專利名稱：一種包膠輥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包膠輥及其制備方法。
背景技術(shù)：
在冶金、電力、礦山、印刷、紡織、印染、化工等行業(yè)，包膠輥?zhàn)鳛閺埩仭⑥D(zhuǎn)向輥、擠 干輥、支撐輥、輸送輥等被廣泛應(yīng)用。包膠輥也稱為橡膠包覆輥軸，用金屬材料制作圓柱形 的回轉(zhuǎn)體，然后在圓柱形回轉(zhuǎn)體的表面包覆一層橡膠材料。目前使用的圓柱形回轉(zhuǎn)體多為 無(wú)縫鋼管制造，部分小型的包膠輥的回轉(zhuǎn)體也采用實(shí)心軸結(jié)構(gòu)。包膠層采用耐磨橡膠制作， 包膠層結(jié)構(gòu)可分為雙層或單層，一般雙層包膠內(nèi)層較硬，硬度在100邵爾A左右，外層較軟 在85邵爾A左右，內(nèi)層一般為5mnT6mm，外層不超過(guò)20mm。單層包膠一般不超過(guò)25mm厚， 硬度在85 95邵爾A左右。江蘇冶金雜志，2001年第六期論文“冷軋帶鋼機(jī)組中橡膠包覆 輥軸的應(yīng)用”介紹了包膠輥的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，其中介紹的包膠輥的包膠是單一的橡膠材料， 不是采用的復(fù)合材料。這種包膠層具有橡膠的彈性形變大，彈性模量極小，泊松比大，形變 時(shí)體積幾乎不變的優(yōu)點(diǎn)，但其耐磨性能遠(yuǎn)不如耐磨合金、陶瓷等材料。理化檢驗(yàn)-物理分冊(cè) 雜志，2008年第44卷第10期論文“包膠輥開裂原因分析”的論文，介紹的包膠輥的包膠亦 是單一的橡膠材料，不是采用的復(fù)合材料。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，目前尚沒(méi)有采用橡膠復(fù)合材料制造 包膠輥包膠的報(bào)道。陶瓷材料具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等優(yōu)點(diǎn)，陶瓷材料的 上述性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于橡膠等高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一個(gè)致命弱點(diǎn)。因此，陶瓷 材料只適于沖擊載荷不大的工況。如中國(guó)實(shí)用新型專利ZL03207616.9 “焊接式耐磨陶瓷 片”，其陶瓷片由氧化鋁粉經(jīng)高溫?zé)乒に囍谱?，在陶瓷片的中部設(shè)有廣2個(gè)圓錐形焊接孔， 采用塞焊工藝連接到耐磨構(gòu)件上，若干塊連接形成整體。該專利解決了將陶瓷片采用粘接 劑粘貼于磨損部位，使用中容易脫落的問(wèn)題。由橡膠和陶瓷制成復(fù)合材料作為包膠輥的包膠層材料，充分利用了橡膠彈性變形 大，可吸收沖擊載荷能量，減緩物料沖擊的作用，而且陶瓷的高耐磨性將大大延長(zhǎng)包膠層的 使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
基于橡膠材料韌性、塑性好，比重小，變形能力強(qiáng)，能夠吸收大沖擊動(dòng)量的優(yōu)點(diǎn)，以 及陶瓷材料脆性大，抗沖擊性能差，但其具有高抗磨的特點(diǎn)。本發(fā)明提供了一種包膠輥及其 制備方法，該包膠輥的包膠層采用了橡膠中鑲嵌陶瓷塊的復(fù)合橡膠材料，充分利用兩種材 料各自的優(yōu)點(diǎn)，既具有高抗磨、抗強(qiáng)沖擊，又能通過(guò)變形吸收大沖擊動(dòng)量的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種包膠輥，它包括用金屬材料制作的圓柱形的回轉(zhuǎn)體，在回轉(zhuǎn)體外包覆著橡膠復(fù)合 材料層，橡膠復(fù)合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料制成，橡膠復(fù)合材料層與 回轉(zhuǎn)體采用粘接劑連接，或者將橡膠復(fù)合材料層直接硫化到回轉(zhuǎn)體上。
所述的回轉(zhuǎn)體的直徑、長(zhǎng)度根據(jù)需要任意確定，圓柱體采用空芯結(jié)構(gòu)或者采用實(shí) 芯結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)體由金屬材料制成，優(yōu)選鋼鐵材料。為了提高回轉(zhuǎn)體與橡膠復(fù)合材料的結(jié)合強(qiáng) 度，對(duì)回轉(zhuǎn)體的表面可以進(jìn)行如下處理保持回轉(zhuǎn)體原表面形狀，或者在回轉(zhuǎn)體的表面預(yù)制 上若干凹槽，或者預(yù)制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT5. 0mm,寬度不超過(guò)5mm， 相鄰兩凹槽的距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一，凹 槽與回轉(zhuǎn)體橫截面的夾角為0° ^30°，或者凹槽與回轉(zhuǎn)體軸線的夾角為0° ^30°。以上 所述凹坑的深度為0. 5mnT3. 0mm,體積不超過(guò)100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、 梯形、三角形、半圓形之一，其在回轉(zhuǎn)體表面任意分布。
所述橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設(shè)有 若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷塊，橡膠基板與耐磨陶瓷塊采 用緊配合或者粘接連接。橡膠基板的厚度為5mnT25mm，盲孔深度小于橡膠基板厚度，盲孔 的橫截面為圓形或多邊形或其他規(guī)則形狀，橫截面面積不小于4平方毫米，相鄰盲孔邊緣 之間的最小距離不小于3. 0mm。橡膠基板選用天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯 丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠中的一種或多種。所述橡膠基板優(yōu)選丁苯橡膠或 順丁橡膠或丁腈橡膠。橡膠基板的長(zhǎng)度和寬度根據(jù)回轉(zhuǎn)體的表面尺寸確定。所述耐磨陶瓷 塊為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一種所 制成。耐磨陶瓷塊為旋轉(zhuǎn)體或者多面體或者旋轉(zhuǎn)體與多面體的組合體，旋轉(zhuǎn)體包括圓臺(tái)、 圓柱、球體、半球體以及上述旋轉(zhuǎn)體的組合體，多面體包括棱臺(tái)、棱柱?；剞D(zhuǎn)體優(yōu)選圓臺(tái)或 圓柱。耐磨陶瓷塊的高度為2mnT20mm，與盲孔深度匹配，耐磨陶瓷塊的體積不小于8立方 毫米。為了提高耐磨陶瓷塊與橡膠的結(jié)合強(qiáng)度，對(duì)與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊的整個(gè)表面可 以進(jìn)行如下處理保持原幾何體的表面形狀，或者在耐磨陶瓷塊表面上預(yù)制上若干凹槽，或 者預(yù)制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT3. 0mm,寬度不超過(guò)5mm，相鄰兩凹槽的 距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一，凹槽與耐磨陶瓷 塊橫截面的夾角為0° ^30°。以上所述凹坑的深度為0.5mnT3. 0mm，體積不超過(guò)100立方 毫米，凹坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一，其在耐磨陶瓷塊表面任意分 布。所述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。包膠輥的制備方法，它的步驟為
(1)制備回轉(zhuǎn)體、耐磨陶瓷塊，根據(jù)回轉(zhuǎn)體的尺寸要求，采用現(xiàn)有的機(jī)械加工方法加工 回轉(zhuǎn)體，并根據(jù)需要采用現(xiàn)有技術(shù)，在回轉(zhuǎn)體表面預(yù)制上若干凹槽，或者預(yù)制上若干凹坑； 根據(jù)耐磨陶瓷塊的成分和尺寸要求，采用已有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊，并根據(jù)需要可在耐磨 陶瓷塊的表面預(yù)制上若干凹槽，或者預(yù)制上若干凹坑；
(2)除雜，按照現(xiàn)有的噴砂工藝或者酸洗工藝或者機(jī)械加工方法，除去回轉(zhuǎn)體表面的 雜質(zhì)、污物，然后用化學(xué)清洗劑清洗表面，化學(xué)清洗劑優(yōu)選汽油，清洗清潔后自然晾干1(Γ30 分鐘，或用風(fēng)機(jī)吹干；對(duì)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗5 30分鐘，然后再用去離子水清 洗并烘干，或者將耐磨陶瓷塊用化學(xué)清洗劑清洗表面，清洗清潔后自然晾干1(Γ30分鐘，或 用風(fēng)機(jī)吹干，化學(xué)清洗劑優(yōu)選汽油；
(3)對(duì)步驟(2)制備的回轉(zhuǎn)體和耐磨陶瓷塊表面，根據(jù)需要均勻涂上粘接劑，或者不涂 粘接劑直接使用；
耐磨陶瓷塊表面涂的粘接劑選用環(huán)氧樹脂膠、聚氨酯膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸酯膠、無(wú)機(jī)膠或聚異氰酸酯膠等，涂粘接劑時(shí)，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?(Γ40分鐘，粘接劑涂層總厚度為ImnTlOOmm ；對(duì)制備的回轉(zhuǎn)體，在其表面均勻涂覆樹脂型粘接劑，或者橡膠型 粘接劑，或者由樹脂型粘接劑、橡膠型粘接劑配成的復(fù)合型粘接劑，粘接劑涂層總厚度為 0. 0 lmnTO· 5mm ；
(4)選擇生產(chǎn)橡膠的原料，按照現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)工藝進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成 品原料，即膠料，將步驟(3)得到的耐磨陶瓷塊放置到膠料中，然后采用現(xiàn)有的室溫硫化工 藝或者熱硫化工藝進(jìn)行硫化制得橡膠復(fù)合材料；或者步驟(3)得到的耐磨陶瓷塊和膠料放 置到步驟(3)得到的回轉(zhuǎn)體表面，然后采用現(xiàn)有的室溫硫化工藝或者熱硫化工藝進(jìn)行硫化 制得包膠輥；
(5)對(duì)步驟(2)除雜后未涂粘結(jié)劑的回轉(zhuǎn)體，在其表面均勻涂覆樹脂型粘接劑，或者橡 膠型粘接劑，或者由樹脂型粘接劑、橡膠型粘接劑配成的復(fù)合型粘接劑，粘接劑涂層總厚度 為0. OlmnTO. 5mm，然后將步驟(4)制備的橡膠復(fù)合材料粘接到回轉(zhuǎn)體表面，制得包膠輥；
(6)將步驟(4)或者步驟(5)制備的包膠輥，進(jìn)行表面清理即獲得包膠輥產(chǎn)品。上述步驟(4)所述的硫化，優(yōu)選熱硫化法，熱硫化工藝在壓力機(jī)上完成，使用模具 定型，模具有上模具和下模具，先把半成品膠料放入下模具中，然后將步驟(3)得到的耐磨 陶瓷塊，放置到膠料上表面的預(yù)定位置，蓋上上模具，把模具推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩 平板壓緊進(jìn)行硫化，獲得鑲嵌有耐磨陶瓷塊的橡膠板；或者，先把步驟(2)涂有粘接劑的回 轉(zhuǎn)體放置到下模具中，再把半成品膠料放入下模具中，然后將步驟(3)得到的耐磨陶瓷塊放 置到膠料表面的預(yù)定位置，蓋上上模具，把模具推入壓力機(jī)的上下壓板間，上、下兩壓板壓 緊進(jìn)行硫化，直接制成包膠輥。本發(fā)明提供了一種包膠輥及其制備方法，該包膠輥的包膠層采用了橡膠中鑲嵌陶 瓷塊的復(fù)合橡膠材料，其應(yīng)用和實(shí)施具有如下明顯效果
(1)橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的包膠輥包膠層，既有橡膠材料韌塑性好，抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)， 又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能優(yōu)良的長(zhǎng)處?？捎糜诔惺茌^大沖擊載荷的工況，克服了高耐 磨性陶瓷材料不耐沖擊的弊端；
(2)采用特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐磨陶瓷塊，在硫化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)陶瓷與橡膠的粘接，兩者的結(jié) 合強(qiáng)度高，使用時(shí)不容易脫落；
(3)本發(fā)明將鑲嵌耐磨陶瓷塊的橡膠板用于包膠輥包膠層，可以采用粘接劑粘接到包 膠輥的回轉(zhuǎn)體上，適于現(xiàn)場(chǎng)快速修復(fù)磨損失效的包膠輥；
(4)本發(fā)明包膠輥的包膠層鑲嵌有耐磨陶瓷塊，具有良好的抗磨料磨損能力，特別適合 強(qiáng)顆粒磨損工況下物料的輸送。


圖1為包膠層橡膠中鑲嵌圓臺(tái)狀耐磨陶瓷塊的包膠輥表面，其中圓臺(tái)狀陶瓷塊軸 線垂直于回轉(zhuǎn)體軸線。圖2為包膠層橡膠中鑲嵌圓臺(tái)狀耐磨陶瓷塊的包膠輥局部剖視圖，其中圓臺(tái)狀陶 瓷塊軸線垂直于回轉(zhuǎn)體軸線。圖3為包膠層橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨陶瓷塊的包膠輥局部剖視圖，其中圓柱狀陶 瓷塊軸線平行于回轉(zhuǎn)體軸線。
圖4為包膠層橡膠中鑲嵌圓柱狀耐磨陶瓷塊的包膠輥局部剖視圖，其中圓柱狀陶瓷塊軸線平行于回轉(zhuǎn)體軸線。其中1耐磨陶瓷塊，2橡膠基板，3包膠輥軸，4回轉(zhuǎn)體(其中圖1、圖2為實(shí)芯回轉(zhuǎn) 體，圖3、圖4為空芯回轉(zhuǎn)體)，5回轉(zhuǎn)體端面，7空芯回轉(zhuǎn)體包膠輥軸的輪輻。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1、圖2中，一種包膠輥，它包括用金屬材料制作的圓柱形的回轉(zhuǎn)體4，在回轉(zhuǎn)體 4外包覆著橡膠復(fù)合材料層，橡膠復(fù)合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料制成， 橡膠復(fù)合材料層與回轉(zhuǎn)體4采用粘接劑連接，或者將橡膠復(fù)合材料層直接硫化到回轉(zhuǎn)體4 上。所述的回轉(zhuǎn)體4的直徑、長(zhǎng)度根據(jù)需要任意確定，圓柱體采用空芯結(jié)構(gòu)或者采用 實(shí)芯結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)體4由金屬材料制成，優(yōu)選鋼鐵材料。為了提高回轉(zhuǎn)體與橡膠復(fù)合材料的結(jié) 合強(qiáng)度，對(duì)回轉(zhuǎn)體的表面可以進(jìn)行如下處理保持回轉(zhuǎn)體原表面形狀，或者在回轉(zhuǎn)體的表面 預(yù)制上若干凹槽，或者預(yù)制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT5. 0mm,寬度不超過(guò) 5mm，相鄰兩凹槽的距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之 一，凹槽與回轉(zhuǎn)體橫截面的夾角為0° ^30°，或者凹槽與回轉(zhuǎn)體軸線的夾角為0° ^30°。 以上所述凹坑的深度為0. 5mnT3. 0mm,體積不超過(guò)100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方 形、梯形、三角形、半圓形之一，其在回轉(zhuǎn)體表面任意分布。所述橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料，它包括橡膠基板2，所述橡膠基板2上設(shè) 有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷塊1，橡膠基板2與耐磨陶瓷 塊1采用緊配合或者粘接連接。橡膠基板的厚度為5mnT25mm，盲孔深度小于橡膠基板厚度， 盲孔的橫截面為圓形或多邊形或其他規(guī)則形狀，橫截面面積不小于4平方毫米，相鄰盲孔 邊緣之間的最小距離不小于3. 0mm。橡膠基板選用天然橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡 膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠中的一種或多種。所述橡膠基板優(yōu)選丁苯橡 膠或順丁橡膠或丁腈橡膠。橡膠基板的長(zhǎng)度和寬度根據(jù)回轉(zhuǎn)體的表面尺寸確定。所述耐磨 陶瓷塊為氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一 種所制成。耐磨陶瓷塊為旋轉(zhuǎn)體或者多面體或者旋轉(zhuǎn)體與多面體的組合體，旋轉(zhuǎn)體包括圓 臺(tái)、圓柱、球體、半球體以及上述旋轉(zhuǎn)體的組合體，多面體包括棱臺(tái)、棱柱?；剞D(zhuǎn)體優(yōu)選圓臺(tái) 或圓柱。耐磨陶瓷塊的高度為2mnT20mm，與盲孔深度匹配，耐磨陶瓷塊的體積不小于8立方 毫米。為了提高耐磨陶瓷塊與橡膠的結(jié)合強(qiáng)度，對(duì)與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊的整個(gè)表面可 以進(jìn)行如下處理保持原幾何體的表面形狀，或者在耐磨陶瓷塊表面上預(yù)置上若干凹槽，或 者預(yù)置上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT3. 0mm,寬度不超過(guò)5mm，相鄰兩凹槽的 距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一，凹槽與陶瓷塊橫 截面的夾角為0° ^30°。以上所述凹坑的深度為0.5mnT3. 0mm，體積不超過(guò)100立方毫米， 凹坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一，其在耐磨陶瓷塊表面任意分布。所 述耐磨陶瓷塊優(yōu)先選用氧化鋁陶瓷。實(shí)施例1:
(1)制備回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體的直徑為100mm，長(zhǎng)度為2m，為實(shí)芯結(jié)構(gòu)，材料選用Q345鋼，采用現(xiàn)有的車削加工方法加工回轉(zhuǎn)體。在回轉(zhuǎn)體的側(cè)面采用現(xiàn)有車削技術(shù)加工出凹槽，凹槽 的深度為1. Omm,寬度為4mm，相鄰兩凹槽距離為8mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形，凹槽與 回轉(zhuǎn)體橫截面的夾角為0°，除去回轉(zhuǎn)體表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗表面，清洗清潔 后自然晾干10分鐘；
(2)對(duì)步驟(1)制備的回轉(zhuǎn)體表面，均勻涂上聚異氰酸酯膠粘接劑，涂?jī)杀?，每遍涂后?室溫下涼置25分鐘，粘接劑涂層總厚度為50mm ；
(3)制備耐磨陶瓷塊，采用現(xiàn)有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓臺(tái)，正圓臺(tái)的下底面直徑為10mm，上底面直徑為7mm，高度為10mm。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為
氧化鋁陶瓷。對(duì)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗10分鐘，然后再用去離子水清洗并烘干，在陶 瓷塊與橡膠接觸的表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠粘接劑，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?20分鐘，粘接劑涂層總厚度為20mm ；
(4)選擇丁苯橡膠為基板，基板的厚度為20mm，按照現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)工藝選擇生產(chǎn)丁苯 橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料。先把步驟(2)涂有粘接劑的 回轉(zhuǎn)體放置到下模具中，再根據(jù)橡膠基板的厚度把半成品膠料放入下模具中，然后將步驟 (3)得到的耐磨陶瓷塊，放置到膠料表面，圓臺(tái)狀陶瓷塊軸線與回轉(zhuǎn)體的徑向一致，其上底 面朝外，陶瓷塊到回轉(zhuǎn)體端面5的最小距離為10mm，在回轉(zhuǎn)體軸線方向放置99排耐磨陶瓷 塊，在圓周方向放置14排耐磨陶瓷塊，共放置99 X 14塊耐磨陶瓷塊，上述兩個(gè)方向的耐磨 陶瓷塊均勻排布，蓋上上模具。把模具推入壓力機(jī)的上下壓板間，上、下兩壓板壓緊進(jìn)行熱 硫化，耐磨陶瓷塊嵌入作為包膠層的橡膠基板內(nèi)，直接制成包膠輥。(5)將步驟(4)制備的包膠輥，進(jìn)行表面清理即獲得包膠輥產(chǎn)品。實(shí)施例2
(1)制備回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體采用直徑為200mm、長(zhǎng)度為lm、壁厚為20mm的鋼管，材料選用 Q235鋼，按照現(xiàn)有的噴砂工藝，除去回轉(zhuǎn)體表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗，清洗清潔后 風(fēng)機(jī)吹干；
(2)對(duì)步驟(1)制備的回轉(zhuǎn)體表面，均勻涂上環(huán)氧樹脂膠粘接劑，涂?jī)杀?，每遍涂后在?溫下涼置20分鐘，粘接劑涂層總厚度為30mm ；
(3)制備耐磨陶瓷塊，采用現(xiàn)有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為圓柱， 圓柱的直徑10mm，高度為140mm。耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為塞隆陶瓷。對(duì)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗12分鐘，然后再用去離子水清洗并烘干，在與 橡膠接觸的陶瓷塊表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠粘接劑，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?30分鐘，粘接劑涂層總厚度為30mm ；
(4)選擇順丁橡膠為基板，基板的厚度為25mm，按照現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)工藝選擇生產(chǎn)順丁 橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即膠料。先把步驟(2)涂有粘接劑的 回轉(zhuǎn)體放置到下模具中，再根據(jù)橡膠基板的厚度把半成品膠料放入下模具中，然后將步驟 (3)得到的耐磨陶瓷塊，放置到膠料表面，圓柱狀陶瓷塊軸線與回轉(zhuǎn)體的軸線平行，耐磨陶 瓷塊到回轉(zhuǎn)體端面5的最小距離均為20mm，在回轉(zhuǎn)體軸線方向放置6排耐磨陶瓷塊，在圓周 方向放置15排耐磨陶瓷塊，共放置6X15塊耐磨陶瓷塊，上述兩個(gè)方向的耐磨陶瓷塊均勻 排布，蓋上上模具。把模具推入壓力機(jī)的上下壓板間，上、下兩壓板壓緊進(jìn)行熱硫化，耐磨陶瓷塊嵌入作為包膠層的橡膠基板內(nèi)，直接制成包膠輥。(5)將步驟(4)制備的包膠輥，進(jìn)行表面清理即獲得包膠輥產(chǎn)品。實(shí)施例3
(1)制備回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體采用直徑為400mm、長(zhǎng)度為1500mm、壁厚為25mm的鋼管，材料選 用Q195鋼，按照現(xiàn)有的噴砂工藝，除去回轉(zhuǎn)體表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗，清洗清 潔后風(fēng)機(jī)吹干；
(2)制備耐磨陶瓷塊，采用現(xiàn)有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正四 棱臺(tái)，正四棱臺(tái)的下底面為邊長(zhǎng)12mm的正方形，上底面為邊長(zhǎng)8mm的正方形，高度為6mm。 耐磨陶瓷塊1的材質(zhì)為氮化硅陶瓷；
對(duì)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗30分鐘，然后再用去離子水清洗并烘干，在耐磨陶 瓷塊與橡膠接觸的表面上，均勻涂上聚異氰酸酯膠粘接劑，涂?jī)杀椋勘橥亢笤谑覝叵聸鲋?30分鐘，粘接劑涂層總厚度為40mm ；
(3)選擇丁基橡膠為基板，基板的厚度為22mm、長(zhǎng)度為1500mm，寬度為1325mm。按照現(xiàn) 有的橡膠生產(chǎn)工藝選擇生產(chǎn)丁基橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即 膠料。先把半成品膠料放入下模具中，然后將步驟(2)得到的耐磨陶瓷塊，放置到膠料上表 面，正四棱臺(tái)狀陶瓷塊軸線與膠料上表面垂直，上底面朝上，上底面正方形的兩邊分別平行 于基板的邊緣，耐磨陶瓷塊到橡膠基板邊緣的最小距離均為30mm，在長(zhǎng)度1500mm方向放置 84排耐磨陶瓷塊，在寬度1325mm方向放置74排耐磨陶瓷塊，共放置84X 74塊耐磨陶瓷塊， 上述兩個(gè)方向的耐磨陶瓷塊均勻排布，蓋上上模具。把模具推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩 平板壓緊進(jìn)行硫化，獲得鑲嵌有耐磨陶瓷塊的橡膠板。(4)對(duì)步驟(1)制備的回轉(zhuǎn)體表面，均勻涂上環(huán)氧樹脂膠粘接劑，粘接劑涂層總厚 度為0. 2mmο(5)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊的橡膠板粘接到步驟(4)制備的回轉(zhuǎn)體 表面，并進(jìn)行表面清理，制得包膠輥產(chǎn)品。實(shí)施例4
(1)制備回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體采用直徑為400mm、長(zhǎng)度為1500mm、壁厚為25mm的鋼管，材料選 用Q195鋼，按照現(xiàn)有的噴砂工藝，除去回轉(zhuǎn)體表面的雜質(zhì)、污物，然后用汽油清洗，清洗清 潔后用風(fēng)機(jī)吹干；
(2)制備耐磨陶瓷塊，采用現(xiàn)有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓 臺(tái)，正圓臺(tái)的下底面直徑為12mm，上底面直徑為9mm，高度為10mm。在正圓臺(tái)的側(cè)面采用現(xiàn) 有技術(shù)預(yù)置上凹槽，凹槽的深度為1. Omm,寬度為4mm，相鄰兩凹槽距離為8mm，凹槽橫截面 的形狀為長(zhǎng)方形，凹槽與圓臺(tái)上表面的夾角為0°，凹槽在圓臺(tái)的側(cè)面均勻分布。耐磨陶瓷 塊1的材質(zhì)為氧化鋁陶瓷；
對(duì)制備的耐磨陶瓷塊用超聲波清洗15分鐘，然后再用去離子水清洗并烘干；在與橡膠 接觸的陶瓷塊表面上均勻涂上酚醛樹脂膠，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?0分鐘，粘接 劑涂層厚度30mm ；
(3)選擇丁腈橡膠為基板，基板的厚度為25mm、長(zhǎng)度為1500mm，寬度為1325mm。按照現(xiàn) 有的橡膠生產(chǎn)工藝選擇生產(chǎn)丁腈橡膠的原料，進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成品原料，即 膠料。先把半成品膠料放入下模具中，然后將步驟(2)得到的耐磨陶瓷塊，放置到膠料上表面，正圓臺(tái)狀陶瓷塊軸線與膠料上表面垂直，上底面朝上，耐磨陶瓷塊到橡膠基板邊緣的最小距離均為30mm，在長(zhǎng)度1500mm方向放置84排耐磨陶瓷塊，在寬度1325mm方向放置74排 耐磨陶瓷塊，共放置84X74塊耐磨陶瓷塊，上述兩個(gè)方向的耐磨陶瓷塊均勻排布，蓋上上 模具。把模具推入壓力機(jī)的平板間，上、下兩平板壓緊進(jìn)行硫化，獲得鑲嵌有耐磨陶瓷塊的 橡膠板。(4)對(duì)步驟(1)制備的回轉(zhuǎn)體表面，均勻涂上環(huán)氧樹脂膠粘接劑，粘接劑涂層總厚 度為 0. 25mm。(5)將步驟(3)制備的鑲嵌有耐磨陶瓷塊的橡膠板粘接到步驟(4)制備的回轉(zhuǎn)體 表面，并進(jìn)行表面清理，制得包膠輥產(chǎn)品。實(shí)施例5
采用現(xiàn)有技術(shù)制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓臺(tái)，正圓臺(tái)的下底面直 徑為12mm，上底面直徑為9mm，高度為10mm。耐磨陶瓷塊采用現(xiàn)有技術(shù)在其側(cè)面預(yù)制上最大 深度為1.5mm的凹坑，凹坑橫截面形狀為半圓形，半圓的直徑為3. 0mm，相鄰半圓圓心之間 的最小距離和最大距離分別為6. OmmUO. 0mm，在正圓臺(tái)的側(cè)面任意分布。其余與實(shí)施例4相同。實(shí)施例6
采用現(xiàn)有的機(jī)械加工方法加工回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)體的直徑為100mm，長(zhǎng)度為2m，為實(shí)芯結(jié) 構(gòu)，材料選用Q345鋼。在回轉(zhuǎn)體的側(cè)面采用現(xiàn)有機(jī)械加工方法加工出凹坑，凹坑最大深度 為2. 0mm，凹坑橫截面形狀為半圓形，半圓的直徑為4. 0mm，相鄰半圓圓心之間的最小距離 和最大距離分別為7. OmmUl. Omm,凹坑在回轉(zhuǎn)體側(cè)面任意分布。其余與實(shí)施例1相同。實(shí)施例7
選用天然橡膠和氯丁橡膠各占50%的混煉膠為基板，基板的厚度為22mm、長(zhǎng)度為 1500m，寬度為1325mm。其余與實(shí)施例3相同。
權(quán)利要求
一種包膠輥，其特征是，它包括用金屬材料制作的圓柱形的回轉(zhuǎn)體，在回轉(zhuǎn)體外包覆著橡膠復(fù)合材料層，橡膠復(fù)合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料制成。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種包膠輥，其特征是，所述的回轉(zhuǎn)體的表面預(yù)制有若干凹 槽，或者預(yù)制有若干凹坑。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種包膠輥，其特征是，所述凹槽的深度為0.5mm 5. Omm, 寬度不超過(guò)5mm，相鄰兩凹槽的距離不超過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角 形、半圓形之一，凹槽與回轉(zhuǎn)體橫截面的夾角為0° 30°，或者凹槽與回轉(zhuǎn)體軸線的夾角 為0° 30° ；所述凹坑的深度為0.5mm 3. 0mm，體積不超過(guò)100立方毫米，凹坑橫截面 的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一，其在回轉(zhuǎn)體表面任意分布。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種包膠輥，其特征是，橡膠復(fù)合材料層與回轉(zhuǎn)體采用粘接 劑連接，或者將橡膠復(fù)合材料層直接硫化到回轉(zhuǎn)體上。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種包膠輥，其特征是，所述橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合 材料，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設(shè)有若干個(gè)盲孔，在盲孔內(nèi)鑲嵌有與盲孔尺寸相匹 配的耐磨陶瓷塊，橡膠基板與耐磨陶瓷塊采用緊配合或者粘接連接。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種包膠輥，其特征是，橡膠基板選用天然橡膠、丁苯橡膠、 順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠、聚氨酯橡膠中的一種或多種；所述耐 磨陶瓷塊為由氧化鋁陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中 的一種所制成。
7.按照權(quán)利要求5所述的一種包膠輥，其特征是，所述的耐磨陶瓷塊為旋轉(zhuǎn)體或多面 體或者旋轉(zhuǎn)體與多面體的組合體。
8.按照權(quán)利要求7所述的一種包膠輥，其特征是，所述的旋轉(zhuǎn)體為圓臺(tái)體或圓柱體或 側(cè)面帶有凹槽的圓臺(tái)體或者側(cè)面帶有凹槽的圓柱體或側(cè)面帶有凹坑的圓臺(tái)體或者側(cè)面帶 有凹坑的圓柱體；所述凹槽的深度為0. 5mm 3. Omm,寬度不超過(guò)5mm，相鄰兩槽距離不超 過(guò)10mm，凹槽橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形或半圓形之一，凹槽與耐磨陶瓷塊工作 面的夾角為0° 30° ；所述凹坑的深度為0.5mm 3. 0mm，體積不超過(guò)100立方毫米，凹 坑橫截面的形狀為長(zhǎng)方形、梯形、三角形、半圓形之一。
9.一種包膠輥的制備方法，其特征是，包括如下步驟(1)制備回轉(zhuǎn)體、耐磨陶瓷塊，根據(jù)回轉(zhuǎn)體的尺寸要求加工回轉(zhuǎn)體，并根據(jù)需要在回轉(zhuǎn) 體表面預(yù)制上若干凹槽，或者預(yù)制上若干凹坑；根據(jù)耐磨陶瓷塊的成分和尺寸要求制備耐 磨陶瓷塊，并根據(jù)需要在耐磨陶瓷塊的表面預(yù)制上若干凹槽，或者預(yù)制上若干凹坑；(2)除雜，除去回轉(zhuǎn)體、耐磨陶瓷塊表面的雜質(zhì)、污物，晾干；(3)對(duì)步驟(2)制備的回轉(zhuǎn)體和耐磨陶瓷塊表面，根據(jù)需要均勻涂上粘接劑，或者不涂 粘接劑直接備用；(4)選擇生產(chǎn)橡膠的原料，按照現(xiàn)有的橡膠生產(chǎn)工藝進(jìn)行塑煉、混煉、壓延后獲得半成 品原料，即膠料，將步驟(3)得到的耐磨陶瓷塊放置到膠料中，然后進(jìn)行硫化制得橡膠復(fù)合 材料；或者將步驟(3)得到的耐磨陶瓷塊和膠料放置到步驟(3)得到的回轉(zhuǎn)體表面，然后進(jìn) 行硫化制得包膠輥；(5)對(duì)步驟(2)除雜后未涂粘結(jié)劑的回轉(zhuǎn)體，在其表面均勻涂覆粘接劑，然后將步驟 (4)制備的橡膠復(fù)合材料粘接到回轉(zhuǎn)體表面，制得包膠輥；(6)將步驟(4)或者步驟(5)制備的包膠輥，進(jìn)行表面清理即獲得包膠輥產(chǎn)品。
10.按照權(quán)利要求9所述的包膠輥的制備方法，其特征是，步驟(3)在耐磨陶瓷塊表面 涂的粘接劑選用環(huán)氧樹脂膠、聚氨酯膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸酯膠、無(wú)機(jī)膠或聚異氰酸酯膠， 涂粘接劑時(shí)，涂?jī)杀?，每遍涂后在室溫下涼?0 40分鐘，粘接劑涂層總厚度為Imm IOOmm ；對(duì)制備的回轉(zhuǎn)體，在其表面均勻涂覆樹脂型粘接劑，或者橡膠型粘接劑，或者由樹脂 型粘接劑、橡膠型粘接劑配成的復(fù)合型粘接劑，粘接劑涂層總厚度為0. Olmm 0. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包膠輥，它包括用金屬材料制作的圓柱形回轉(zhuǎn)體，在回轉(zhuǎn)體外包覆著橡膠復(fù)合材料層，橡膠復(fù)合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復(fù)合材料制成。橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的包膠輥包膠層，既有橡膠材料韌塑性好，抗沖擊的優(yōu)點(diǎn)，又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能優(yōu)良的長(zhǎng)處?？捎糜诔惺茌^大沖擊載荷的工況，克服了高耐磨性陶瓷材料不耐沖擊的弊端。
文檔編號(hào)F16C13/00GK101813123SQ20101016574
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者孫俊生, 孫逸群, 李夢(mèng)實(shí) 申請(qǐng)人:山東大學(xué)