CN104001723A - 含钛铸型尼龙冷轧辊及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含钛铸型尼龙冷轧辊及其制备方法，其辊体内具有密封空腔，其制备方法包括以下步骤：(1)加热己内酰胺加入固体NaOH，在真空条件下加热至138～140℃，反应15～20min，制得活性料；(2)将活性料加热至138～142℃，加入助化剂反应3～5min，制得聚合体待加工料；(3)将待加工料离心成型，制得辊套；(4)辊套温度在130～150℃的时候，将辊体塞入辊套中，待辊套温度降低至80～100℃时，辊套抱紧辊体成为一个整体，得到尼龙冷轧辊。本发明与冷轧板摩擦噪音小，表面软不易伤冷轧板，抗蠕变性能强、耐磨，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于冷轧辊技术领域，特别是涉及一种冷轧辊及其制备方法。
背景技术
目前冷轧板的输送都是采用冷轧辊，现有技术的冷轧辊一般都是采用合金钢加工而成，不仅重量大，搬运、拆装不方便，而且成本高。因此，目前市场上出现了采用聚氨酯等合成材料制成包皮包覆在钢轴上形成的冷轧辊，这种冷轧辊虽然在一定程度上减小了重量，降低了成本，但是其在实际使用过程中还是存在不足之处：
1.聚氨酯材料易老化，使用寿命短，造成使用过程中更换频繁；
2.在使用过程中与冷轧板接触时，噪音大，易损伤表面；
3.聚氨酯材料制成的包皮表面只有很薄一层耐磨，磨掉表面一层以后，就会大块大块的掉落。
发明内容
本发明的目的就是提供一种含钛铸型尼龙冷轧辊及其制备方法，与冷轧板摩擦噪音小，表面抗蠕变性强，使用寿命长，从而完全解决上述现有技术中存在的问题。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种含钛铸型尼龙冷轧辊，包括辊套和辊体，辊套套接在辊体上，所述辊套为含钛铸型尼龙材料制成。
进一步，所述辊体由空心管体两端固设轴头构成，轴头将管体两端密封，在管体内形成密闭空腔。
一种含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，包括以下步骤：
(1)加热己内酰胺至120℃，按照2g/kg的比例加入固体NaOH，在真空条件下加热至138～140℃，反应15～20min，制得活性料；
(2)将活性料加热至138～142℃，加入助化剂反应3～5min，制得聚合体待加工料；
(3)将待加工料离心成型，制得辊套；
(4)辊套温度在130～150℃的时候，将辊体塞入辊套中，待辊套温度降低至80～100℃时，辊套抱紧辊体成为一个整体，得到尼龙冷轧辊。
作为优选，所述步骤(2)中的助化剂为聚异氰酸酯胶和甲苯，聚异氰酸酯胶的加入量均为20ml/kg，甲苯的加入量为2ml/kg。
作为优选，在步骤(2)中加入钛白粉,其加入量0.4～0.6g/kg，钛白粉与助化剂同时加入活性料中。钛白粉能大幅提升聚合体待加工料的耐磨性能、抗蠕变性能和韧性。
作为优选，在步骤(1)的己内酰胺中加入晶核试剂，加入量为4～6g/kg。晶核试剂的加入使得活性料强度更高，分子量可达11万以上，自润滑更强，具有抗静电和阻燃的特性。
作为优选，所述晶核试剂为酞箐蓝、碳黑或石墨中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：与冷轧板摩擦噪音小，表面软不易伤冷轧板，抗蠕变性能强、耐磨，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明冷轧辊的结构示意图；
图2是图1中的A向视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种含钛铸型尼龙冷轧辊，包括辊套1和辊体2，辊套1套接在辊体2上，所述辊套1为含钛铸型尼龙材料制成。
所述辊体2由空心管体两端固设轴头3构成，轴头3将管体两端密封，在管体内形成密闭空腔4。
这种冷轧辊具有密闭空腔4的辊体2，因此重量更轻，便于搬运，节约原材料。辊套采用铸型尼龙材料制成，与冷轧板摩擦噪音小，表面抗蠕变性强不易伤冷轧板，使用寿命长。在轴头3上开设与密闭空腔4相通的散热孔5，有利于热空气排出，增强散热效果。
一种含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，包括以下步骤：
(1)在己内酰胺中加入酞箐蓝，加入量为5g/kg(即每1kg己内酰胺中加入5g酞箐蓝)，加热至120℃后，按照2g/kg的比例加入固体NaOH，然后在真空条件下加热至138～140℃，反应15～20min，制得活性料；
(2)将活性料加热至138～142℃，同时加入钛白粉、聚异氰酸酯胶和甲苯，钛白粉的加入量0.5g/kg，聚异氰酸酯胶的加入量均为20ml/kg，甲苯的加入量为2ml/kg，反应3～5min制得聚合体待加工料；
(3)将待加工料离心成型，制得辊套；
(4)辊套温度在130～150℃的时候，将辊体塞入辊套中，待辊套温度降低至80～100℃时，辊套抱紧辊体成为一个整体，得到尼龙冷轧辊。
钛白粉的加入可以增强辊套的刚性、耐磨强度及抗蠕变性能。酞箐蓝的加入可以增强辊套的强度和自润滑性，并具有抗静电和阻燃特性。
上述方法步骤(1)、(2)聚合成型原理如下：
1、首先是NaoH和己内酰胺起化学作用，在己内酰胺分子上，与氮原子相连接的氢原子被Na原子所取代，生成钠代己内酰胺，这时酞箐蓝不参与反应。
2、在高温下，一个己内酰胺的阴离子进攻另一个己内酰胺分子上的碳基，使两个分子连接起来成为氨基己酰己内酰胺，这时钛白粉和酞箐蓝也不参与反应。
这个生成的阴离子化合物随即与周围的另一个己内酰胺分子反应，生成另一个己内酰胺阴离子。
生成的氨基己酰己内酰胺具有酰亚胺结构，有很强的亲电性质，成为链引发的活性中心。
反应③要一定的能量，是吸热反应，即是要在较高的温度下经过一段诱导期才能产生。
这种活性中心一经生成，就能以很快地速度与酰胺阴离子起反应，进行链的生成。
反应⑤的过程，按与链引发反应③同样原理，己内酰胺阴离子向酰亚胺的碳基进攻，然后连接起来，其碱性阴离子就立即为周围的己内酰胺分子所中和取代，同时又生成己内酰胺阴离子，这些阴离子又继续与酰亚胺末端加成，如此反复进行，使链迅速增长，生成很长很长的线形高分子。
原理上，每一个分子的酰亚胺成为一个链的增长中心，因此，当加入一定量的助化剂时，也控制了分子链的数目和增长过程，使得聚合物的分子量比较稳定，也不会因继续加热而产生显著得分子量下降现象；然而，钛白粉和晶核试剂的介入，并不影响它们的反应过程。但是钛白粉和晶核试剂的用量不能超过0.08％，否则不仅影响聚合体待加工料的强度和性能，还会对聚合反应有干扰。
将本发明的铸型尼龙冷轧辊分别与全钢冷轧辊、聚氨酯冷轧辊和铁托辊进行比较。
1.铸型尼龙冷轧辊与聚氨酯冷轧辊比较，如下表：
表1
| 性能 | 聚氨酯冷轧辊 | 铸型尼龙冷轧辊 |
| 相对密度g/cm3 | 1.24～1.26 | 1.15～1.16 |
| 拉伸强度MPa | 34～56 | 78～88 |
| 拉伸模量GPa | 0.07 | 3～3.4 |
| 压缩模量GPa | 0.9～1.27 | 3.24～3.53 |
| 弯曲模量Gpa | 0.08～0.10 | 3.92 |
| 剪切强度MPa | 21～29 | 72～79 |
| 导热系数M/m·k | 1.0～1.2 | 0.233 |
| 线膨胀系数×10-5/k | 2.3 | 9 |
| 长期耐热温度℃ | 50～60 | 120～150 |
| 负载变形率(14MPa) | 93％ | 0.65％ |
| 熔点℃ | 89～100 | 220～223 |
| 摩擦系数(180分钟)μ | 0.78 | 0.45 |
| 磨痕宽度(180分钟)mm | 9.1 | 5.5 |
从表1可以看出与现有技术的聚氨酯冷轧辊相比，本发明的铸型尼龙冷轧辊各个性能指标都远远优于聚氨酯冷轧辊。
2.铸型尼龙冷轧辊与全钢冷轧辊比较，如下表：
表2
| 性能 | 全钢冷轧辊 | 铸型尼龙冷轧辊 |
| 相对密度g/cm3 | 1.18 | 1.15～1.16 |
| 拉伸强度MPa | 85～90 | 78～88 |
| 拉伸模量GPa | 3.1～3.6 | 3～3.4 |
| 压缩模量GPa | 3.31～3.60 | 3.24～3.53 |
| 弯曲模量Gpa | 4.01 | 3.92 |
| 剪切强度MPa | 78～80 | 72～79 |
| 导热系数M/(m·k) | 0.156 | 0.233 |
| 线膨胀系数×10-5/k | 8.6 | 9 |
| 长期耐热温度℃ | 125～153 | 120～150 |
| 负载变形率(14MPa) | 0.55％ | 0.65％ |
| 熔点℃ | 221～225 | 220～223 |
| 摩擦系数(180分钟)μ | 0.4 | 0.45 |
| 磨痕宽度(180分钟)mm | 5.15 | 5.5 |
从表2可以看出本发明的铸型尼龙冷轧辊与全钢冷轧辊相比，各个性能指标基本处于同一水平。
3.铸型尼龙冷轧辊与铁托辊比较，如下表：
表3
| 性能 | 铸型尼龙冷轧辊 | 铁托辊 |
| 密度 | 1.15-1.16g/cm3 | 7.8g/cm3 |
| 使用寿命 | 6-12个月 | 3个月 |
| 摩擦系数μ | 0.3-0.4 | 0.4-0.6 |
| 密封 | 高密封性非接触式密封 | 不能防尘、防水 |
| 化学性 | 耐化学腐蚀，能在恶劣环境使用 | 不耐化学腐蚀 |
| 拉伸强度 | 78-88MPa | 60-75MPa |
| 压缩强度 | 92.2-103MPa | 82MPa |
| 弯曲强度 | 96-110MPa | 88MPa |
| 组装 | 拆装方便 | 不易拆装 |
从表3可以看出本发明的铸型尼龙冷轧辊与铁托辊相比，本发明的铸型尼龙冷轧辊各个性能指标都优于铁托辊。
综合表1、表2、表3的内容,我们可以得到结论：本发明的铸型尼龙冷轧辊在具有使用寿命长，与冷轧板摩擦噪音小，表面抗蠕变性能强不易伤冷轧板等优点的情况下，其他性能指标还能保持与全钢冷轧辊基本一致的水平，并且优于铁托辊，远远优于聚氨酯冷轧辊。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种含钛铸型尼龙冷轧辊，包括辊套和辊体，辊套套接在辊体上，其特征在于：所述辊套为含钛铸型尼龙材料制成。
2.根据权利要求1所述的含钛铸型尼龙冷轧辊，其特征在于：所述辊体由空心管体两端固设轴头构成，轴头将管体两端密封，在管体内形成密闭空腔。
3.一种含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)加热己内酰胺至120℃，按照2g/kg的比例加入固体NaOH，在真空条件下加热至138～140℃，反应15～20min，制得活性料；
(2)将活性料加热至138～142℃，加入助化剂反应3～5min，制得聚合体待加工料；
(3)将待加工料离心成型，制得辊套；
(4)辊套温度在130～150℃的时候，将辊体塞入辊套中，待辊套温度降低至80～100℃时，辊套抱紧辊体成为一个整体，得到尼龙冷轧辊。
4.根据权利要求3所述的含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的助化剂为聚异氰酸酯胶和甲苯，聚异氰酸酯胶的加入量均为20ml/kg，甲苯的加入量为2ml/kg。
5.根据权利要求4所述的含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中加入钛白粉,其加入量0.4～0.6g/kg，钛白粉与助化剂同时加入活性料中。
6.根据权利要求5所述的含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，其特征在于：在步骤(1)的己内酰胺中加入晶核试剂，加入量为4～6g/kg。
7.根据权利要求6所述的含钛铸型尼龙冷轧辊的制备方法，其特征在于：所述晶核试剂为酞箐蓝、碳黑或石墨中的一种。
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