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CN104160089A - 辊子包覆物和用于其制造的方法 - Google Patents

辊子包覆物和用于其制造的方法 Download PDF

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CN104160089A CN201380008494.1A CN201380008494A CN104160089A CN 104160089 A CN104160089 A CN 104160089A CN 201380008494 A CN201380008494 A CN 201380008494A CN 104160089 A CN104160089 A CN 104160089A
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Voith Patent GmbH
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Abstract

尤其是用于使用在制造纤维幅材的机器，例如造纸机、纸板机或薄纸制造机的按压部中的辊子包覆物布置在辊芯上，辊芯尤其是由金属或纤维复合材料制成。辊子包覆物具有500N/mm2至1500N/mm2的弹性模量。

Description

辊子包覆物和用于其制造的方法
技术领域
本发明涉及尤其是用于使用在制造纤维幅材的机器，例如造纸机、纸板机或薄纸制造机的按压部中的、根据权利要求1的前序部分的辊子包覆物以及用于制造这种辊子包覆物的、根据权利要求10的前序部分的方法。
背景技术
具有50N/mm2至500N/mm2范围内的弹性模量的、由聚氨酯弹性体组成的按压辊子包覆物是现有技术。
例如，由EP 2118164公知有用于由基于NDI的聚氨酯合成材料来制造辊子的辊子周侧或辊子包覆物的方法。在此，为了避免应力撕裂，应该以如下方式尽可能快地克服生坯强度衰减，即，添加给聚氨酯的硬化剂将适用期缩短至5s到60s。此外也描述了用于制造辊子的辊子周侧或辊子包覆物的NDI聚氨酯。
在一些应用情况中，尤其是在具有大于100kN/m的高按压负载的位置，在机器速度很高或者原料中的化学负载很大的情况下，在公知的包覆物中产生非常高的磨损率并由此导致不满意的短的打磨时间间隔。
发明内容
因此，本发明的任务是说明一种辊子包覆物，其中，针对最高负载的应用来改进耐磨度。此外说明用于制造这种包覆物的方法。
该任务在辊子包覆物方面通过权利要求1的特征部分，并且在方法方面通过权利要求10的特征部分，分别与形成类属的特征相结合地解决。
在此，根据本发明设置的是，辊子包覆物具有500N/mm2至1500N/mm2的弹性模量。这可通过相应的两个阶段式的硬化方法来实现。产生的辊子包覆物牢固地交联，并且因此具有高的弹性模量和高的硬度。辊子包覆物的寿命因此可显著改进。
本发明其它有利的方面和改进在从属权利要求中说明。
有利地，辊子包覆物具有由树脂硬化剂混合物制成的至少一个聚合物层。
树脂优选可以是由反应性的第一二异氰酸酯、摩尔比为至少2:1的较少反应性的第二二异氰酸酯和二醇得到的反应产物。所提到的成分能够实现更牢固的交联和两个阶段式的硬化过程。
在此特别优选地，第一二异氰酸酯可以是反应性的二异氰酸酯，并且第二二异氰酸酯可以是非反应性的二异氰酸酯。该组合惊奇地导致，由此制造的辊子包覆物具有对于在纤维幅材机器高速运转时应用在高负载的位置来说突出的特性。
反应性的二异氰酸酯有利地从如下材料中选出：MDI(亚甲基二苯基二异氰酸酯)、PPDI(对苯二异氰酸酯)、TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)或NDI(萘二异氰酸酯)或其它芳香化合物(aromatischeVerbindungen)。
非反应性的二异氰酸酯有利地从如下材料中选出：HMDI(亚甲基双(4-环己基异氰酸酯))、CHDI(1,4-环己基二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基1,6-二异氰酸酯)或者IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)或其它脂族化合物。
硬化剂可以有利地包括由不同反应性的二元胺和二醇得到的制备物。
按照根据本发明的方法的有利的方面，辊子包覆物历经两个阶段式的硬化方法。施加多个层或者在不同的加工步骤中应用不同的材料不是必需的。
尤其有利的是，在第一方法步骤中，通过第一硬化反应实现50N/mm2至500N/mm2的弹性模量。因为这些值可借助目前常见的、用于制造聚合辊子包覆物的方法来得到，所以可使用公知的方法来完成的所制造产品的预备。其它机器的成本高昂的购置可有利地取消。
此外有利的是，在第二方法步骤中，通过第二硬化反应来实现500N/mm2至1500N/mm2的弹性模量，其中，第二方法步骤借助热后处理在120℃的情况下至少48小时地实现。在此，昂贵的特殊装置也不是必需的，这是因为期望的材料特性能通过混合物的成分的反应性来调节。
优选地，辊子包覆物可通过浇注涂装法，尤其是通过带状流法(Ribbon-Flow-Verfahren)来制成。
根据本发明的有利的方面可能的是，通过制造由第一二异氰酸酯与第二二异氰酸酯和二醇得到的混合物来制造形成辊子包覆物的浇注材料，其中，成分混合的顺序是任意的。
具体实施方式
本发明接下来参考优选的实施例来详细阐述。
上面谈到的问题可以通过特别坚硬的、由聚氨酯组成的辊子包覆物来解决，该辊子包覆物具有500N/mm2至1500N/mm2范围内的弹性模量。这种辊子包覆物也在最高负载的情况下具有表面结构的足够小的变形，并且进而也显示出具有满意的打磨时间间隔和重新包覆时间间隔的足够好的耐磨度。
在制造这种包覆物时，本领域技术人员要面对特别的技术上的障碍。在制造特别坚硬的、布置在金属体(例如辊芯)上的合成材料辊子包覆物时特别困难的是控制固有应力，所述固有应力基于所复合的材料的不同的热膨胀系数和硬化反应期间的体积收缩而形成。
根据本发明，问题可以通过两个阶段式的硬化反应中的应用来解决。由此，由体积下降导致的应力和基于不同的热膨胀系数的应力在时间上的出现暂时彼此分离开，并且因此有效地出现的固有应力如此程度地下降，从而在制造过程期间和之后不会导致在辊子包覆物中产生撕裂。
硬化反应的第一阶段导致材料具有50N/mm2至500N/mm2范围内的弹性模量。将材料施加在辊芯上在此通过所谓的带状流法来实现，其中，液态的聚氨酯借助能移动的浇注头涂装到辊芯上，辊芯在浇注头下方连续转动。该方法是自身公知的，从而在这里不必详细描述。
浇注材料在浇注头中混合，并且通常由两个成分组成。第一成分(异氰酸酯或树脂)是由聚氨酯预聚物组成的制备物。聚氨酯预聚物是由以2:1或更大的摩尔比的一种二异氰酸酯和高分子二醇以及一种二异氰酸酯得到的反应产物。
稳固地形成的两个阶段式的反应流程在此根据本发明通过使用两个不同的、具有特别大的反应性差异的二异氰酸酯来强制执行。芳香化合物，例如MDI(亚甲基二苯基二异氰酸酯)、PPDI(对苯二异氰酸酯)、TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)或NDI(萘二异氰酸酯)用作反应性的二异氰酸酯。相反地，脂族化合物，例如HMDI(亚甲基双(4-环己基异氰酸酯))、CHDI(1,4-环己基二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基1,6-二异氰酸酯)或者IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)用作非反应性的二异氰酸酯。特别有利的是，由高分子二醇和反应性的二异氰酸酯形成聚氨酯预聚物，并且将该聚氨酯预聚物与非反应性的二异氰酸酯混合。
第二成分(硬化剂或者说交联剂或扩链剂)由不同反应性的二元胺和二醇的制备物组成。通过该成分的组成部分的材料份额和反应性来调节浇注材料的直接的适用期(Topfzeit)。适用期在此以如下方式选择，即，使浇注材料一方面相应快地硬化且不在涂装过程期间流干，并且另一方面还是反应性的和有粘性的，从而浇注材料与相应接下来的聚合卷曲物(Polymerwindung)(其放置到前面的卷曲物的端部)交联、融合和反应。在该步骤中，反应性的二异氰酸酯和反应性的硬化剂成分首先起反应。
测量适用期在此根据如下方法来实现：在3秒中内刚混合的双成分浇注弹性体由准备运行的和所校准的双成分浇注机浇注至合成材料杯中，并且在以5秒的间隔反复拉出且关注在此流动的连续硬化的浇注材料的流动行为的情况下借助木铲持续搅动。从开始搅动的时间点到慢速流动的大量液体凝固为稳定的膏的时间点的时间间隔被称为适用期。所描述的方法对于聚合物化学领域中的相关的技术人员来说是公知的。制造由聚合物组成的辊子包覆物是本领域中常见的方法。
硬化反应的第二阶段在热后处理所施加的合成材料包覆期间进行。在该步骤中，材料混合物的较少反应性的成分起反应。在此，弹性模量升高至少一个数量级至根据本发明的500N/mm2到1500N/mm2的范围。
根据本发明，浇注材料在该时间点上已经显示出很高的固有强度和断裂伸长率，从而在热后处理期间且主要在冷却时出现的热固有应力不再导致对包覆物结构的损坏。
随后说明用于本发明的优选的实施例的混合物：
如下混合物用作异氰酸酯成分：
90份Adiprene RFA 1201
10份Desmodur W
Adiprene RFA 1201在此是由具有11.5％的NCO含量的、PTMEG1000和MDI形成的预聚物。Desmodur W是技术上的HMDI，并且在该系统中是较少反应性的成分。
如下混合物用作硬化剂成分：
84份Lonzacure MCDEA
10份Lonzacure MDIPA
6份Amicure PACM
两个成分通过双成分浇注机，以大致100份预聚物比55份硬化剂混合物的形式混合，并且在使用宽缝隙喷嘴的情况下螺旋地浇注到旋转的辊子体上，辊子体之前通常设有特殊的粘附层。成分的精确的混合比根据测量NCO含量来计算，从而硬化剂中的反应性的H原子与异氰酸树脂中的NCO基团的摩尔比为大致0.93至0.97，优选0.95，即，NCO基团稍多一点。
第一反应步骤在此在施加之后的几分钟内就已经结束。对还存在的较少反应性的组成部分的后硬化通过在120℃的热空气炉中，在至少48小时的时间段内热后处理工件来实现。

Claims (14)

1.辊子包覆物，尤其是用于使用在制造纤维幅材的机器，例如造纸机、纸板机或薄纸制造机的按压部中的辊子包覆物，其中，所述辊子包覆物布置在辊芯上，所述辊芯尤其是由金属或纤维复合材料制成，其特征在于，所述辊子包覆物具有500N/mm2至1500N/mm2的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的辊子包覆物，其特征在于，所述辊子包覆物包括至少一个聚合物层。
3.根据权利要求2所述的辊子包覆物，其特征在于，所述至少一个聚合物层由树脂硬化剂混合物制成。
4.根据权利要求3所述的辊子包覆物，其特征在于，所述树脂是由第一二异氰酸酯、摩尔比为至少2:1的第二二异氰酸酯和二醇得到的反应产物。
5.根据权利要求4所述的辊子包覆物，其特征在于，所述第一二异氰酸酯是反应性的二异氰酸酯，并且所述第二二异氰酸酯是非反应性的二异氰酸酯。
6.根据权利要求5所述的辊子包覆物，其特征在于，所述反应性的二异氰酸酯从如下材料中选出：MDI(亚甲基二苯基二异氰酸酯)、PPDI(对苯二异氰酸酯)、TDI(甲苯-2,4-二异氰酸酯)或NDI(萘二异氰酸酯)或其它芳香化合物。
7.根据权利要求5或6所述的辊子包覆物，其特征在于，所述非反应性的二异氰酸酯从如下材料中选出：HMDI(亚甲基双(4-环己基异氰酸酯))、CHDI(1,4-环己基二异氰酸酯)、HDI(六亚甲基1,6-二异氰酸酯)或者IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)或其它脂族化合物。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的辊子包覆物，其特征在于，所述硬化剂包括由不同反应性的二元胺和二醇得到的制备物。
9.用于制造根据前述权利要求中任一项所述的辊子包覆物的方法，其特征在于，所述辊子包覆物历经两个阶段式的硬化方法。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在第一方法步骤中，通过第一硬化反应实现50N/mm2至500N/mm2的弹性模量。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在第二方法步骤中，通过第二硬化反应实现500N/mm2至1500N/mm2的弹性模量。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述第二方法步骤借助在120℃至少48小时的热后处理实现。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述辊子包覆物通过浇注涂装法，尤其是通过带状流法来制成。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，通过制造由第一二异氰酸酯、第二二异氰酸酯和二醇得到的混合物来制造形成所述辊子包覆物的浇注材料，其中，成分混合的顺序是任意的。
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