[发明专利]辊涂层辊及其制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及辊涂层，特别是适合在纸幅材(paper web)、纸板幅材(board web)、棉纸幅材(tissue web)、浆料幅材(pulp web)或其它纤维幅材(fiber web)的制造工艺中使用的辊的涂层，并涉及这种涂层的制造方法。本发明还涉及纤维幅材机的辊，其中该辊的辊体上包含聚合物材料涂层。

发明背景

在纸、纸板、浆料的制造中常用的辊涂层要求具有多种技术特征，例如高载荷下良好的动态耐久性、耐磨性以及工序或纤维幅材所要求具有的性能，例如合适的硬度。这些涂层一般由诸如聚氨酯弹性体的聚合物制成。聚氨酯弹性体一般由聚氨酯预聚物和链增长剂或硬化剂制成，所述链增长剂或硬化剂通过将长的预聚物链连接在一起而使预聚物链变得更长，从而使产物变粘稠，也就是说使其硬化。

基于芳香族异氰酸酯(特别是基于PPDI(对苯二异氰酸酯))的聚氨酯被认为是目前的聚氨酯辊涂层的最好原材料基础。它们提供优异的耐热性和耐湿性且生热性低，这些与涂层的负荷耐久性(load endurance)和冷却需要有关。类似于其它聚氨酯涂层，PPDI涂层通常不需要冷却，结果是显著节省能源。然而，最硬的PPDI涂层(硬度小于12P&J(Pusey&Jones)或相应为大于96Shore A)的缺点在于其在制造过程中当材料开始硬化和围绕辊收缩的那一刻刚制备出来时的强度低。脆性阶段(brittle stage)一般持续约15至60分钟，其后化学硬化反应充分地进行，且材料很强硬。然而，已发现，硬PPDI涂层在脆性阶段期间的收缩导致涂层围绕辊铸造时涂层的断裂。

芬兰实用新型第FI 8255号描述了一种辊涂层，其包含至少一种聚氨酯弹性体，至少一种填料和纤维，以及任选的帘布(cord fabric)。该公布披露这种涂层具有良好的压缩性和耐磨性、撕裂强度、硬度和冲击强度。根据该公布，聚氨酯优选包含的构成部分包括脂肪族和/或脂环族异氰酸酯基团，理由是这些构成部分允许延长聚氨酯前置化合物的混合与混合物的硬化之间的时间。辊涂层能够如下制造：通过将帘布浸渍在聚氨酯反应组分混合物中或通过使用喷嘴将混合物施加至支撑织物上，其后将支撑织物缠绕在辊周围。

WO公布2007/128596A1和2009/033874A1描述了一种包含PPDI类聚氨酯的辊涂层。根据该公布，通过向聚氨酯添加硬化剂，聚氨酯刚制备出来时的强度被提高，且其应力断裂被降低，该硬化剂含有60-99wt％的1，4-丁二醇，至多为40wt％的二胺，以及至多为1wt％的催化剂。聚氨酯的硬度为约80Shore A-75Shore D。在这些公布中，辊涂层通过片铸(strip casting)技术制造。

现有技术中，辊涂层的问题在于其易于生热，这归因于由辊隙(roll nip)导致的动态变形。在大多数情况中，辊涂层每秒经受数次高负荷，如果涂层没有从辊内部进行冷却，则热的产生导致涂层的熔融或热破坏(thermal destruction)。需要在辊上设置合适的装置来冷却并合适地监测该装置，这样会引起额外的工作。另一缺点是冷却会增加纤维幅材的能量消耗。

由PPDI类聚氨酯制造的辊涂层具有非常低的生热性和良好的机械性能，这是毋庸置疑的。纸、纸板和浆料制造中使用的压榨辊和抽吸辊的涂层对于硬度小于12P&J，且能够以简单、高效和经济的方式制造的PPDI类聚氨酯辊涂层有明显的需求。

发明概述

现意外地发现，通过向聚氨酯加入纤维性填料，可以避免与硬聚氨酯涂层的制造相关的缺陷，从而能够降低涂层的收缩应力并提高其刚制备出来时的强度，这在将聚氨酯铸造在辊表面以获得涂层时可防止涂层在脆性阶段期间断裂。

因此，本发明的一个方面涉及辊涂层，其包含纤维和由芳香族异氰酸酯制成的聚氨酯。

本发明基于令人惊讶的发现，在硬聚氨酯辊涂层的制造工序中存在纤维可提高制造过程中刚制备出来的涂层的强度，从而防止涂层在脆性阶段中断裂。不希望受限于理论，但可以假定纤维消除了涂层中的内部应力，因此涂层不会断裂。由于纤维，液体聚氨酯组分混合物在旋转辊壳上保持液体状态，直至聚氨酯开始硬化。归因于纤维，还提高了辊涂层的撕裂强度。

本发明的辊涂层的优点在于其硬度好，且其在涂层制造中的脆性阶段期间不断裂。涂层还具有提高的撕裂强度，且视纤维而定，其导电率、导热率和载荷容量也可以被提高。能够通过目前制造复合辊的方法以简单的方式制造涂层，而不使用模铸装置。