形状锁定的方式嵌入所述层的材料基体中、于其表面附近，使得仅所述颗粒的部分区域从所述内层突出，并且，在所述塑性材料层的外侧形成有坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面，所述坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面同样地具有电绝缘特性。
2.根据权利要求1所述的电晕辊，其特征在于，塑性材料层由电绝缘、耐磨损的外功能层覆盖，所述外功能层嵌入有从所述塑性材料层突出的颗粒部分区域。
3.根据权利要求1所述的电晕辊，其特征在于，所述功能层包含氧化陶瓷，特别地包含Al2O3、Cr2O3、SiO2、ZrO2或者Mulitte或者这些材料中的两种或多种的混合物。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的电晕辊，其特征在于，所述热塑性材料具有至少为1012Ω*m电阻系数。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电晕辊，其特征在于，所述塑性材料层包含聚酰胺。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电晕辊，其特征在于，所述嵌入塑性材料层的材料基体中、于其表面附近的颗粒包含与所述功能层相同的材料。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电晕辊，其特征在于，所述塑性材料层具有从0.5mm至4mm的厚度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电晕辊，其特征在于，所述功能层具有从0.05mm至3.0mm的厚度，而优选地具有为大约0.5mm的厚度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电晕辊，其特征在于，所述辊子涂层的表面具有0.5μm＜Rz＜500μm的表面粗糙度，特别地具有从1.5μm至20μm的表面粗糙度Rz。
10.一种用于制造包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊的方法，其中热塑性材料层被喷涂于所述基体外表面，所述塑性材料层被加热至与蜂蜜相似的粘性，而具有电绝缘特性的固体(粉末)颗粒以形状锁定的方式被嵌入如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近，使得仅所述颗粒的部分区域从所述内层突出，而如此制备的塑性材料层由电绝缘、耐磨损的外功能层覆盖，所述外功能层嵌入有从所述塑性材料层突出的颗粒部分区域。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述颗粒被射入如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近。
12.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其特征在于，在用于制造所述功能层的热喷涂操作的步骤中，所述第一粉末颗粒被射入如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近，使得它们仍然以其部分区域从所述塑性材料层突出，而其中在喷涂操作的进一步过程中，使突出的粉末颗粒与后来的粉末颗粒结合形成所述功能层。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述外功能层被制造为从0.05mm至3.0mm的厚度，而优选地具有大约0.5mm的厚度。
14.一种用于制造包括圆柱形基体和介电材料辊子涂层的电晕辊的方法，其中热塑性材料层被喷涂于所述基体外表面，所述塑性材料层被加热至与蜂蜜相似的粘性，固体材料具有电绝缘特性的颗粒被散布进入如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近，通过随后研磨热塑性材料的覆层制造坚硬的、耐磨损和耐侵蚀的表面，在该热塑性材料的覆层表面附近散布着固体材料的颗粒。
15.根据权利要求所述的方法14，其特征在于，所述固体材料的颗粒通过喷砂处理或者研光系统的方法被散布进入所述如此加热的塑性材料层的材料基体中、于其表面附近。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑性材料层通过流化床工艺或者热喷涂工艺被喷涂于所述辊子的基体上。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑性材料层被喷涂为0.5mm至4mm的厚度。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述辊子涂层的表面被研磨或者抛光至0.5μm＜Rz＜500μm的表面粗糙度，特别地为1.5μm到20μm的表面粗糙度Rz。
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