一种包胶辊及其制备方法

专利名称：一种包胶辊及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种包胶辊及其制备方法。
背景技术：
在冶金、电力、矿山、印刷、纺织、印染、化工等行业，包胶辊作为张力辊、转向辊、挤 干辊、支撑辊、输送辊等被广泛应用。包胶辊也称为橡胶包覆辊轴，用金属材料制作圆柱形 的回转体，然后在圆柱形回转体的表面包覆一层橡胶材料。目前使用的圆柱形回转体多为 无缝钢管制造，部分小型的包胶辊的回转体也采用实心轴结构。包胶层采用耐磨橡胶制作， 包胶层结构可分为双层或单层，一般双层包胶内层较硬，硬度在100邵尔A左右，外层较软 在85邵尔A左右，内层一般为5mnT6mm，外层不超过20mm。单层包胶一般不超过25mm厚， 硬度在85 95邵尔A左右。江苏冶金杂志，2001年第六期论文“冷轧带钢机组中橡胶包覆 辊轴的应用”介绍了包胶辊的结构及其应用，其中介绍的包胶辊的包胶是单一的橡胶材料， 不是采用的复合材料。这种包胶层具有橡胶的弹性形变大，弹性模量极小，泊松比大，形变 时体积几乎不变的优点，但其耐磨性能远不如耐磨合金、陶瓷等材料。理化检验-物理分册 杂志，2008年第44卷第10期论文“包胶辊开裂原因分析”的论文，介绍的包胶辊的包胶亦 是单一的橡胶材料，不是采用的复合材料。经文献检索，目前尚没有采用橡胶复合材料制造 包胶辊包胶的报道。陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等优点，陶瓷材料的 上述性能远远优于橡胶等高分子材料。但是，脆性是陶瓷材料的一个致命弱点。因此，陶瓷 材料只适于冲击载荷不大的工况。如中国实用新型专利ZL03207616.9 “焊接式耐磨陶瓷 片”，其陶瓷片由氧化铝粉经高温烧制工艺制作，在陶瓷片的中部设有广2个圆锥形焊接孔， 采用塞焊工艺连接到耐磨构件上，若干块连接形成整体。该专利解决了将陶瓷片采用粘接 剂粘贴于磨损部位，使用中容易脱落的问题。由橡胶和陶瓷制成复合材料作为包胶辊的包胶层材料，充分利用了橡胶弹性变形 大，可吸收冲击载荷能量，减缓物料冲击的作用，而且陶瓷的高耐磨性将大大延长包胶层的 使用寿命。

发明内容
基于橡胶材料韧性、塑性好，比重小，变形能力强，能够吸收大冲击动量的优点，以 及陶瓷材料脆性大，抗冲击性能差，但其具有高抗磨的特点。本发明提供了一种包胶辊及其 制备方法，该包胶辊的包胶层采用了橡胶中镶嵌陶瓷块的复合橡胶材料，充分利用两种材 料各自的优点，既具有高抗磨、抗强冲击，又能通过变形吸收大冲击动量的优点。本发明采用如下技术方案
一种包胶辊，它包括用金属材料制作的圆柱形的回转体，在回转体外包覆着橡胶复合 材料层，橡胶复合材料层为由橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合材料制成，橡胶复合材料层与 回转体采用粘接剂连接，或者将橡胶复合材料层直接硫化到回转体上。
所述的回转体的直径、长度根据需要任意确定，圆柱体采用空芯结构或者采用实 芯结构。回转体由金属材料制成，优选钢铁材料。为了提高回转体与橡胶复合材料的结合强 度，对回转体的表面可以进行如下处理保持回转体原表面形状，或者在回转体的表面预制 上若干凹槽，或者预制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度为0. 5mnT5. 0mm,宽度不超过5mm， 相邻两凹槽的距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，凹 槽与回转体横截面的夹角为0° ^30°，或者凹槽与回转体轴线的夹角为0° ^30°。以上 所述凹坑的深度为0. 5mnT3. 0mm,体积不超过100立方毫米，凹坑横截面的形状为长方形、 梯形、三角形、半圆形之一，其在回转体表面任意分布。
所述橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合材料，它包括橡胶基板，所述橡胶基板上设有 若干个盲孔，在盲孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷块，橡胶基板与耐磨陶瓷块采 用紧配合或者粘接连接。橡胶基板的厚度为5mnT25mm，盲孔深度小于橡胶基板厚度，盲孔 的横截面为圆形或多边形或其他规则形状，横截面面积不小于4平方毫米，相邻盲孔边缘 之间的最小距离不小于3. 0mm。橡胶基板选用天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯 丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶中的一种或多种。所述橡胶基板优选丁苯橡胶或 顺丁橡胶或丁腈橡胶。橡胶基板的长度和宽度根据回转体的表面尺寸确定。所述耐磨陶瓷 块为氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一种所 制成。耐磨陶瓷块为旋转体或者多面体或者旋转体与多面体的组合体，旋转体包括圆台、 圆柱、球体、半球体以及上述旋转体的组合体，多面体包括棱台、棱柱。回转体优选圆台或 圆柱。耐磨陶瓷块的高度为2mnT20mm，与盲孔深度匹配，耐磨陶瓷块的体积不小于8立方 毫米。为了提高耐磨陶瓷块与橡胶的结合强度，对与橡胶接触的耐磨陶瓷块的整个表面可 以进行如下处理保持原几何体的表面形状，或者在耐磨陶瓷块表面上预制上若干凹槽，或 者预制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度为0. 5mnT3. 0mm,宽度不超过5mm，相邻两凹槽的 距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，凹槽与耐磨陶瓷 块横截面的夹角为0° ^30°。以上所述凹坑的深度为0.5mnT3. 0mm，体积不超过100立方 毫米，凹坑横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，其在耐磨陶瓷块表面任意分 布。所述耐磨陶瓷块优先选用氧化铝陶瓷。包胶辊的制备方法，它的步骤为
(1)制备回转体、耐磨陶瓷块，根据回转体的尺寸要求，采用现有的机械加工方法加工 回转体，并根据需要采用现有技术，在回转体表面预制上若干凹槽，或者预制上若干凹坑； 根据耐磨陶瓷块的成分和尺寸要求，采用已有技术制备耐磨陶瓷块，并根据需要可在耐磨 陶瓷块的表面预制上若干凹槽，或者预制上若干凹坑；
(2)除杂，按照现有的喷砂工艺或者酸洗工艺或者机械加工方法，除去回转体表面的 杂质、污物，然后用化学清洗剂清洗表面，化学清洗剂优选汽油，清洗清洁后自然晾干1(Γ30 分钟，或用风机吹干；对制备的耐磨陶瓷块用超声波清洗5 30分钟，然后再用去离子水清 洗并烘干，或者将耐磨陶瓷块用化学清洗剂清洗表面，清洗清洁后自然晾干1(Γ30分钟，或 用风机吹干，化学清洗剂优选汽油；
(3)对步骤(2)制备的回转体和耐磨陶瓷块表面，根据需要均勻涂上粘接剂，或者不涂 粘接剂直接使用；
耐磨陶瓷块表面涂的粘接剂选用环氧树脂胶、聚氨酯胶、酚醛树脂胶、丙烯酸酯胶、无机胶或聚异氰酸酯胶等，涂粘接剂时，涂两遍，每遍涂后在室温下凉置1(Γ40分钟，粘接剂涂层总厚度为ImnTlOOmm ；对制备的回转体，在其表面均勻涂覆树脂型粘接剂，或者橡胶型 粘接剂，或者由树脂型粘接剂、橡胶型粘接剂配成的复合型粘接剂，粘接剂涂层总厚度为 0. 0 lmnTO· 5mm ；
(4)选择生产橡胶的原料，按照现有的橡胶生产工艺进行塑炼、混炼、压延后获得半成 品原料，即胶料，将步骤(3)得到的耐磨陶瓷块放置到胶料中，然后采用现有的室温硫化工 艺或者热硫化工艺进行硫化制得橡胶复合材料；或者步骤(3)得到的耐磨陶瓷块和胶料放 置到步骤(3)得到的回转体表面，然后采用现有的室温硫化工艺或者热硫化工艺进行硫化 制得包胶辊；
(5)对步骤(2)除杂后未涂粘结剂的回转体，在其表面均勻涂覆树脂型粘接剂，或者橡 胶型粘接剂，或者由树脂型粘接剂、橡胶型粘接剂配成的复合型粘接剂，粘接剂涂层总厚度 为0. OlmnTO. 5mm，然后将步骤(4)制备的橡胶复合材料粘接到回转体表面，制得包胶辊；
(6)将步骤(4)或者步骤(5)制备的包胶辊，进行表面清理即获得包胶辊产品。上述步骤(4)所述的硫化，优选热硫化法，热硫化工艺在压力机上完成，使用模具 定型，模具有上模具和下模具，先把半成品胶料放入下模具中，然后将步骤(3)得到的耐磨 陶瓷块，放置到胶料上表面的预定位置，盖上上模具，把模具推入压力机的平板间，上、下两 平板压紧进行硫化，获得镶嵌有耐磨陶瓷块的橡胶板；或者，先把步骤(2)涂有粘接剂的回 转体放置到下模具中，再把半成品胶料放入下模具中，然后将步骤(3)得到的耐磨陶瓷块放 置到胶料表面的预定位置，盖上上模具，把模具推入压力机的上下压板间，上、下两压板压 紧进行硫化，直接制成包胶辊。本发明提供了一种包胶辊及其制备方法，该包胶辊的包胶层采用了橡胶中镶嵌陶 瓷块的复合橡胶材料，其应用和实施具有如下明显效果
(1)橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的包胶辊包胶层，既有橡胶材料韧塑性好，抗冲击的优点， 又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能优良的长处。可用于承受较大冲击载荷的工况，克服了高耐 磨性陶瓷材料不耐冲击的弊端；
(2)采用特殊结构设计的耐磨陶瓷块，在硫化过程中实现陶瓷与橡胶的粘接，两者的结 合强度高，使用时不容易脱落；
(3)本发明将镶嵌耐磨陶瓷块的橡胶板用于包胶辊包胶层，可以采用粘接剂粘接到包 胶辊的回转体上，适于现场快速修复磨损失效的包胶辊；
(4)本发明包胶辊的包胶层镶嵌有耐磨陶瓷块，具有良好的抗磨料磨损能力，特别适合 强颗粒磨损工况下物料的输送。


图1为包胶层橡胶中镶嵌圆台状耐磨陶瓷块的包胶辊表面，其中圆台状陶瓷块轴 线垂直于回转体轴线。图2为包胶层橡胶中镶嵌圆台状耐磨陶瓷块的包胶辊局部剖视图，其中圆台状陶 瓷块轴线垂直于回转体轴线。图3为包胶层橡胶中镶嵌圆柱状耐磨陶瓷块的包胶辊局部剖视图，其中圆柱状陶 瓷块轴线平行于回转体轴线。
图4为包胶层橡胶中镶嵌圆柱状耐磨陶瓷块的包胶辊局部剖视图，其中圆柱状陶瓷块轴线平行于回转体轴线。其中1耐磨陶瓷块，2橡胶基板，3包胶辊轴，4回转体(其中图1、图2为实芯回转 体，图3、图4为空芯回转体)，5回转体端面，7空芯回转体包胶辊轴的轮辐。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。图1、图2中，一种包胶辊，它包括用金属材料制作的圆柱形的回转体4，在回转体 4外包覆着橡胶复合材料层，橡胶复合材料层为由橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合材料制成， 橡胶复合材料层与回转体4采用粘接剂连接，或者将橡胶复合材料层直接硫化到回转体4 上。所述的回转体4的直径、长度根据需要任意确定，圆柱体采用空芯结构或者采用 实芯结构。回转体4由金属材料制成，优选钢铁材料。为了提高回转体与橡胶复合材料的结 合强度，对回转体的表面可以进行如下处理保持回转体原表面形状，或者在回转体的表面 预制上若干凹槽，或者预制上若干凹坑。以上所述凹槽的深度为0. 5mnT5. 0mm,宽度不超过 5mm，相邻两凹槽的距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之 一，凹槽与回转体横截面的夹角为0° ^30°，或者凹槽与回转体轴线的夹角为0° ^30°。 以上所述凹坑的深度为0. 5mnT3. 0mm,体积不超过100立方毫米，凹坑横截面的形状为长方 形、梯形、三角形、半圆形之一，其在回转体表面任意分布。所述橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合材料，它包括橡胶基板2，所述橡胶基板2上设 有若干个盲孔，在盲孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹配的耐磨陶瓷块1，橡胶基板2与耐磨陶瓷 块1采用紧配合或者粘接连接。橡胶基板的厚度为5mnT25mm，盲孔深度小于橡胶基板厚度， 盲孔的横截面为圆形或多边形或其他规则形状，横截面面积不小于4平方毫米，相邻盲孔 边缘之间的最小距离不小于3. 0mm。橡胶基板选用天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡 胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶中的一种或多种。所述橡胶基板优选丁苯橡 胶或顺丁橡胶或丁腈橡胶。橡胶基板的长度和宽度根据回转体的表面尺寸确定。所述耐磨 陶瓷块为氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的一 种所制成。耐磨陶瓷块为旋转体或者多面体或者旋转体与多面体的组合体，旋转体包括圆 台、圆柱、球体、半球体以及上述旋转体的组合体，多面体包括棱台、棱柱。回转体优选圆台 或圆柱。耐磨陶瓷块的高度为2mnT20mm，与盲孔深度匹配，耐磨陶瓷块的体积不小于8立方 毫米。为了提高耐磨陶瓷块与橡胶的结合强度，对与橡胶接触的耐磨陶瓷块的整个表面可 以进行如下处理保持原几何体的表面形状，或者在耐磨陶瓷块表面上预置上若干凹槽，或 者预置上若干凹坑。以上所述凹槽的深度为0. 5mnT3. 0mm,宽度不超过5mm，相邻两凹槽的 距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，凹槽与陶瓷块横 截面的夹角为0° ^30°。以上所述凹坑的深度为0.5mnT3. 0mm，体积不超过100立方毫米， 凹坑横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，其在耐磨陶瓷块表面任意分布。所 述耐磨陶瓷块优先选用氧化铝陶瓷。实施例1:
(1)制备回转体，回转体的直径为100mm，长度为2m，为实芯结构，材料选用Q345钢，采用现有的车削加工方法加工回转体。在回转体的侧面采用现有车削技术加工出凹槽，凹槽 的深度为1. Omm,宽度为4mm，相邻两凹槽距离为8mm，凹槽横截面的形状为长方形，凹槽与 回转体横截面的夹角为0°，除去回转体表面的杂质、污物，然后用汽油清洗表面，清洗清洁 后自然晾干10分钟；
(2)对步骤(1)制备的回转体表面，均勻涂上聚异氰酸酯胶粘接剂，涂两遍，每遍涂后在 室温下凉置25分钟，粘接剂涂层总厚度为50mm ；
(3)制备耐磨陶瓷块，采用现有技术制备耐磨陶瓷块1，耐磨陶瓷块1的几何体为正圆台，正圆台的下底面直径为10mm，上底面直径为7mm，高度为10mm。耐磨陶瓷块1的材质为
氧化铝陶瓷。对制备的耐磨陶瓷块用超声波清洗10分钟，然后再用去离子水清洗并烘干，在陶 瓷块与橡胶接触的表面上，均勻涂上聚异氰酸酯胶粘接剂，涂两遍，每遍涂后在室温下凉置 20分钟，粘接剂涂层总厚度为20mm ；
(4)选择丁苯橡胶为基板，基板的厚度为20mm，按照现有的橡胶生产工艺选择生产丁苯 橡胶的原料，进行塑炼、混炼、压延后获得半成品原料，即胶料。先把步骤(2)涂有粘接剂的 回转体放置到下模具中，再根据橡胶基板的厚度把半成品胶料放入下模具中，然后将步骤 (3)得到的耐磨陶瓷块，放置到胶料表面，圆台状陶瓷块轴线与回转体的径向一致，其上底 面朝外，陶瓷块到回转体端面5的最小距离为10mm，在回转体轴线方向放置99排耐磨陶瓷 块，在圆周方向放置14排耐磨陶瓷块，共放置99 X 14块耐磨陶瓷块，上述两个方向的耐磨 陶瓷块均勻排布，盖上上模具。把模具推入压力机的上下压板间，上、下两压板压紧进行热 硫化，耐磨陶瓷块嵌入作为包胶层的橡胶基板内，直接制成包胶辊。(5)将步骤(4)制备的包胶辊，进行表面清理即获得包胶辊产品。实施例2
(1)制备回转体，回转体采用直径为200mm、长度为lm、壁厚为20mm的钢管，材料选用 Q235钢，按照现有的喷砂工艺，除去回转体表面的杂质、污物，然后用汽油清洗，清洗清洁后 风机吹干；
(2)对步骤(1)制备的回转体表面，均勻涂上环氧树脂胶粘接剂，涂两遍，每遍涂后在室 温下凉置20分钟，粘接剂涂层总厚度为30mm ；
(3)制备耐磨陶瓷块，采用现有技术制备耐磨陶瓷块1，耐磨陶瓷块1的几何体为圆柱， 圆柱的直径10mm，高度为140mm。耐磨陶瓷块1的材质为塞隆陶瓷。对制备的耐磨陶瓷块用超声波清洗12分钟，然后再用去离子水清洗并烘干，在与 橡胶接触的陶瓷块表面上，均勻涂上聚异氰酸酯胶粘接剂，涂两遍，每遍涂后在室温下凉置 30分钟，粘接剂涂层总厚度为30mm ；
(4)选择顺丁橡胶为基板，基板的厚度为25mm，按照现有的橡胶生产工艺选择生产顺丁 橡胶的原料，进行塑炼、混炼、压延后获得半成品原料，即胶料。先把步骤(2)涂有粘接剂的 回转体放置到下模具中，再根据橡胶基板的厚度把半成品胶料放入下模具中，然后将步骤 (3)得到的耐磨陶瓷块，放置到胶料表面，圆柱状陶瓷块轴线与回转体的轴线平行，耐磨陶 瓷块到回转体端面5的最小距离均为20mm，在回转体轴线方向放置6排耐磨陶瓷块，在圆周 方向放置15排耐磨陶瓷块，共放置6X15块耐磨陶瓷块，上述两个方向的耐磨陶瓷块均勻 排布，盖上上模具。把模具推入压力机的上下压板间，上、下两压板压紧进行热硫化，耐磨陶瓷块嵌入作为包胶层的橡胶基板内，直接制成包胶辊。(5)将步骤(4)制备的包胶辊，进行表面清理即获得包胶辊产品。实施例3
(1)制备回转体，回转体采用直径为400mm、长度为1500mm、壁厚为25mm的钢管，材料选 用Q195钢，按照现有的喷砂工艺，除去回转体表面的杂质、污物，然后用汽油清洗，清洗清 洁后风机吹干；
(2)制备耐磨陶瓷块，采用现有技术制备耐磨陶瓷块1，耐磨陶瓷块1的几何体为正四 棱台，正四棱台的下底面为边长12mm的正方形，上底面为边长8mm的正方形，高度为6mm。 耐磨陶瓷块1的材质为氮化硅陶瓷；
对制备的耐磨陶瓷块用超声波清洗30分钟，然后再用去离子水清洗并烘干，在耐磨陶 瓷块与橡胶接触的表面上，均勻涂上聚异氰酸酯胶粘接剂，涂两遍，每遍涂后在室温下凉置 30分钟，粘接剂涂层总厚度为40mm ；
(3)选择丁基橡胶为基板，基板的厚度为22mm、长度为1500mm，宽度为1325mm。按照现 有的橡胶生产工艺选择生产丁基橡胶的原料，进行塑炼、混炼、压延后获得半成品原料，即 胶料。先把半成品胶料放入下模具中，然后将步骤(2)得到的耐磨陶瓷块，放置到胶料上表 面，正四棱台状陶瓷块轴线与胶料上表面垂直，上底面朝上，上底面正方形的两边分别平行 于基板的边缘，耐磨陶瓷块到橡胶基板边缘的最小距离均为30mm，在长度1500mm方向放置 84排耐磨陶瓷块，在宽度1325mm方向放置74排耐磨陶瓷块，共放置84X 74块耐磨陶瓷块， 上述两个方向的耐磨陶瓷块均勻排布，盖上上模具。把模具推入压力机的平板间，上、下两 平板压紧进行硫化，获得镶嵌有耐磨陶瓷块的橡胶板。(4)对步骤(1)制备的回转体表面，均勻涂上环氧树脂胶粘接剂，粘接剂涂层总厚 度为0. 2mmο(5)将步骤(3)制备的镶嵌有耐磨陶瓷块的橡胶板粘接到步骤(4)制备的回转体 表面，并进行表面清理，制得包胶辊产品。实施例4
(1)制备回转体，回转体采用直径为400mm、长度为1500mm、壁厚为25mm的钢管，材料选 用Q195钢，按照现有的喷砂工艺，除去回转体表面的杂质、污物，然后用汽油清洗，清洗清 洁后用风机吹干；
(2)制备耐磨陶瓷块，采用现有技术制备耐磨陶瓷块1，耐磨陶瓷块1的几何体为正圆 台，正圆台的下底面直径为12mm，上底面直径为9mm，高度为10mm。在正圆台的侧面采用现 有技术预置上凹槽，凹槽的深度为1. Omm,宽度为4mm，相邻两凹槽距离为8mm，凹槽横截面 的形状为长方形，凹槽与圆台上表面的夹角为0°，凹槽在圆台的侧面均勻分布。耐磨陶瓷 块1的材质为氧化铝陶瓷；
对制备的耐磨陶瓷块用超声波清洗15分钟，然后再用去离子水清洗并烘干；在与橡胶 接触的陶瓷块表面上均勻涂上酚醛树脂胶，涂两遍，每遍涂后在室温下凉置30分钟，粘接 剂涂层厚度30mm ；
(3)选择丁腈橡胶为基板，基板的厚度为25mm、长度为1500mm，宽度为1325mm。按照现 有的橡胶生产工艺选择生产丁腈橡胶的原料，进行塑炼、混炼、压延后获得半成品原料，即 胶料。先把半成品胶料放入下模具中，然后将步骤(2)得到的耐磨陶瓷块，放置到胶料上表面，正圆台状陶瓷块轴线与胶料上表面垂直，上底面朝上，耐磨陶瓷块到橡胶基板边缘的最小距离均为30mm，在长度1500mm方向放置84排耐磨陶瓷块，在宽度1325mm方向放置74排 耐磨陶瓷块，共放置84X74块耐磨陶瓷块，上述两个方向的耐磨陶瓷块均勻排布，盖上上 模具。把模具推入压力机的平板间，上、下两平板压紧进行硫化，获得镶嵌有耐磨陶瓷块的 橡胶板。(4)对步骤(1)制备的回转体表面，均勻涂上环氧树脂胶粘接剂，粘接剂涂层总厚 度为 0. 25mm。(5)将步骤(3)制备的镶嵌有耐磨陶瓷块的橡胶板粘接到步骤(4)制备的回转体 表面，并进行表面清理，制得包胶辊产品。实施例5
采用现有技术制备耐磨陶瓷块1，耐磨陶瓷块1的几何体为正圆台，正圆台的下底面直 径为12mm，上底面直径为9mm，高度为10mm。耐磨陶瓷块采用现有技术在其侧面预制上最大 深度为1.5mm的凹坑，凹坑横截面形状为半圆形，半圆的直径为3. 0mm，相邻半圆圆心之间 的最小距离和最大距离分别为6. OmmUO. 0mm，在正圆台的侧面任意分布。其余与实施例4相同。实施例6
采用现有的机械加工方法加工回转体，回转体的直径为100mm，长度为2m，为实芯结 构，材料选用Q345钢。在回转体的侧面采用现有机械加工方法加工出凹坑，凹坑最大深度 为2. 0mm，凹坑横截面形状为半圆形，半圆的直径为4. 0mm，相邻半圆圆心之间的最小距离 和最大距离分别为7. OmmUl. Omm,凹坑在回转体侧面任意分布。其余与实施例1相同。实施例7
选用天然橡胶和氯丁橡胶各占50%的混炼胶为基板，基板的厚度为22mm、长度为 1500m，宽度为1325mm。其余与实施例3相同。
权利要求
一种包胶辊，其特征是，它包括用金属材料制作的圆柱形的回转体，在回转体外包覆着橡胶复合材料层，橡胶复合材料层为由橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合材料制成。
2.按照权利要求1所述的一种包胶辊，其特征是，所述的回转体的表面预制有若干凹 槽，或者预制有若干凹坑。
3.按照权利要求2所述的一种包胶辊，其特征是，所述凹槽的深度为0.5mm 5. Omm, 宽度不超过5mm，相邻两凹槽的距离不超过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角 形、半圆形之一，凹槽与回转体横截面的夹角为0° 30°，或者凹槽与回转体轴线的夹角 为0° 30° ；所述凹坑的深度为0.5mm 3. 0mm，体积不超过100立方毫米，凹坑横截面 的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一，其在回转体表面任意分布。
4.按照权利要求1所述的一种包胶辊，其特征是，橡胶复合材料层与回转体采用粘接 剂连接，或者将橡胶复合材料层直接硫化到回转体上。
5.按照权利要求1所述的一种包胶辊，其特征是，所述橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合 材料，它包括橡胶基板，所述橡胶基板上设有若干个盲孔，在盲孔内镶嵌有与盲孔尺寸相匹 配的耐磨陶瓷块，橡胶基板与耐磨陶瓷块采用紧配合或者粘接连接。
6.按照权利要求5所述的一种包胶辊，其特征是，橡胶基板选用天然橡胶、丁苯橡胶、 顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶、聚氨酯橡胶中的一种或多种；所述耐 磨陶瓷块为由氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中 的一种所制成。
7.按照权利要求5所述的一种包胶辊，其特征是，所述的耐磨陶瓷块为旋转体或多面 体或者旋转体与多面体的组合体。
8.按照权利要求7所述的一种包胶辊，其特征是，所述的旋转体为圆台体或圆柱体或 侧面带有凹槽的圆台体或者侧面带有凹槽的圆柱体或侧面带有凹坑的圆台体或者侧面带 有凹坑的圆柱体；所述凹槽的深度为0. 5mm 3. Omm,宽度不超过5mm，相邻两槽距离不超 过10mm，凹槽横截面的形状为长方形、梯形、三角形或半圆形之一，凹槽与耐磨陶瓷块工作 面的夹角为0° 30° ；所述凹坑的深度为0.5mm 3. 0mm，体积不超过100立方毫米，凹 坑横截面的形状为长方形、梯形、三角形、半圆形之一。
9.一种包胶辊的制备方法，其特征是，包括如下步骤(1)制备回转体、耐磨陶瓷块，根据回转体的尺寸要求加工回转体，并根据需要在回转 体表面预制上若干凹槽，或者预制上若干凹坑；根据耐磨陶瓷块的成分和尺寸要求制备耐 磨陶瓷块，并根据需要在耐磨陶瓷块的表面预制上若干凹槽，或者预制上若干凹坑；(2)除杂，除去回转体、耐磨陶瓷块表面的杂质、污物，晾干；(3)对步骤(2)制备的回转体和耐磨陶瓷块表面，根据需要均勻涂上粘接剂，或者不涂 粘接剂直接备用；(4)选择生产橡胶的原料，按照现有的橡胶生产工艺进行塑炼、混炼、压延后获得半成 品原料，即胶料，将步骤(3)得到的耐磨陶瓷块放置到胶料中，然后进行硫化制得橡胶复合 材料；或者将步骤(3)得到的耐磨陶瓷块和胶料放置到步骤(3)得到的回转体表面，然后进 行硫化制得包胶辊；(5)对步骤(2)除杂后未涂粘结剂的回转体，在其表面均勻涂覆粘接剂，然后将步骤 (4)制备的橡胶复合材料粘接到回转体表面，制得包胶辊；(6)将步骤(4)或者步骤(5)制备的包胶辊，进行表面清理即获得包胶辊产品。
10.按照权利要求9所述的包胶辊的制备方法，其特征是，步骤(3)在耐磨陶瓷块表面 涂的粘接剂选用环氧树脂胶、聚氨酯胶、酚醛树脂胶、丙烯酸酯胶、无机胶或聚异氰酸酯胶， 涂粘接剂时，涂两遍，每遍涂后在室温下凉置10 40分钟，粘接剂涂层总厚度为Imm IOOmm ；对制备的回转体，在其表面均勻涂覆树脂型粘接剂，或者橡胶型粘接剂，或者由树脂 型粘接剂、橡胶型粘接剂配成的复合型粘接剂，粘接剂涂层总厚度为0. Olmm 0. 5mm。
全文摘要
本发明公开了一种包胶辊，它包括用金属材料制作的圆柱形回转体，在回转体外包覆着橡胶复合材料层，橡胶复合材料层为由橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的复合材料制成。橡胶中镶嵌耐磨陶瓷块的包胶辊包胶层，既有橡胶材料韧塑性好，抗冲击的优点，又有陶瓷材料硬度高，耐磨性能优良的长处。可用于承受较大冲击载荷的工况，克服了高耐磨性陶瓷材料不耐冲击的弊端。
文档编号F16C13/00GK101813123SQ20101016574
公开日2010年8月25日 申请日期2010年5月7日 优先权日2010年5月7日
发明者孙俊生, 孙逸群, 李梦实 申请人:山东大学