專利名稱：包括圓柱形基體和介電輥子涂層的電暈輥以及用于制造這種電暈輥的方法
包括圓柱形基體和介電輥子涂層的電暈輥以及用于制造這
種電暈輥的方法本發(fā)明涉及一種包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥(corona roller)。 本發(fā)明還涉及一種用于制造這種電暈輥的方法。常常使用氧化鋁作為用于電暈輥的輥子涂層的介電材料，其中氧化鋁通過等離 子噴涂被噴涂于輥體上。這種輥子被用在電暈系統(tǒng)(參考附圖
)中，其中例如用特殊的 放電作用預處理塑性材料薄膜，使得氧化過程造成其表面變得親水，并從而能夠用傳統(tǒng) 的膠印方法在印刷中使用。鑒于實際上這些起介電作用的氧化鋁層常常是多孔的，它們 由合成樹脂覆蓋(scale)，并且在這種密封不僅應表面地有效，而是應貫穿該層的整個厚 度有效的情況下，該過程在真空中進行，如同從DE19957644A1和WO 01/40544A1中知 道的。然而在實踐中顯示即使深入微孔的合成樹脂氧化鋁層密封也不能保證不發(fā)生至輥 子芯部的電擊穿。其原因一方面基于粘附促進層一通常在等離子噴涂中提供該粘附促進 層，其具有結(jié)合相應尖端作用(場強局部增加至電擊穿一避雷裝置的原理)的明顯的表 面形態(tài)，而另一方面基于輥體在運行中的動態(tài)特性，包括撓曲(deflection)、震動等等， 其結(jié)果是覆蓋合成樹脂的氧化鋁層也會產(chǎn)生裂痕或者破損，由此發(fā)生電擊穿。電擊穿通 常不僅意味著過程的中斷，而且意味著電暈輥的功能性的破壞。本發(fā)明的目的因此是提供一種針對電擊穿具有提高的運行安全性的電暈輥以及 提供一種用于制造這種電暈輥的可靠的方法。本發(fā)明基本的目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈輥以及在權(quán)利要求10和14中 所要求的方法達到。該電暈輥包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層。按照本發(fā)明，該輥子涂層包括 噴涂于該基體外表面的熱塑性材料層，其中具有電絕緣特性的固體(粉末)顆粒以形狀鎖 定的(form-locking)方式嵌入層的材料基體中、于其表面附近，使得僅所述顆粒的部分區(qū) 域從所述內(nèi)層突出；而在塑性材料層的外側(cè)形成堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面，該堅 硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面同樣地具有電絕緣特性。按照本發(fā)明提供的涂層是有利的，尤其是一方面不需要金屬粘附促進層，從而 消除了由歸因于表面形態(tài)的尖端作用引起的電擊穿的風險，而另一方面甚至在電絕緣外 層形成裂痕或者破損都不會導致介電特性的局部整體崩潰，從而不會導致電擊穿。熱 塑性材料的電絕緣效果一特別地，當其電阻系數(shù)(specific resistance)至少為IO12 Ω
時一完全足夠保護電暈輥的機能，使得設(shè)置于其上的外層具有額外的電絕緣性，而外層 的主要功能針對磨損提供保護。按照本發(fā)明的覆層的另一個優(yōu)點在于熱塑性材料的涂層 具有高介電性，且高度耐化學作用并針對侵蝕安全地保護輥體。當其表面由例如由強酸 性的清洗劑處理以及當輥體包含低合金鋼時，在傳統(tǒng)的電暈輥中發(fā)生伴隨著氧化鋁層的 局部層離的亞表層侵蝕。塑性材料層特別地可以由電絕緣的、耐磨損的外功能層覆蓋，從塑性材料層 突出的顆粒部分區(qū)域嵌入該外功能層，該外功能層優(yōu)選地包含氧化陶瓷，特別地包含 Al2O3> Cr2O3> SiO2> ZrO2或者Mulitte或者這些材料中的兩種或多種的混合物。
塑性材料層的材料特別地可以是熱塑性的聚酰胺，例如商品名為RILSAN 、 NYLON和PERLON 的材料，即蓖麻油基的聚酰胺和內(nèi)酰胺基的PAll、PA4的聚酰 胺、PAll (NYLON)或者 PA6 的聚酰胺(PERLON )。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，該功能層具有0.05mm至3.0mm的厚度，而優(yōu)選地具 有大約0.5mm的厚度。而傳統(tǒng)的電暈輥常常設(shè)有厚度達2毫米及以上的氧化鋁層，其相 應地對裂痕或者破損敏感，根據(jù)本發(fā)明的涂層通常允許減少氧化陶瓷層的厚度至十分之 幾毫米。這不僅在用于電暈輥的覆層的生產(chǎn)中具有經(jīng)濟優(yōu)點，而且提供大大增加的運行 安全性，因為氧化陶瓷層更少地傾向于在動載荷下形成破損。從0.5mm至4mm，而優(yōu)選地從大約Imm至2mm的厚度顯示為特別地適合塑性 材料層，而輥子涂層的表面優(yōu)選地具有0.5 μ m < Rz < 500 μ m的表面粗糙度，特別地具 有從1.5 μ m至20 μ m的表面粗糙度Rz。按照本發(fā)明，制造包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥的方法包括 第一步，熱塑性材料層被噴涂于基體外表面。下一步，塑性材料層被加熱至與蜂蜜相似 的粘性。隨后，具有電絕緣特性的固體(粉末)顆粒以形狀鎖定的方式被嵌入如此加熱的 塑性材料層的材料基體中、于其表面附近，使得僅這些顆粒的部分區(qū)域從內(nèi)層突出。如 此制備的塑性材料層由電絕緣、耐磨損的外功能層覆蓋，從塑性材料層突出的顆粒部分 區(qū)域嵌入該外功能層。該功能層優(yōu)選地由熱噴涂制造，其中第一粉末顆粒以這種方式被射入加熱的塑 性材料層的材料基體中、在其表面附近，使得它們?nèi)匀灰云洳糠謪^(qū)域從塑性材料層突 出，而其中在噴涂操作的進一步過程中，使突出的粉末顆粒與后來的粉末顆粒結(jié)合形成 所述功能層。根據(jù)用于制造包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥的修改的方法，再 一次地，熱塑性材料層被噴涂于該基體外表面并被加熱至與蜂蜜相似的粘性。然后具有 電絕緣特性的固體材料的顆粒被散布進入如此加熱的塑性材料層的材料基體中、于其表 面附近，通過隨后研磨熱塑性材料的覆層制造堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面，在該熱 塑性材料的覆層表面附近散布著固體材料的顆粒。應了解的是，該方法的兩個實施例中外覆層額外地可以設(shè)有封閉任何微孔的密 封，如從 DE 19957644A1 和 WO 01/40544A1 所知。單一的圖中顯示了上述類型的電暈輥的例子，其包括輥子基體10和輥子涂層 (介電的)11，而其被用在電暈系統(tǒng)中。該電暈系統(tǒng)包括設(shè)有隔離器的電極單元13。塑 性材料的薄膜12被支撐在按箭頭方向旋轉(zhuǎn)的電暈輥上，當薄膜從電極單元13下方通過 時，其通過放電作用被預處理，使得其表面由于氧化過程變得親水，并因而適于以傳統(tǒng) 的膠印方法印刷。
權(quán)利要求
1.一種包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥，其特征在于，所述輥子涂層 包括被噴涂于所述基體外表面的熱塑性材料層，其中具有電絕緣特性的固體(粉末)顆粒 以形狀鎖定的方式嵌入所述層的材料基體中、于其表面附近，使得僅所述顆粒的部分區(qū) 域從所述內(nèi)層突出，并且，在所述塑性材料層的外側(cè)形成有堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的 表面，所述堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面同樣地具有電絕緣特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈輥，其特征在于，塑性材料層由電絕緣、耐磨損的外功 能層覆蓋，所述外功能層嵌入有從所述塑性材料層突出的顆粒部分區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電暈棍，其特征在于，所述功能層包含氧化陶瓷，特別地包 含A1203、Cr2O3> SiO2> ZrO2或者Mulitte或者這些材料中的兩種或多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項所述的電暈輥，其特征在于，所述熱塑性材料具有至 少為IO12 Ω *m電阻系數(shù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電暈輥，其特征在于，所述塑性材料層包含聚 酰胺。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電暈輥，其特征在于，所述嵌入塑性材料層的 材料基體中、于其表面附近的顆粒包含與所述功能層相同的材料。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電暈輥，其特征在于，所述塑性材料層具有從 0.5mm至4mm的厚度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電暈輥，其特征在于，所述功能層具有從 0.05mm至3.0mm的厚度，而優(yōu)選地具有為大約0.5mm的厚度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電暈輥，其特征在于，所述輥子涂層的表面具 有0.5 μ m < Rz < 500 μ m的表面粗糙度，特別地具有從1.5 μ m至20 μ m的表面粗糙度 Rz0
10.一種用于制造包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥的方法，其中熱塑性 材料層被噴涂于所述基體外表面，所述塑性材料層被加熱至與蜂蜜相似的粘性，而具有 電絕緣特性的固體(粉末)顆粒以形狀鎖定的方式被嵌入如此加熱的塑性材料層的材料基 體中、于其表面附近，使得僅所述顆粒的部分區(qū)域從所述內(nèi)層突出，而如此制備的塑性 材料層由電絕緣、耐磨損的外功能層覆蓋，所述外功能層嵌入有從所述塑性材料層突出 的顆粒部分區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述顆粒被射入如此加熱的塑性材料 層的材料基體中、于其表面附近。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11中任一項所述的方法，其特征在于，在用于制造所述功能 層的熱噴涂操作的步驟中，所述第一粉末顆粒被射入如此加熱的塑性材料層的材料基體 中、于其表面附近，使得它們?nèi)匀灰云洳糠謪^(qū)域從所述塑性材料層突出，而其中在噴涂 操作的進一步過程中，使突出的粉末顆粒與后來的粉末顆粒結(jié)合形成所述功能層。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的方法，其特征在于，所述外功能層被制造 為從0.05mm至3.0mm的厚度，而優(yōu)選地具有大約0.5mm的厚度。
14.一種用于制造包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥的方法，其中熱塑性 材料層被噴涂于所述基體外表面，所述塑性材料層被加熱至與蜂蜜相似的粘性，固體材 料具有電絕緣特性的顆粒被散布進入如此加熱的塑性材料層的材料基體中、于其表面附近，通過隨后研磨熱塑性材料的覆層制造堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面，在該熱塑性 材料的覆層表面附近散布著固體材料的顆粒。
15.根據(jù)權(quán)利要求所述的方法14，其特征在于，所述固體材料的顆粒通過噴砂處理 或者研光系統(tǒng)的方法被散布進入所述如此加熱的塑性材料層的材料基體中、于其表面附 近。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項所述的方法，其特征在于，所述塑性材料層通過 流化床工藝或者熱噴涂工藝被噴涂于所述輥子的基體上。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項所述的方法，其特征在于，所述塑性材料層被噴 涂為0.5mm至4mm的厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項所述的方法，其特征在于，所述輥子涂層的表面 被研磨或者拋光至0.5 μ m < Rz < 500 μ m的表面粗糙度，特別地為1.5 μ m到20 μ m的 表面粗糙度Rz。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括圓柱形基體和介電材料輥子涂層的電暈輥以及用于制造它的方法。該輥子涂層包括被噴涂于所述基體外表面的熱塑性材料層(例如聚酰胺)。具有電絕緣特性的固體(粉末)顆粒以形狀鎖定的方式嵌入所述層的材料基體中、于其表面附近中，使得僅所述顆粒的部分區(qū)域從所述內(nèi)層突出。在塑性材料層的外側(cè)形成堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面，所述堅硬的、耐磨損和耐侵蝕的表面同樣地具有電絕緣特性。
文檔編號H01T19/00GK102017342SQ200980112551
公開日2011年4月13日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者C·杜達茲, G·約納, M·基斯特, 克勞斯·休塞爾 申請人:科特克表面調(diào)質(zhì)處理有限責任公司