CN105793178B - 薄膜用橡胶辊 - Google Patents

Abstract

薄膜用橡胶辊包括辊主体和所述辊主体表面的覆盖层，所述覆盖层由橡胶材料和分散在橡胶材料中的多个微小空心体组成，所述微小空心体为热可塑性树脂，平均直径小于500μm，所述覆盖层表面的微小空心体开口于覆盖层表面，开口面与覆盖层表面位于同一水平面，所述开口的微小空心体的内腔面在覆盖层表面形成凹陷。

Description

薄膜用橡胶辊

技术领域

本发明涉及薄膜用橡胶辊。

背景技术

薄膜是以高分子化合物为主要原料制成的薄膜状的人造产品。薄膜的用途十分广泛，可以用于包装、化学、摄影，或者用做电影的胶卷，以及用于特殊用途。

常用的薄膜制造方法包括：拉伸法、挂历法、溶解挤出成型法以及溶液流涎法。制成的薄膜根据需要，对其进行再次加工、表面处理、多层加工等加工方式。此类的薄膜制造和加工过程中，为了对薄膜进行操作，需要使用非常多的橡胶辊。

专利文献1公开展示了薄膜自动卷绕装置。通过所述薄膜自动卷绕装置，将薄膜卷绕至卷芯。薄膜卷绕至卷芯过程包括卷芯安装至卷绕轴、薄膜卷绕、卷绕完成后将薄膜裁剪、薄膜从卷绕轴取出等，这些操作都是自动或半自动的。专利文献1还描述了将泡沫橡胶材料涂布在传送辊表面作为薄膜的接触面。

例如，电子产品使用的薄膜对光线的透过、反射和/或吸收根据目的不同对希望的得到的效果也有区别。此类薄膜常被称为光学薄膜。光学薄膜根据使用目的，对影响光学特性的尺寸精度、划痕以及混入异物的排除要求非常高。

另一方面，在薄膜制造或加工生产线需要提高传送带速度或者薄膜的薄膜化，橡胶棍的旋转速度和薄膜的输送速度如果不同步，造成薄膜滑动，使薄膜损伤的事件也是常见的。

已有技术文献

专利文献

专利文献1日本专利申请公开第2008/047546号。

发明内容

发明拟解决的问题

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种薄膜用橡胶辊，其特征在于，具有抓握力，能够稳定薄膜同时不损伤薄膜，此外传送膜过程中不拉伸膜，对膜保持低张力。

解决问题的方式

为了解决提出的问题，在薄膜用橡胶辊、辊、所述辊表面铺设覆盖层，覆盖层与所述覆盖层与橡胶材料分散，所述橡胶材料由多个热可塑性树脂制成，含有多个微小的空心体，所述空心体的平均直径小于500μm，所述覆盖层表面的微小的空心体开口于所述覆盖层表面，将所述空心体开口面与覆盖层表面齐平，所述开口的微小空心体的内表面在覆盖成表面形成凹陷。

发明效果

本发明提供了薄膜用橡胶辊，具有把抓握力能够稳定薄膜同时不会损坏薄膜，此外，在传送过程中不会拉伸薄膜，对薄膜保持较低的张力。

附图说明

图1是实施例中薄膜用橡胶棍的透视图。

图2放大显示了实施例中覆盖膜的截面。

图3为使用薄膜卷绕装置将薄膜卷绕为圆筒状的示意图。

符号说明

10.薄膜用橡胶辊 11.辊主体 12.覆盖层

12a.覆盖层表面 13a、13b.轴 121.橡胶材料

122.微小空心体 122a.开口微小空心体 122aa.开口面

122b.球形微小空心体 122c.凹陷

30.薄膜卷绕装置 31.导辊 32.接触辊

33.卷绕轴 34.薄膜 35.卷芯 36.薄膜辊。

具体实施方式

下文对本发明的实施方案做详细说明。

参照图1对薄膜用橡胶棍进行说明。薄膜用橡胶辊10具有圆筒状的辊主体11、沿着辊主体11周围，构成薄膜用橡胶棍10表面的覆盖层12、从辊主体11向两侧延伸的轴13a和13b。

辊主体11的材质可以为任何刚性材质，例如，碳FRP、铝合金、不锈钢或铁，最优选为碳FRP。

轴13a和13b通常被称为日志。轴13a和13b可旋转地支撑在轴主体11的两侧，为了使轴13a和13b与驱动装置配合，轴具有可以选择的直径和长度。轴13a和轴13b根据需要可以对两端做进一步加工。辊主体11和轴13a及13b可以是整体部件，也可以是将轴11和轴13a及13b为单独部件，通过进一步组合构成。

参照图2对覆盖层12的构成进行说明。图2为截面图，放大显示了图1薄膜用橡胶棍的覆盖层12。

覆盖层12和橡胶材料121具有多个微小空心体122。多个微小空心体分散在橡胶材料121中。多个微小空心体包括在覆盖层12表面的微小空心体122a和在橡胶材料121内侧的微小空心体122b。覆盖层12表面的微小空心体122a被曲面截断，造成一部分空泡缺损，因此具有向表面开口的形状。这种形状我们称为球帽状。

微小空心体122a的横截面(即球帽状开口面122aa)和橡胶材料121的表面齐平。也就是说，微小空心体122a在覆盖层12的表面12a形成凹陷122c，空心体122a的内腔面由覆盖层12的表面12a构成。由于覆盖层12的表面12a由多个微小空心体122存在，形成了相互独立的多个微小凹陷122c。因为多个122c凹陷存在，覆盖层12的表面为粗糙面。另一方面，橡胶材料121的内侧存在微小空心体122b，为球形结构。微小空心体122可以使完美的球体，也可以是轻微失真的球体，只要不会影响尺寸分布。

覆盖层12的表面粗糙度(Ra)推荐大于JIS B0601-1994的表面粗糙度0.3，但是也可以不作限定。例如，表面粗糙度可以在JIS B0601-1994的0.3-42.00之间，也可以在2.50-41.50和2.75-41.25之间。此外，覆盖层12表面粗糙值的分布，即粗糙度的变异(下文都称为粗糙变异度)也是允许的。此类的表面粗糙度优选为中间值±1.0，更有选为中间值±0.5，最优选为±0.3。例如，覆盖层12的表面粗糙度(Ra)在0.3-42.00之间，并且粗糙度变异值可以在中间值-0.3至中间值+0.3之间。也就是说，覆盖层12的表面粗糙度的中间值在0.6-41.7之间，中间值±0.3的范围是覆盖层12的表面粗糙度树脂分布，即可以存在粗糙变异。如果粗糙度便一直在±1.0的范围，橡胶棍在使用时能够在无故障的范围内提供稳定的抓握力。粗糙度变异值在更小的范围内，例如±0.5和±0.3的场合时，能够提供更稳定的抓握力。

使用JIS B0601-1994标准对应的表面粗糙度测定器测定覆盖层12的表面粗糙度(Ra)。例如，使用三丰有限公司的表面粗糙度测定仪器，将参数设置为截断值＝0.8，区间数＝3进行测定。

覆盖层12的比重推荐在1.1-1.7之间。比重是橡胶辊适合的使用范围，该数值越小越好。

覆盖层12中橡胶材料12与微小空心体122推荐的体积比通过下面的公式计算：

空隙率＝[微小空心体的体积]/[整个覆盖层的体积]×100

计算得到的空隙率可以在10％-90％之间，更有选在20％-70％，更优选在30-60％。

因为所述的橡胶棍具有上述的构造，使用过程中即使覆盖层表面发生磨损，靠近橡胶材料表面的微小空心体与橡胶材料一同削减，然后按顺序开口。因此，覆盖层表面通常一直会存在表面粗糙度。因此，我们获得了长久稳定的抓握力。此类覆盖层的表面构造，适合用于膜传送，也就是说，所述橡胶棍，覆盖层具有上述特征，不会损伤薄膜，不会产生静电，与薄膜分离性良好，并且具有很低的张力，可以确实优秀的传送薄膜。此外，覆盖层为橡胶材质，具有分散的微小空心体，减少了覆盖层的比重，其结果是，能够使橡胶棍低扭矩转动。此外，由于覆盖层比重很小，使用过程中想剁椒即使高速/转动也不会产生热量，能够抑制覆盖层的膨胀，使用过程中能够容易的控制橡胶棍的旋转速度。此外，所述的橡胶棍具有很好的强度，不会或是很少发生由于夹杂物导致橡胶辊破损。

橡胶材料121使用的橡胶原料为天然橡胶，异戊二烯橡胶，丁二烯橡胶，苯乙烯-丁二烯橡胶，丙烯腈丁二烯橡胶，丁基橡胶，氯丁橡胶，表氯醇橡胶，氟橡胶，乙丙橡胶，丙烯酸橡胶，硅橡胶，聚氨酯橡胶或氯磺化聚乙烯，或者也可以使用它们两种以上的组合。橡胶材料121的硬度虽然没有限定，但是推荐低于JIS A硬度90，更优选为30-90，最优选为50-80。其他JIS A硬度超过90的橡胶原料，根据使用的需要也可以制成薄膜用橡胶棍。

使用JIS K6253标准对应的A型硬度计测定硬度。具体而言，只要能够测定JIS A硬度的仪器，例如高分子仪器有限公司生产的JIS A硬度测定器，都可以用来测定。

微小空心体122由热可塑性树脂制成。热可塑性树脂包括：甲基丙烯腈和丙烯腈聚合物、偏二卤乙烯的均聚物、还有偏二卤乙烯的共聚物、含氟塑料、聚丙烯醚酮、腈树脂、聚酰胺-酰亚胺共聚物、聚芳酯，聚苯并咪唑，聚碳酸酯，热塑性聚酯，聚醚酰亚胺，聚酰胺，聚甲基或氯化聚氯乙烯，也可以是两种以上的物质组成化合物。

微小空心体122为具有耐热性和高耐受性的热膨胀微球，通过加热膨胀获得。热膨胀性微球由热可塑性树脂组成外壳，将发泡剂包裹在外壳内，加热后发泡剂气化。发泡剂可以使用加热后发生气化的物质，如：丙烷，丁烷，戊烷，己烷，庚烷，辛烷，壬烷，癸烷，十一烷，十二烷和/或十三烷等碳原子在4-20的直链、支链、脂环族的液体烃类。例如对含有液体烃类的热膨胀性小球加热后形成微小空心体122，其内部含有液体烃类。

微小空心体122的平均直径在5-500μm，更有选为10-500μm。如果平均直径未满10μm，是由于橡胶材料121与微小空心体122的配比问题造成的，这样不能获得稳定的抓握力。例如，平均直径为达到10μm，并且覆盖层12的表面粗糙度(Ra)未达到0.3时，覆盖层与薄膜接触时之间的空气不能排除，造成空气滑动，覆盖层不能对薄膜产生很好的把握力。对此类橡胶辊操作时，不能放置薄膜的滑动，因此不推荐。此外，微小空心体122的平均直径大于500μm时，覆盖层12的表面不能形成多个均一的凹陷，而且也不能保证橡胶棍自身强度，因此也不推荐。

微小空心体推荐122推荐使用常用的已经膨胀的微球或塑料微球。此类已经膨胀的微球有松本油脂制药公司贩卖的松本微球(注册商标)F-E以及F-DE。如果使用未膨胀的微球，微球的膨胀速度、橡胶原料加硫硬化速度很难控制，因此难以形成平均直径均一的微小空心体。

薄膜用橡胶辊使用以下的方法制造。首先准备期望规格的轴、期望长度的和直径的辊主体。接着对辊主体表面进行爆破处理。单独按照一定的比例将期望材料组成的橡胶原材料与微小空心体混合，制备未硫化的橡胶。轴主体爆破处理部分涂布粘合剂，将未硫化橡胶片卷在上面，成型。接着进行加硫处理。然后在轴主体周围形成的加硫橡胶的表面进行研磨。通过上述步骤，在轴主体周围形成覆盖层。对加硫表面研磨后，橡胶材料表面的一部分微小空心体与橡胶材料一同被削除。

此外，对硫表面的研磨沿着轴主体的同心圆进行。随着橡胶材料一同被削去的微小中空题，沿着研磨面的曲面被截断，缺失的微小空心体形成开口。也就是说在覆盖层表面，覆盖层表面和开口的微小空心体位于同一表面。微小空心体的内腔面，开口在外侧。其结果是，在覆盖层表面粗糙，开口的微小空心体的内腔面构成了多个独立凹陷结构。

橡胶材料的原料中可以加入期望的添加剂，如硫化剂、加硫催化剂、抗氧化剂、加工催化剂、充填剂和/或增塑剂。

如果要获得平均直径在10-500μm的微小空心体，橡胶原料与微小空心体的配合比为：将橡胶原料的重量份额作为100，微小空心体的重量份额可以在1-100。按照上述的配合比例构成覆盖层时，多数情况下，覆盖层12的表面粗糙度(Ra)按JIS B0601-1994计算为0.3-42.00。此外，在具有以上特征的情况下，推荐将覆盖层12的比重设定为不到1.7，将微小空心体的平均直径的配合比进行调整。此处，通过对微小空心体的平均直径和配合比调整，能够对覆盖层12的空隙率自由变更。此外，橡胶原料与微小空心体的配合比可以不用考虑橡胶轴制造过程中的变化。因此，制造时将橡胶原料质量份额记为100，将微小空心体质量份额按1-100与橡胶原料进行混合。最终获得的橡胶辊也按照同样的比率，即将将橡胶原料质量份额记为100，将微小空心体质量份额按1-100进行分散。

参照图3对薄膜用橡胶材料的使用进行说明。图3为示意图，展示了使用中心驱动型薄膜卷曲装置将薄膜卷绕成圆筒状。薄膜卷绕装置30具有导辊31、接触辊32和卷曲轴33。在卷曲轴33的外侧嵌入圆筒状卷芯35后，通过卷芯35卷绕薄膜34。导辊31支撑着膜，使膜不会扭曲褶皱，并且向应该传送的方向向上或向下传送薄膜，接触辊32放置在卷芯35的上方，与卷芯35对薄膜34卷绕过程中形成薄膜辊36的切线接触。因此，当薄膜辊36的最外面叠加新的薄膜34时，接触辊32使薄膜34不产生卷曲褶皱，并且防止薄膜34与橡胶辊36的最外层进入空气。

所述的薄膜用橡胶辊也可以用作中央驱动型薄膜卷绕装置的导辊和/或接触辊。此外也可以用于表面驱动型卷绕机等其它常用的薄膜卷绕装置。可替代的，可以用于操作薄膜的任何装置，或者适用于与薄膜接触的辊。也就是说，薄膜用橡胶辊在薄膜制造或加工过程中与薄膜直接接触，是对薄膜操作的橡胶辊。

所述的橡胶辊，与之前相比能够长期使用，高速旋转时能够轻松控制，具有稳定的抓握力，不容易被异物夹杂，减少对薄膜的损伤，不会产生静电，与薄膜接触式也能防止薄膜产生滑动的优点。所述的薄膜用橡胶辊在薄膜制造和/或加工时，可以用于任何与薄膜接触的辊。

[例]

分别制造了用于实施例的薄膜用橡胶棍和用于对比的橡胶辊，并且将两者比较。

(1)橡胶辊的制造

实施例1

事先准备橡胶原料、微小空心体和芯骨。橡胶原材料包括用作橡胶原料的丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)聚合物)(重量份额占100)、氧化铅(重量份额占5)、硬脂酸(重量份额占1)、二氧化硅(重量份额占60)、邻苯二甲酸酯(2-甲基乙基)(DOP)(重量份额占40)、2,6-二-1-叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)(重量份额占1)、用作硫化催化剂的N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺(CBS)(重量份额占1)、硫(重量份额占1.5)。微小空心体使用松本油脂制药有限公司生产的平均直径为100μm的微球。

芯骨使用碳制成的FRP，包括辊主体以及两端的轴。辊主体的外经为50mm，长度为450mm。

橡胶材料的原料与重量份额为1的微球混合，制成未加硫的橡胶片。芯骨的辊主体周围进行喷砂处理。喷砂处理的部分涂布粘合剂，然后将未加硫橡胶片卷绕成型，进行加硫。然后对辊主体表面形成的加硫橡胶表面进行研磨。于是获得了橡胶辊。我们将其作为实施例1的橡胶片用于以下实验。橡胶棍的直径为70mm。

实施例2

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为10平均直径为100μm的微球。将其用于实施例2的橡胶辊。橡胶棍的直径为70mm。

实施例3

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为40平均直径为100μm的微球。将其用作实施例3的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

实施例4

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为100平均直径为100μm的微球。将其用作实施例4的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

实施例5

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为110平均直径为100μm的微球。将其用作实施例5的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

实施例6

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为110平均直径为5μm的微球。将其用作实施例6的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

实施例7

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为10平均直径为500μm的微球。将其用作实施例7的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

比较例1

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中橡胶片中不使用微球。将其用作比较例1的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

比较例2

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为10平均直径为5μm的微球。将其用作比较例2的橡胶片用于以下实验。橡胶片的直径为70mm。

比较例3

使用实施例1相同的材料配合同样的方法制成橡胶片，其中使用质量份额为10平均直径为600μm的微球。将其用作比较例3的橡胶片用于以下实验，但是覆盖层表面有裂纹，不能形成橡胶辊。

比较例4

使用碳FRP制成的芯骨，配置有辊本体以及两端的轴。辊本体的直径为50mm，长度为450mm。所述芯骨的辊主体周围全体由凹凸聚合物胶带(吴羽弹性体制成的橡胶条KS-3)沿辊主体轴方向呈螺旋状旋转，并且相邻的凹凸聚合胶带相互拼接。将此方法制成的橡胶辊用于比较例4。橡胶辊直径为56mm。

实施例1-7与比较例1-3的组合方式如表1所示。

表1

(2)表面粗糙度与覆盖层比重

对实施例1-7以及比较例1和2的表面粗糙度与覆盖层比重进行测定。表面粗造度使用对应JIS B0601-1994标准的表面粗糙度测定仪(三丰有限公司产品)，设定截取值为0.8mm、区间数为3。分别从各橡胶辊的覆盖层中截取长、宽、厚度分别为50mm、50mm以及10mm的残片测定比重，对样本使用样品比重计测定。结果如表2所示。

表2

实施例1-7中橡胶辊的表面粗糙度中位值分别为3.75、4.85、8.21、16.21、16.32、2.50和40.25，表面粗糙度的变异值为±0.3。与此相对，比较例1和比较例2的表面粗糙度的中位值分别为0.62和0.28。

实施例1-7中覆盖层的比重分别为1.08、0.86、0.76、0.74、0.54、0.78和0.60。与此相对应，比较例1和2的比重分别为1.34和0.84。

(3)使用实验

分别将实施例1-7以及比较例1、2和4的橡胶辊用作导向辊，测定了它们的使用性能。

分别将橡胶辊组装为卷绕装置的导辊，对40μm厚的聚丙烯膜(PP膜)使用张力为30N/m的线速度进行卷绕。设备操作期间橡胶辊同时与膜接触和旋转。实验中除了测定各橡胶辊的旋转速度，还观察了膜的滑动以及橡胶辊的旋转状态。设备操作时间为10分钟，将3000m长的PP膜卷绕至卷芯，然后停止设备。10分钟内对长度为3000m的PP膜反复卷绕至卷芯5次，将该橡胶辊作为使用后的橡胶辊。然后对使用后的橡胶辊表面状态进行观察。

结果如下所述。

实施例1-7

实施例1-7的橡胶辊在装置中以300m/min的速度进行旋转。对每一个橡胶辊，将卷好的PP膜取出检查均未出现损伤。对于每一个橡胶辊，使用前和使用后的表面粗糙度没有变化。此外，对与每一个橡胶辊，均没有发生空转、膜滑动、卷绕不佳等不合格问题。从以上结果可知，实施例1-7的橡胶辊，不会对膜造成损伤，而且具有良好的抓握力。此外，实施例5的橡胶棍经过更长时间的使用后，表面发生损耗。

比较例1

比较例1的橡胶在装置中以142m/min的旋转速度旋转。也就是说，比较例1的橡胶辊在操作期间被空转。

比较例2

比较例2的橡胶在装置中以156m/min的旋转速度旋转。也就是说，比较例2的橡胶辊在操作期间被空转。辊在使用前和使用后表面没有明显变化。

比较例4

比较例4的橡胶在装置中以300m/min的旋转速度旋转。将卷芯取出后观察PP膜表面的条纹。如果出现条纹，就认为辊本体带有的凹凸聚合物被转印至膜。

此外，与比较例4相同，黏贴螺旋状凹凸聚合物胶带的橡胶辊长时间使用后，转移到薄膜的条纹随着工作时间的延长逐渐变宽。虽然螺旋状凹凸聚合物胶带黏贴在辊主体上，但是随着装置工作发生分解，辊主体上相邻的凹凸聚合物胶带距离变宽。

综上所述，橡胶材料重量份额占100，橡胶棍包含重量份额为1-110的平均直径为5-500μm的微小空心体，并且覆盖层的微小空心体向外开口，能够很好的用于操作薄膜。而且，薄膜用橡胶辊最佳使用条件为：平均直径为10-500μm的微小空心体，覆盖层向外开口，并且覆盖层的表面粗糙度为0.3-41.00之间。

Claims (7)

1.一种薄膜用橡胶辊，所述薄膜用橡胶辊用于薄膜，薄膜是由高分子化合物为主要原料制成的薄膜状人造物，其特征在于，包括辊主体和所述辊主体表面的覆盖层，所述覆盖层包括橡胶材料和分散在橡胶材料中的微小空心体，所述微小空心体由多种热可塑性树脂组成，平均直径小于500μm，覆盖层表面的微小空心体开口于所述覆盖层的表面，并且所述覆盖层表面的微小空心体的开口面与覆盖层表面在同一水平面，开口于所述覆盖层表面的微小空心体的内腔面在覆盖层表面形成凹陷，所述热可塑性树脂为丙烯腈类共聚物。

2.根据权利要求1所述的薄膜用橡胶辊，其特征在于，所述橡胶材料的质量份额以100计，所述微小空心体的质量份额分布在1-100之间。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜用橡胶辊，其特征在于，所述覆盖层的表面粗糙度大于JIS B0601-1994标准中的0.3，所述表面粗糙度的中位数在-1.0-+1.0的范围之间。

4.根据权利要求1所述的薄膜用橡胶辊，其特征在于，微小空心体的平均直径为10-500μm。

5.根据权利要求1所述的薄膜用橡胶辊，其特征在于，所述覆盖层的比重小于1.7。

6.根据权利要求1所述的薄膜用橡胶辊，其特征在于，所述覆盖层的空隙率为10-90％。

7.根据权利要求1所述的薄膜用橡胶辊，其特征在于，所述橡胶材料的JIS A硬度小于90。