CN102401004B - 一种聚氨酯复合胶辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯胶辊及其制造方法，属于胶辊技术领域。该聚氨酯复合胶辊包括粘结层和聚氨酯橡胶层，自辊芯层向外，依次为粘接层一、玻璃钢层、粘接层二、聚氨酯橡胶层的五层结构，辊芯层与玻璃钢层之间通过粘接层一连接，玻璃钢层与聚氨酯橡胶层之间通过粘接层二连接。制造方法步骤为：（1）界面粘接层一的包覆；（2）玻璃钢层的包覆；（3）界面粘接层二的包覆；（4）聚氨酯橡胶层的包覆。本发明的五层结构的聚氨酯复合胶辊，可以消除铸铁辊芯表面暗纹、沙眼以及石墨迁移对界面粘接层的影响；也可避免再次加工时对辊芯外径的缩减，杜绝胶层整体脱离；本发明提升了聚氨酯胶辊的使用效能；延长了辊芯使用寿命。

Description

一种聚氨酯复合胶辊及其制造方法

技术领域

 本发明涉及一种聚氨酯胶辊及其制造方法，更具体的是一种具有五层结构的聚氨酯复合胶辊及其制造方法。

背景技术

聚氨酯橡胶（PUR）是一种具有优异的拉伸强度、弹性和断裂伸长率的橡胶，常被用来制备各种造纸及冶炼工业所使用的特种胶辊和耐磨制品等。

造纸及冶金工业所广泛使用的聚氨酯胶辊，主要是结构形式为自内向外，辊芯层/界面粘接层/聚氨酯橡胶层三层复合结构，其中辊芯为铸铁件或45^#钢。

但该类胶辊在使用过程中（特别是铸铁辊芯层的胶辊）存在以下几个明显的缺陷，已经严重制约了该类产品的进一步推广应用：

1、铸铁中石墨的析出导致界面粘接层性能变差

铸铁在加工和使用过程中存在比较严重的石墨析出现象，具有隔离效果的石墨的析出，容易引起铸铁和聚氨酯界面的脱粘，尤其是在高速、高负荷以及较高的使用温度下，这种问题更为突出，也导致了该类胶辊无法在更为苛刻的加工环境中使用。

2、胶辊修复引起聚氨酯胶层厚度增加易导致“爆胶”现象

使用后需要重新包胶的辊芯，必须先将原来的胶层及大约0.5-2mm的辊芯层彻底车削掉。这样，每经过一次修复，铸铁辊芯直径就减小0.5-2mm左右。为了使修复后的胶辊达到标准的公称尺寸，聚氨酯橡胶层的厚度必须要随之增加0.5--2mm。随着修复次数的增加，胶层厚度的不断增加将引起一系列问题：首先是浇注成本的增加，另外更为严重的是，由于聚氨酯在经受周期性负荷时“滞后损失”较大，反复变形后生热量高，且传热系数低，在高速运转下，过厚胶层内部产生的热量无法迅速消除，易导致胶层分解、热熔甚至爆裂，严重影响了胶辊的使用寿命。

3、辊芯修复次数少，带来了巨大的资源浪费。

重新包胶辊芯的车削及喷砂导致辊芯直径减小，限制了辊芯修复次数。随着聚氨酯胶辊应用的快速发展，这个问题越来越突出。如何通过合适的结构或方法来解决这一技术难题，已经成为行业内共同关心的话题。

根据市场调查，目前国内针对这一问题，尚没有合适的解决方案，广大客户对这种资源的浪费也无能为力。

根据文献检索，专利申请号为CN2009201199341.0的实用新型专利《一种造纸用聚氨酯胶辊》提出了一种在辊芯层与聚氨酯橡胶层之间设置一粘接层的三层结构，来改善聚氨酯胶辊因水解引起的脱胶现象和使用性能。《多层复合聚氨酯弹性体胶辊的研制》（特种橡胶制品 2000年第4期）探讨了以用聚醚、聚酯多元醇、TDI、MOCA、导电炭黑等原料进行多层复合聚氨酯弹性体胶辊胶料的研究，采用旋转、分次浇注的方法制备了3层复合聚氨酯弹性体胶辊外层胶套，讨论了原料、配方对胶料性能的影响，并介绍了制备工艺，模具及有关参数。这些文献没有针对聚氨酯橡胶层爆胶等提出解决方法。

发明内容

 1、发明要解决的技术问题：

针对现有技术存在的易脱辊、爆辊等一系列问题，本发明提供了一种具有五层结构的聚氨酯复合胶辊及其制造方法，制造得到的聚氨酯复合胶辊具有五层结构，可解决以上问题并进一步提升聚氨酯胶辊的使用效能。

2、发明的技术解决方案：

一种聚氨酯复合胶辊，包括粘结层和聚氨酯橡胶层，其特征在于自辊芯层向外，依次为粘接层一、玻璃钢层、粘接层二、聚氨酯橡胶层的五层结构，辊芯层与玻璃钢层之间通过粘接层一连接，玻璃钢层与聚氨酯橡胶层之间通过粘接层二连接。

一种聚氨酯胶辊的制造方法，其步骤为：

（1）界面粘接层一的包覆：辊芯喷砂→汽油清洗，干燥→涂刷粘接剂→粘接剂预固化→形成界面粘接层一。

所述喷砂原料为石英砂、铁砂或棕刚玉。

所述粘接剂为双酚A型环氧树脂，脂环族胺类固化剂的体系，涂刷方法为刷涂，涂刷两遍，第一遍涂刷凝胶后涂刷第二遍。

所述粘接剂的预固化温度为50-100℃，时间1-2小时。

所述界面粘接层一的厚度为0.04-0.1mm。

（2）玻璃钢层的包覆：湿法缠绕工艺包覆玻璃钢→固化及后处理→车加工处理→形成玻璃钢层。

所述的玻璃钢为纤维增强环氧树脂复合材料，所述环氧树脂采用双酚F型、脂环族胺类固化剂，所述的纤维为800tex－2000tex的无捻玻纤或宽度为50mm-100mm的玻纤编织带。

所述缠绕方法可单次缠绕或分层多次缠绕，每次缠绕厚度不大于5mm。分层多次缠绕，间隔处理条件：温度为50-60℃，时间为1-.3小时。

所述的固化和后处理温度为50-100℃，时间为1-5小时。

所述的玻璃钢层的厚度为3-12mm。

（3）界面粘接层二的包覆：玻璃钢层表面清洗→涂刷粘接剂→干燥→形成界面粘接层二。

所述的粘接剂为聚氨酯粘接常用的粘接剂，如开姆洛克218，开姆洛克213，开姆洛克219等。涂刷方法为刷涂，可一次涂刷或两次涂刷。

所述的干燥温度为80℃-120℃，时间为1-5小时；

所述的界面粘接层二的厚度为0.015-0.045mm。

（4）聚氨酯橡胶层的包覆：采用常规模具浇注的工艺及方法包覆聚氨酯橡胶层，即辊芯预热→模具组装→浇注→硫化→脱模→后处理→冷却→车加工→形成聚氨酯橡胶层。

所述聚氨酯橡胶层的厚度为5-20mm。

经过上述（1）（2）（3）（4）步骤制造的五层结构的聚氨酯复合胶辊，使用后再次包覆时，在满足玻璃钢层的厚度为3-12mm前提下，除去旧表层聚氨酯橡胶，经过车磨加工保持原玻璃钢层，可免去（1）（2）步骤而只进行（3）（4）步骤。

3、有益效果：

本发明的五层结构的聚氨酯复合胶辊，可以消除铸铁辊芯表面暗纹、沙眼以及石墨迁移对界面粘接层的影响；也可避免再次加工时对辊芯外径的缩减，杜绝胶层整体脱离；添加的玻璃钢中间层极具刚性，对外部聚氨酯橡胶层有机械支撑作用，提升了聚氨酯胶辊的使用效能。刚性玻璃钢中间层可重复使用，延长辊芯使用寿命。

采用本发明方法制造的聚氨酯复合胶辊使用于造纸行业的聚氨酯软压光胶辊，避免了脱胶、爆辊现象，并具有良好的使用效果，压力在整个辊面的传导均匀性高，纸张的平滑度有大幅度提升；用于冶金冷轧薄板生产线的张力辊亦满足使用要求。

附图说明

图1 为发明的聚氨酯复合胶辊结构示意图，图中：1-辊芯层；2-粘接层一；3-玻璃钢层；4-粘接层二；5-聚氨酯橡胶层。

具体实施方式

实施例1

包覆一根Φ550×2950mm造纸压榨辊，辊芯直径526mm，具体过程如下：

（1）界面粘接层一的包覆：首先辊芯喷铁砂，然后采用汽油清洗并干燥，然后涂刷粘接剂：环氧树脂D.E.R.330（陶氏公司）/固化剂DEH29（陶氏公司），涂刷两遍，厚度为0.06mm，然后进入90℃烘箱，处理1.5h，

（2）玻璃钢层的包覆：采用双酚F型环氧树脂YDF-170（东都化成公司），脂环族胺类固化剂DCH-99(杜邦公司)体系和1500tex的无捻玻纤SE1200（欧文斯科宁公司），通过湿法缠绕工艺进行包覆，缠绕一次，缠绕厚度为5mm。待环氧树脂凝胶后，进入烘箱后处理，温度100℃±5℃，时间3小时。最后进行车磨加工，修整圆度，保证玻璃钢层厚度为3mm。

（3）界面粘接层二的包覆：使用汽油清洗玻璃钢层表面，干燥后，均匀涂刷粘接剂开姆洛克218（上海洛德化学有限公司），每次间隔30分钟，涂刷2次，然后进入烘箱进行热处理，温度100±5℃，时间5小时。

（4）聚氨酯橡胶层的包覆：采用常规模具浇注的方法及工艺进行包覆，聚氨酯材料的硬度为邵A98±2度。聚氨酯橡胶层厚度为13mm。

最后根据要求进行车磨加工，保留聚氨酯橡胶层厚度为9mm，并进行外观、尺寸、硬度等的检验。所制造的胶辊，胶层表面无杂质、气泡，各层之间粘接良好，胶辊硬度为邵A98±2度。

实施例2：

包覆一根Φ650×3150mm造纸压榨辊，辊芯直径600mm，基本步骤同实施例1，玻璃钢包覆过程中，分层缠绕3次，分层缠绕间隔处理条件：温度为55±5℃，时间为1.5小时，缠绕累加厚度为15mm，经过车磨加工保持12mm的厚度。界面粘接层二采用粘接剂CH219（上海洛德化学有限公司），聚氨酯橡胶层厚度保持为13mm。

实施例3：

包覆一根Φ550×2950mm造纸压榨辊，辊芯直径526mm，基本步骤同实施例1，玻璃钢包覆过程中，采用宽度为80mm的玻纤编织带进行湿法缠绕工艺成型。

实施例4：

包覆一根Φ580×1500mm冶金张力辊（耐温90℃），辊芯直径540mm，聚氨酯橡胶层硬度为邵氏A95-98，表面粗糙度Ra1.6，尺寸公差Φ580（+3/0），圆周度、圆柱度、跳动要求小于0.1mm。基本步骤同实施例1，玻璃钢包覆过程中，采用宽度为50mm的玻纤编织带进行缠绕成型，分层两次缠绕，分层缠绕间隔处理条件：温度为55±5℃，时间为1小时。缠绕累加厚度为10mm，经过车磨加工保持8mm的厚度。界面粘接层二采用粘接剂CH213（上海洛德化学有限公司），聚氨酯橡胶层厚度保持为13mm。

实施例5：

根据实施例1制造的复合胶辊，在某大型造纸厂实际使用时，不论是纸张的定量（单位面积的质量）以及平滑度（反映纸张表面的平整度）都满足或优于该公司的内部实际控制指标。

实施例6：

实施例4冶金张力辊满足在线使用要求，按冶金生产线定修周期下线并返回再包聚氨酯橡胶。

除去旧表层聚氨酯橡胶，经过车磨加工保持原玻纤编织带缠绕成型的玻璃钢层7mm的厚度，后续步骤同实施例1（3）、（4），聚氨酯橡胶层厚度保持14mm，可满足使用要求。

Claims (3)

1.一种聚氨酯复合胶辊，其特征在于自辊芯层向外，依次为粘接层一、玻璃钢层、粘接层二、聚氨酯橡胶层的五层结构，所述的辊芯层与玻璃钢层之间通过粘接层一连接，所述的玻璃钢层与聚氨酯橡胶层之间通过粘接层二连接；其中玻璃钢层的厚度为3-12mm，所述的粘接层一的厚度为0.04-0.1mm，粘接层二的厚度为0.015-0.045mm，聚氨酯橡胶层的厚度为5-20mm。

2. 一种聚氨酯胶辊的制造方法，其步骤为：

（1）界面粘接层一的包覆：辊芯喷砂→汽油清洗，干燥→涂刷粘接剂→粘接剂预固化→形成界面粘接层一，其中喷砂原料为石英砂、铁砂或棕刚玉；粘接剂为双酚A型环氧树脂，脂环族胺类固化剂的体系，涂刷方法为刷涂，涂刷两遍，第一遍涂刷凝胶后涂刷第二遍；粘接剂的预固化温度为50-100℃，时间1-2小时；界面粘接层一的厚度为0.04-0.1mm；

（2）玻璃钢层的包覆：湿法缠绕工艺包覆玻璃钢→固化及后处理→车加工处理→形成玻璃钢层，其中玻璃钢为纤维增强环氧树脂复合材料，环氧树脂采用双酚F型，脂环族胺类固化剂，所述的纤维为800tex－2000tex的无捻玻纤或宽度为50mm-100mm的玻纤编织带；缠绕方法可单次缠绕或分层多次缠绕，每次缠绕厚度不大于5mm；分层多次缠绕，间隔处理条件：温度为50-60℃，时间为1-.3小时；固化和后处理温度为50-100℃，时间为1-5小时；玻璃钢层的厚度为3-12mm；

（3）界面粘接层二的包覆：玻璃钢层表面清洗→涂刷粘接剂→干燥→形成界面粘接层二，其中粘接剂为聚氨酯粘接常用的粘接剂开姆洛克218、开姆洛克213或开姆洛克219；涂刷方法为刷涂，可一次涂刷或两次涂刷；所述的干燥温度为80℃-120℃，时间为1-5小时；界面粘接层二的厚度为0.015-0.045mm；

（4）聚氨酯橡胶层的包覆：采用常规模具浇注的工艺及方法包覆聚氨酯橡胶层，即辊芯预热→模具组装→浇注→硫化→脱模→后处理→冷却→车加工→形成聚氨酯橡胶层，其中聚氨酯橡胶层的厚度为5-20mm。

3.根据权利要求2中所述的聚氨酯胶辊的制造方法，其特征在于其中的玻璃钢层可重复使用。