专利名称：在造纸装置中使用的结合了玄武岩纤维的平面元件的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及在造纸机中采用的平面元件。如同在这里所采用的，术语"平 面元件"趋于包括刮刀刀片、起绉刀片、刀片架中的顶板、以及薄刀片上的磨损面。
背景技术：
为了清洁或去除纸片，刮刀刀片与造纸和纸幅加工机上的辊子的表面相接触。合成的刮刀刀片由用聚合树脂固定在一起的织物衬底构成，且衬底和树脂的组 合提供了所想要的能够刮除的特性。合成的刮刀刀片通常用玻璃、棉或碳增强织物 制成，且用热塑性或热固性树脂固定在一起。不同的增强织物赋予各层片不同的性 能特性。然而实验显示，玻璃增强材料对于一些辊子表面来说可能太具侵蚀性，并 且会导致辊子损伤。而且，带有玻璃织物的刮刀刀片会以较高的摩擦阻力运行，从 而导致需要更多的能量来保持固定的辊子速度。另一方面，碳增强材料既耐久又对辊子表面较柔和(较小的摩擦阻力)，不会 侵蚀性地进行清洁，因为碳比玻璃更不易磨蚀。在寿命和清洁能力方面，玻璃和碳 增强材料都优于棉合成物。因此，需要一种刮刀刀片，该刮刀刀片可提供良好的耐久的清洁性能，还具有 较低的摩擦阻力。发明内容披露了一种在造纸机中使用的平面元件。该平面元件包括多层的合成物，这些 层中的至少一些包括树脂浸渍织物，这些树脂浸渍织物包括玄武岩纤维。在另外的 实施例中，平面元件是刮刀刀片，且玄武岩纤维是编织成的。具体实施方式
在广义上，本发明来源于以下发现当用来增强平面元件时，玄武岩纤维被证 明比碳更易磨蚀，比玻璃更耐久，并且比碳和玻璃具有更好的耐酸、耐碱和耐溶剂 性，从而导致性能的提高和更佳有效。已经发现，这种刮刀显示出与玻璃纤维刮刀 相似的刮除性能特性，但具有减小的摩擦阻力。玄武岩纤维是由惰性的固化火山岩来制成的。从其热学特性、强度和耐久性上 来说，玄武岩是早就己知的。已经有技术能将矿物生产成连续纤丝的形式，并且可 以由这些纤丝制成纤维。玄武岩纤维由于其出色的耐久性，目前已在用于公路增强 和土壤加固的土工织物和土工网中得到应用。玄武岩纤维比其它矿物和玻璃纤维更 加坚固和稳定(比电工级玻璃(E玻璃)的抗拉强度和模量高15% - 20%),并且韧性远远超过钢纤维。这种坚韧且耐久的纤维还具有良好的耐酸、耐碱、耐湿和耐溶剂性，熔点为1350°C。玄武岩纤维对环境友好且没有危害，具有较高的耐热性 和较低的吸水性。根据本发明的一个实施例，对由玄武岩纤维织成的织物进行上胶以用于与环氧 树脂相容。然后用环氧树脂涂敷上胶的织物，并且使用树脂浸渍/预浸渍工艺来对 上胶的织物进行B阶段处理。因此，树脂在织物上并不完全硬化它是干的且无粘性的，但没有完全反应，并且在暴露于升高的温度时会流动且反应/交联。假如 采用预浸渍工艺，则增强织物要在层压之前预先涂敷树脂。然后将几层涂敷树脂的 织物层压在一起，使用足够的热和压力来使树脂硬化并使层片压实。通过熟悉该领 域的技术人员所熟知的传统技术，将所得到的层片机加工成平面元件，例如刮刀刀 片。实例1选择来自比利时韦弗尔海姆(Wevelgem)市的马袓里尔集团的贝塞特斯公司 (Basaltex division of Group Masureel)的BSL220型织物，以将其结合入合成的刮 刀刀片中。这种织物是由100% BCF (玄武岩连续纤丝)纤维制成的，该BCF纤 维织成220gsm的平织结构，且在经线中是每厘米10线，在纬线中是每厘米9.6线。用氨基硅烷(P8)对BSL200织物上胶，以与环氧树脂相容。然后，用环氧型 树脂、由英国剑桥(Cambridge)市登斯福特(Duxford)的泛达有限公司(Vantico Ltd.)供应的双酚A环氧树脂涂敷上胶的织物，并且使用树脂浸渍/预浸渍工艺来 对上胶的织物进行B阶段处理。然后，将十层树脂浸渍的织物层压在一起以形成刮刀刀片，该刮刀刀片的厚度为1.66mm，且玻璃态转化温度是160°C。 实例2如实例1中所述的那样生产刮刀刀片，唯一的区别在于使用从泛达有限公司 获得的环氧酚醛树脂作为结合树脂，因此对于所得到的刮刀刀片产生180°C的玻 璃态转化温度。在各实施例中，刮刀刀片可具有约120°C和约350°C之间的玻璃 态转化温度，并且较佳地在约160。C和约180。C之间。在另外的实施例中，刮刀 刀片可具有约0.8 mm到约3.0 mm之间的厚度，且较佳地从约1.0mm到约2.0mm。在实验室试验中，实例1和2的玄武岩织物增强聚合物显示出相似的耐机械磨 损性/耐磨蚀性，当与用作刮刀刀片的相当的玻璃刀片作比较时通常摩擦阻力要小 15%，该刮刀刀片在干的钢辊子上运行，以1000米/分或668转/分的速度转动，在 0.178kg/cm (lpli)的负载下设为25。的角度。因此，本发明的玄武岩增强层片尤其适于在现代的高速造纸机中使用，因为它 们能够工作，且具有与玻璃相当物相似的清洁性能和寿命，但具有减小的摩擦阻力。 因此，这种层片能够用较少的能耗使造纸机以恒定速度运行、或用相同的能耗使造 纸机以较快速度运行，并且还对辊子表面较少造成损伤，因为这种纤维不像玻璃纤 维那样有磨蚀性。在本发明的某些实施例中使用的玄武岩纤维与用其它矿物和玻璃纤维增强的 相比更加坚固和稳定(比低氧化钠含量的E玻璃的抗拉强度和模量高15% - 20%)， 并且韧性远远超过钢纤维。这种坚韧且耐久的纤维还具有良好的耐酸、耐碱、耐湿 和耐溶剂性。玄武岩纤维对环境友好且没有危害，具有较高的耐热性和较低的吸水 性。因此，玄武岩纤维具有用于生产改进的纤维增强刮刀刀片的理想特性。作为本发明的另一实施例，织物增强的合成平面元件可以用玄武岩纤维层和玻璃层的不同组合来生产，以开发组合了玄武岩和玻璃增强材料的协合效应。作为本发明的另一实施例，织物增强的合成平面元件可以用玄武岩纤维层和碳纤维层的不同组合来生产，以开发组合了玄武岩和碳增强材料的协合效应。本发明的另一实施例是将玄武岩、玻璃和碳组合在一起，以开发组合了所有三种增强材料的协合效应。玄武岩纤维还可获得成编织纤维、非编织纤维、单向纤维、双向纤维、三向纤维和多轴向纤维、针织垫毡以及成为切短的纤维，每种都可用在根据本发明的各实施例中。通过单独地或组合地使用玄武岩纤维结构的这些不同定向，可以作出另外的实施例，以生产增强的合成平面元件。例如，来自俄罗斯莫斯科的Kamenny Vek先进玄武岩纤维在从100gsm到 3000gsm的重量范围内使用多个轴线(0°、 90°、 +45°和-45°)、以及从+20°至lJ+90。 和从-20°到-卯°的定向来生产织物。这些织物可以用切短的玄武岩纤维组合起来， 且可用作在玄武岩纤维增强合成平面元件中的面毡。以上实例2的刮刀(涂敷有环氧酚醛树脂的编织玄武岩平纹织物)的磨损试验 在1米宽的干的冷硬铸铁辊子上运行，以1000米/分或668转/分的速度转动，在 0.178kg/cm (lpli)的负载下设为25。的角度，且1000米/分时的表面粗糙度为3Ra， 该试验显示出，与传统的10层玻璃刮刀刀片(在100小时内每小时损失1.17g)相 比，玄武岩刮刀刀片在100小时内每小时只损失0.66g。因此，玄武岩纤维刮刀刀 片显示出在100小时试验内的磨损率减小44%。与传统的IO层玻璃增强刮刀刀片 所要求的20安培电流和传统的碳增强刮刀刀片所要求的14.4安培电流相比，辊子 上的刀片阻力引起辊子要求17安培电流以保持1000米/分的速度。因此，玄武岩 增强刮刀刀片显示出比传统的玻璃增强刮刀刀片阻力小15%，而比传统的碳增强 刮刀刀片阻力大18%。因此，以上的玄武岩增强刮刀刀片将比碳刮刀刀片更具侵 蚀性且更好清洁，但比玻璃增强刮刀刀片对辊子更加柔和。因此，玄武岩刮刀刀片 形成为比传统的玻璃或碳刮刀刀片更加通用的刮刀刀片。玄武岩纤维显示出比E 玻璃(ASTMD2343)的抗拉强度增大15% - 20%，且拉伸模量增大15% - 20%。 玄武岩纤维还显示出比E玻璃纤维更好的耐化学性。玄武岩纤维的特殊晶体结构有利于在浸渍过程中纤维与树脂的良好润湿，这因 此改进了层间粘合，并且意味着，刮刀刀片比E玻璃型刀片更加耐(用来冲洗辊 子的)酸和碱。因此，玄武岩刮刀刀片更能够承受在应用过程中经历的侵蚀条件， 并且因此更适用于刮刀刀片结构。玄武岩纤维还具有非常低的吸水性，这意味着，玄武岩刮刀刀片将在应用过程 中不吸收水，这使得玄武岩刮刀刀片不会扭曲或分层。熟悉本领域的技术人员会意识到，可以在不脱离本发明的精神实质和范围的前 提下对以上所披露的实施例作出各种修改和变型。
权利要求
1.一种在造纸机中使用的平面元件，所述平面元件包括多层的合成物，所述多个层中的至少一些层包括树脂浸渍的织物，所述树脂浸渍的织物包括玄武岩纤维。
2. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述合成物包括层压在一起的多层树脂浸渍的编织玄武岩纤维。
3. 如权利要求2所述的平面元件，其特征在于，每层中的所述玄武岩纤维 由连续纤丝形成。
4. 如权利要求3所述的平面元件，其特征在于，所述多层玄武岩纤维中的 每层具有一定向轴线，并且相邻层具有不平行的定向轴线。
5. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述合成物包括至少一层， 该层包括切短的玄武岩纤维。
6. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述合成物包括至少一层， 该层包括由玻璃纤维制成的树脂浸渍织物。
7. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述合成物包括至少一层， 该层包括由碳纤维制成的树脂浸渍织物。
8. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，包括带有工作刃的刮刀刀 片，所述工作刃构造成施加至辊子表面，所述工作刃包括涂敷树脂的玄武岩纤维。
9. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述平面元件在用作刮刀 刀片的过程中在固定时间段内与包括代替玄武岩纤维的玻璃纤维的相当平面合成 物相比形成较少的磨损。
10. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述平面元件在用作刮刀 刀片的过程中在固定时间段内与包括代替玄武岩纤维的玻璃纤维的相当平面合成 物相比需要较少的能量。
11. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述平面元件具有约120° 到350° C之间的玻璃态转化温度。
12. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述平面元件具有约160° 到180° C之间的玻璃态转化温度。
13. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述平面元件具有约0.80mm到约3.50mm之间的厚度。
14. 如权利要求1所述的平面元件，其特征在于，所述平面元件具有约1.0mm 到约2.00mm之间的厚度。
15. —种形成在造纸机中使用的刮刀刀片的方法，所述方法包括以下步骤 用树脂浸渍包括玄武岩纤维的多个织物； 将所述树脂浸渍的织物层压在一起以形成刮刀刀片；以及 将所述刮刀刀片安装支承结构上以用于造纸。
16. 如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤在 将所述树脂浸渍的织物层压在一起的所述步骤之前，将所述织物定向成每个织物的定向轴线不平行于相邻织物的定向轴线。
全文摘要
披露了一种在造纸机中使用的平面元件。该平面元件包括多层的合成物，这些层中的至少一些包括树脂浸渍织物，这些树脂浸渍织物包括玄武岩纤维。
文档编号D21G3/00GK101263261SQ200680033077
公开日2008年9月10日 申请日期2006年9月5日 优先权日2005年9月8日
发明者J·罗泽哈姆, J·詹姆斯, M·德拉伯 申请人:卡当特网络系统股份有限公司