專利名稱：一種包膠輥及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種包膠輥及其制備方法。
背景技術：
在冶金、電力、礦山、印刷、紡織、印染、化工等行業，包膠輥作為張力輥、轉向輥、擠 干輥、支撐輥、輸送輥等被廣泛應用。包膠輥也稱為橡膠包覆輥軸，用金屬材料制作圓柱形 的回轉體，然后在圓柱形回轉體的表面包覆一層橡膠材料。目前使用的圓柱形回轉體多為 無縫鋼管制造，部分小型的包膠輥的回轉體也采用實心軸結構。包膠層采用耐磨橡膠制作， 包膠層結構可分為雙層或單層，一般雙層包膠內層較硬，硬度在100邵爾A左右，外層較軟 在85邵爾A左右，內層一般為5mnT6mm，外層不超過20mm。單層包膠一般不超過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“冷軋帶鋼機組中橡膠包覆 輥軸的應用”介紹了包膠輥的結構及其應用，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 時體積幾乎不變的優點，但其耐磨性能遠不如耐磨合金、陶瓷等材料。理化檢驗-物理分冊 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，不是采用的復合材料。經文獻檢索，目前尚沒有采用橡膠復合材料制造 包膠輥包膠的報道。陶瓷材料具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗氧化等優點，陶瓷材料的 上述性能遠遠優于橡膠等高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一個致命弱點。因此，陶瓷 材料只適于沖擊載荷不大的工況。如中國實用新型專利ZL03207616.9 “焊接式耐磨陶瓷 片”，其陶瓷片由氧化鋁粉經高溫燒制工藝制作，在陶瓷片的中部設有廣2個圓錐形焊接孔， 采用塞焊工藝連接到耐磨構件上，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題。由橡膠和陶瓷制成復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包膠層的 使用壽命。
發明內容
基于橡膠材料韌性、塑性好，比重小，變形能力強，能夠吸收大沖擊動量的優點，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。本發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合橡膠材料，充分利用兩種材 料各自的優點，既具有高抗磨、抗強沖擊，又能通過變形吸收大沖擊動量的優點。本發明采用如下技術方案
一種包膠輥，它包括用金屬材料制作的圓柱形的回轉體，在回轉體外包覆著橡膠復合 材料層，橡膠復合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復合材料制成，橡膠復合材料層與 回轉體采用粘接劑連接，或者將橡膠復合材料層直接硫化到回轉體上。
所述的回轉體的直徑、長度根據需要任意確定，圓柱體采用空芯結構或者采用實 芯結構。回轉體由金屬材料制成，優選鋼鐵材料。為了提高回轉體與橡膠復合材料的結合強 度，對回轉體的表面可以進行如下處理保持回轉體原表面形狀，或者在回轉體的表面預制 上若干凹槽，或者預制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT5. 0mm,寬度不超過5mm， 相鄰兩凹槽的距離不超過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、梯形、三角形、半圓形之一，凹 槽與回轉體橫截面的夾角為0° ^30°，或者凹槽與回轉體軸線的夾角為0° ^30°。以上 所述凹坑的深度為0. 5mnT3. 0mm,體積不超過100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長方形、 梯形、三角形、半圓形之一，其在回轉體表面任意分布。
所述橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復合材料，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設有 若干個盲孔，在盲孔內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。所述橡膠基板優選丁苯橡膠或 順丁橡膠或丁腈橡膠。橡膠基板的長度和寬度根據回轉體的表面尺寸確定。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。耐磨陶瓷塊為旋轉體或者多面體或者旋轉體與多面體的組合體，旋轉體包括圓臺、 圓柱、球體、半球體以及上述旋轉體的組合體，多面體包括棱臺、棱柱。回轉體優選圓臺或 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合強度，對與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊的整個表面可 以進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制上若干凹槽，或 者預制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT3. 0mm,寬度不超過5mm，相鄰兩凹槽的 距離不超過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、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100立方 毫米，凹坑橫截面的形狀為長方形、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)制備回轉體、耐磨陶瓷塊，根據回轉體的尺寸要求，采用現有的機械加工方法加工 回轉體，并根據需要采用現有技術，在回轉體表面預制上若干凹槽，或者預制上若干凹坑； 根據耐磨陶瓷塊的成分和尺寸要求，采用已有技術制備耐磨陶瓷塊，并根據需要可在耐磨 陶瓷塊的表面預制上若干凹槽，或者預制上若干凹坑；
(2)除雜，按照現有的噴砂工藝或者酸洗工藝或者機械加工方法，除去回轉體表面的 雜質、污物，然后用化學清洗劑清洗表面，化學清洗劑優選汽油，清洗清潔后自然晾干1(Γ30 分鐘，或用風機吹干；對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清洗劑清洗表面，清洗清潔后自然晾干1(Γ30分鐘，或 用風機吹干，化學清洗劑優選汽油；
(3)對步驟(2)制備的回轉體和耐磨陶瓷塊表面，根據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氧樹脂膠、聚氨酯膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸酯膠、無機膠或聚異氰酸酯膠等，涂粘接劑時，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置1(Γ40分鐘，粘接劑涂層總厚度為ImnTlOOmm ；對制備的回轉體，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合型粘接劑，粘接劑涂層總厚度為 0. 0 lmnTO· 5mm ；
(4)選擇生產橡膠的原料，按照現有的橡膠生產工藝進行塑煉、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，然后采用現有的室溫硫化工 藝或者熱硫化工藝進行硫化制得橡膠復合材料；或者步驟(3)得到的耐磨陶瓷塊和膠料放 置到步驟(3)得到的回轉體表面，然后采用現有的室溫硫化工藝或者熱硫化工藝進行硫化 制得包膠輥；
(5)對步驟(2)除雜后未涂粘結劑的回轉體，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)制備的橡膠復合材料粘接到回轉體表面，制得包膠輥；
(6)將步驟(4)或者步驟(5)制備的包膠輥，進行表面清理即獲得包膠輥產品。上述步驟(4)所述的硫化，優選熱硫化法，熱硫化工藝在壓力機上完成，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定位置，蓋上上模具，把模具推入壓力機的平板間，上、下兩 平板壓緊進行硫化，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 置到膠料表面的預定位置，蓋上上模具，把模具推入壓力機的上下壓板間，上、下兩壓板壓 緊進行硫化，直接制成包膠輥。本發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 瓷塊的復合橡膠材料，其應用和實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，抗沖擊的優點， 又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能優良的長處。可用于承受較大沖擊載荷的工況，克服了高耐 磨性陶瓷材料不耐沖擊的弊端；
(2)采用特殊結構設計的耐磨陶瓷塊，在硫化過程中實現陶瓷與橡膠的粘接，兩者的結 合強度高，使用時不容易脫落；
(3)本發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 膠輥的回轉體上，適于現場快速修復磨損失效的包膠輥；
(4)本發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狀耐磨陶瓷塊的包膠輥表面，其中圓臺狀陶瓷塊軸 線垂直于回轉體軸線。圖2為包膠層橡膠中鑲嵌圓臺狀耐磨陶瓷塊的包膠輥局部剖視圖，其中圓臺狀陶 瓷塊軸線垂直于回轉體軸線。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體軸線。其中1耐磨陶瓷塊，2橡膠基板，3包膠輥軸，4回轉體(其中圖1、圖2為實芯回轉 體，圖3、圖4為空芯回轉體)，5回轉體端面，7空芯回轉體包膠輥軸的輪輻。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。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體4，在回轉體 4外包覆著橡膠復合材料層，橡膠復合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復合材料制成， 橡膠復合材料層與回轉體4采用粘接劑連接，或者將橡膠復合材料層直接硫化到回轉體4 上。所述的回轉體4的直徑、長度根據需要任意確定，圓柱體采用空芯結構或者采用 實芯結構。回轉體4由金屬材料制成，優選鋼鐵材料。為了提高回轉體與橡膠復合材料的結 合強度，對回轉體的表面可以進行如下處理保持回轉體原表面形狀，或者在回轉體的表面 預制上若干凹槽，或者預制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT5. 0mm,寬度不超過 5mm，相鄰兩凹槽的距離不超過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、梯形、三角形、半圓形之 一，凹槽與回轉體橫截面的夾角為0° ^30°，或者凹槽與回轉體軸線的夾角為0° ^30°。 以上所述凹坑的深度為0. 5mnT3. 0mm,體積不超過100立方毫米，凹坑橫截面的形狀為長方 形、梯形、三角形、半圓形之一，其在回轉體表面任意分布。所述橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復合材料，它包括橡膠基板2，所述橡膠基板2上設 有若干個盲孔，在盲孔內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。所述橡膠基板優選丁苯橡 膠或順丁橡膠或丁腈橡膠。橡膠基板的長度和寬度根據回轉體的表面尺寸確定。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。耐磨陶瓷塊為旋轉體或者多面體或者旋轉體與多面體的組合體，旋轉體包括圓 臺、圓柱、球體、半球體以及上述旋轉體的組合體，多面體包括棱臺、棱柱。回轉體優選圓臺 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合強度，對與橡膠接觸的耐磨陶瓷塊的整個表面可 以進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置上若干凹槽，或 者預置上若干凹坑。以上所述凹槽的深度為0. 5mnT3. 0mm,寬度不超過5mm，相鄰兩凹槽的 距離不超過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、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100立方毫米， 凹坑橫截面的形狀為長方形、梯形、三角形、半圓形之一，其在耐磨陶瓷塊表面任意分布。所 述耐磨陶瓷塊優先選用氧化鋁陶瓷。實施例1:
(1)制備回轉體，回轉體的直徑為100mm，長度為2m，為實芯結構，材料選用Q345鋼，采用現有的車削加工方法加工回轉體。在回轉體的側面采用現有車削技術加工出凹槽，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方形，凹槽與 回轉體橫截面的夾角為0°，除去回轉體表面的雜質、污物，然后用汽油清洗表面，清洗清潔 后自然晾干10分鐘；
(2)對步驟(1)制備的回轉體表面，均勻涂上聚異氰酸酯膠粘接劑，涂兩遍，每遍涂后在 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，采用現有技術制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓臺，正圓臺的下底面直徑為10mm，上底面直徑為7mm，高度為10mm。耐磨陶瓷塊1的材質為
氧化鋁陶瓷。對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，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置 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，按照現有的橡膠生產工藝選擇生產丁苯 橡膠的原料，進行塑煉、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 回轉體放置到下模具中，再根據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，圓臺狀陶瓷塊軸線與回轉體的徑向一致，其上底 面朝外，陶瓷塊到回轉體端面5的最小距離為10mm，在回轉體軸線方向放置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。把模具推入壓力機的上下壓板間，上、下兩壓板壓緊進行熱 硫化，耐磨陶瓷塊嵌入作為包膠層的橡膠基板內，直接制成包膠輥。(5)將步驟(4)制備的包膠輥，進行表面清理即獲得包膠輥產品。實施例2
(1)制備回轉體，回轉體采用直徑為200mm、長度為lm、壁厚為20mm的鋼管，材料選用 Q235鋼，按照現有的噴砂工藝，除去回轉體表面的雜質、污物，然后用汽油清洗，清洗清潔后 風機吹干；
(2)對步驟(1)制備的回轉體表面，均勻涂上環氧樹脂膠粘接劑，涂兩遍，每遍涂后在室 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，采用現有技術制備耐磨陶瓷塊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的材質為塞隆陶瓷。對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，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置 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，按照現有的橡膠生產工藝選擇生產順丁 橡膠的原料，進行塑煉、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 回轉體放置到下模具中，再根據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體的軸線平行，耐磨陶 瓷塊到回轉體端面5的最小距離均為20mm，在回轉體軸線方向放置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。把模具推入壓力機的上下壓板間，上、下兩壓板壓緊進行熱硫化，耐磨陶瓷塊嵌入作為包膠層的橡膠基板內，直接制成包膠輥。(5)將步驟(4)制備的包膠輥，進行表面清理即獲得包膠輥產品。實施例3
(1)制備回轉體，回轉體采用直徑為400mm、長度為1500mm、壁厚為25mm的鋼管，材料選 用Q195鋼，按照現有的噴砂工藝，除去回轉體表面的雜質、污物，然后用汽油清洗，清洗清 潔后風機吹干；
(2)制備耐磨陶瓷塊，采用現有技術制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正四 棱臺，正四棱臺的下底面為邊長12mm的正方形，上底面為邊長8mm的正方形，高度為6mm。 耐磨陶瓷塊1的材質為氮化硅陶瓷；
對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，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置 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、長度為1500mm，寬度為1325mm。按照現 有的橡膠生產工藝選擇生產丁基橡膠的原料，進行塑煉、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。把模具推入壓力機的平板間，上、下兩 平板壓緊進行硫化，獲得鑲嵌有耐磨陶瓷塊的橡膠板。(4)對步驟(1)制備的回轉體表面，均勻涂上環氧樹脂膠粘接劑，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)制備的回轉體 表面，并進行表面清理，制得包膠輥產品。實施例4
(1)制備回轉體，回轉體采用直徑為400mm、長度為1500mm、壁厚為25mm的鋼管，材料選 用Q195鋼，按照現有的噴砂工藝，除去回轉體表面的雜質、污物，然后用汽油清洗，清洗清 潔后用風機吹干；
(2)制備耐磨陶瓷塊，采用現有技術制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓 臺，正圓臺的下底面直徑為12mm，上底面直徑為9mm，高度為10mm。在正圓臺的側面采用現 有技術預置上凹槽，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 的形狀為長方形，凹槽與圓臺上表面的夾角為0°，凹槽在圓臺的側面均勻分布。耐磨陶瓷 塊1的材質為氧化鋁陶瓷；
對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，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置30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、長度為1500mm，寬度為1325mm。按照現 有的橡膠生產工藝選擇生產丁腈橡膠的原料，進行塑煉、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。把模具推入壓力機的平板間，上、下兩平板壓緊進行硫化，獲得鑲嵌有耐磨陶瓷塊的 橡膠板。(4)對步驟(1)制備的回轉體表面，均勻涂上環氧樹脂膠粘接劑，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)制備的回轉體 表面，并進行表面清理，制得包膠輥產品。實施例5
采用現有技術制備耐磨陶瓷塊1，耐磨陶瓷塊1的幾何體為正圓臺，正圓臺的下底面直 徑為12mm，上底面直徑為9mm，高度為10mm。耐磨陶瓷塊采用現有技術在其側面預制上最大 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，在正圓臺的側面任意分布。其余與實施例4相同。實施例6
采用現有的機械加工方法加工回轉體，回轉體的直徑為100mm，長度為2m，為實芯結 構，材料選用Q345鋼。在回轉體的側面采用現有機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,凹坑在回轉體側面任意分布。其余與實施例1相同。實施例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、長度為 1500m，寬度為1325mm。其余與實施例3相同。
權利要求
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體，在回轉體外包覆著橡膠復合材料層，橡膠復合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復合材料制成。
2.按照權利要求1所述的一種包膠輥，其特征是，所述的回轉體的表面預制有若干凹 槽，或者預制有若干凹坑。
3.按照權利要求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5mm，相鄰兩凹槽的距離不超過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、梯形、三角 形、半圓形之一，凹槽與回轉體橫截面的夾角為0° 30°，或者凹槽與回轉體軸線的夾角 為0° 30° ；所述凹坑的深度為0.5mm 3. 0mm，體積不超過100立方毫米，凹坑橫截面 的形狀為長方形、梯形、三角形、半圓形之一，其在回轉體表面任意分布。
4.按照權利要求1所述的一種包膠輥，其特征是，橡膠復合材料層與回轉體采用粘接 劑連接，或者將橡膠復合材料層直接硫化到回轉體上。
5.按照權利要求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合 材料，它包括橡膠基板，所述橡膠基板上設有若干個盲孔，在盲孔內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體或多面 體或者旋轉體與多面體的組合體。
8.按照權利要求7所述的一種包膠輥，其特征是，所述的旋轉體為圓臺體或圓柱體或 側面帶有凹槽的圓臺體或者側面帶有凹槽的圓柱體或側面帶有凹坑的圓臺體或者側面帶 有凹坑的圓柱體；所述凹槽的深度為0. 5mm 3. Omm,寬度不超過5mm，相鄰兩槽距離不超 過10mm，凹槽橫截面的形狀為長方形、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100立方毫米，凹 坑橫截面的形狀為長方形、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)制備回轉體、耐磨陶瓷塊，根據回轉體的尺寸要求加工回轉體，并根據需要在回轉 體表面預制上若干凹槽，或者預制上若干凹坑；根據耐磨陶瓷塊的成分和尺寸要求制備耐 磨陶瓷塊，并根據需要在耐磨陶瓷塊的表面預制上若干凹槽，或者預制上若干凹坑；(2)除雜，除去回轉體、耐磨陶瓷塊表面的雜質、污物，晾干；(3)對步驟(2)制備的回轉體和耐磨陶瓷塊表面，根據需要均勻涂上粘接劑，或者不涂 粘接劑直接備用；(4)選擇生產橡膠的原料，按照現有的橡膠生產工藝進行塑煉、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，然后進行硫化制得橡膠復合 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)得到的回轉體表面，然后進 行硫化制得包膠輥；(5)對步驟(2)除雜后未涂粘結劑的回轉體，在其表面均勻涂覆粘接劑，然后將步驟 (4)制備的橡膠復合材料粘接到回轉體表面，制得包膠輥；(6)將步驟(4)或者步驟(5)制備的包膠輥，進行表面清理即獲得包膠輥產品。
10.按照權利要求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 涂的粘接劑選用環氧樹脂膠、聚氨酯膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸酯膠、無機膠或聚異氰酸酯膠， 涂粘接劑時，涂兩遍，每遍涂后在室溫下涼置10 40分鐘，粘接劑涂層總厚度為Imm IOOmm ；對制備的回轉體，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合型粘接劑，粘接劑涂層總厚度為0. Olmm 0. 5mm。
全文摘要
本發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體，在回轉體外包覆著橡膠復合材料層，橡膠復合材料層為由橡膠中鑲嵌耐磨陶瓷塊的復合材料制成。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，抗沖擊的優點，又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能優良的長處。可用于承受較大沖擊載荷的工況，克服了高耐磨性陶瓷材料不耐沖擊的弊端。
文檔編號F16C13/00GK101813123SQ20101016574
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月7日 優先權日2010年5月7日
發明者孫俊生, 孫逸群, 李夢實 申請人:山東大學