CN108290275A - 无纺布磨料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造无纺布磨料的方法，在该方法中，确定的原材料的无纺布纤维经受无纺布形成以及随后的无纺布加固的方法步骤。为了改善所制造的无纺布磨料的均匀性以及可重复性，所述无纺布纤维在无纺布形成的方法步骤之前和/或在无纺布加固的方法步骤之前利用磨粒如此进行涂层，使得所述磨粒粘附在原材料上。

Description

无纺布磨料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种无纺布磨料以及用于制造它的方法。

背景技术

在EP0 912 294 B1中描述了用于制造无纺布磨料的通常的方法步骤。材料如尼龙、聚酯或者其混合物用作用于这种无纺布磨料的原材料。所述原材料首先经受无纺布形成，并且之后经受随后的无纺布加固。在该步骤的末端，所述无纺布是一种预结合的带，其还不包括磨粒。所述无纺布然后被引导通过一粘合材料涂层器，以及然后通过微粒涂层器，以施加磨粒。一种合适的合成树脂用作粘合材料，所述合成树脂在一种热度等级硬化，并且所述磨粒然后被结合到原材料上。

在穿过所述粘合材料涂层器以及微粒涂层器时，这经常是困难的：涂层一直以同样的方式制造。因此在所描述的制造方法中存在该问题：制造具有尽可能均匀的以及可重复的特性的无纺布磨料。

发明内容

本发明的任务因此是：改善所制造的无纺布磨料的均匀性以及可重复性。

该任务通过权利要求1以及权利要求2所述的特征得到解决。

优选的实施方式通过从属权利要求2至11进行说明。

根据本发明的方法是一种用于制造无纺布磨料的方法，在该方法中，确定的原材料的无纺布纤维经受无纺布形成以及随后的无纺布加固的方法步骤，其中无纺布纤维在无纺布形成的方法步骤之前和/或在无纺布加固的方法步骤之前利用磨粒如此进行涂层，使得磨粒粘附在原材料上。

本发明的一种显著的认知因此在于：磨粒在无纺布形成之前和/或在最终的无纺布加固之前施加到无纺布纤维上。已经被示出的是：借此，磨粒到无纺布纤维上的施加可以明显地更加均匀地实现，因为仍在分离的状态中的无纺布纤维是可以接近的。

根据一种优选的实施方式，所述无纺布纤维由聚酰胺和/或由聚酰胺混合物和/或由尼龙制成。

根据一种另外的优选的实施方式，无纺布形成利用梳理方法和/或利用一种空气动力学的方法实现。

根据一种另外的优选的实施方式，无纺布加固利用涡流方法——例如利用水射流涡流来实现。因为所述被输送给无纺布加固的材料根据本发明已经给予了磨粒，存在这种危险：在无纺布加固时，使用的工具很快地磨损。所述水射流涡流关于这一点具有特殊的优点：几乎不必接合到无纺布材料中。相同的优点也可以在利用热方法——例如利用超声加固——的无纺布加固时来达到。特别优选地，涡流方法和热方法在无纺布加固时也可以结合地使用。

基本上在根据本发明的方法中可能的是：磨粒直接施加到还没有完全硬化的磨丝上。根据一种另外的优选的实施方式，磨丝在利用磨粒进行涂层之前利用合成树脂进行涂层，该合成树脂保证了在磨粒和无纺布纤维之间的粘附。优选地使用一种光硬化的合成树脂作为合成树脂。

根据一种另外的优选的实施方式，所述无纺布纤维连续地进行涂层。但是也可以考虑的是：无纺布纤维间断地进行涂层。间断的涂层可以特别地是有利的：当磨粒的平均直径在磨丝的平均直径的范围中运动或者大于它，使得下述内容是有利的：沿着无纺布纤维，在磨粒之间设置被控制的距离。

附图说明

本发明的另外的细节和优点借助于以下的附图进行说明。被示出的是：

图1 用于制造磨料纱线的设备的整体视图，

图2 源于图1的捆扎单元107的细节视图，

图3 源于图1的涂层单元109的细节视图，

图4 源于图1的无纺布加固单元115的细节视图，

图5 源于图1的设备的第一变型，

图6 源于图1的设备的第二变型，以及

图7 源于图1的设备的第三变型。

具体实施方式

图1示出了用于制造磨料纱线的设备的整体视图。按照它的原则上的结构，所述设备由混合单元101、挤压器103、纺丝喷嘴105、捆扎单元107、涂层单元109以及无纺布加固单元115组成。

所述混合单元101经过连接法兰102与所述挤压器103相连接。在所述混合单元中，不同的颗粒可以被混合，并且以混合的状态然后输送给所述挤压器103。这当然也是可能的：在所述混合单元中只制备一种组分，并且输送给挤压器。诸如尼龙（具有化学名称聚六亚甲基己二酸酰胺的（Polyhexamethylenadipinsäureamid）PA6.6）的聚酯或者聚酰胺例如可以作为所述颗粒使用。对于另外的聚酰胺例如是：

PA 69 （己二胺/壬二酸） (Hexamethylendiamin/Azelainsäure) ；

PA612（己二胺/十二烷二酰） (Hexamethylendiamin/Dodecandisäure) ；

PA11（11至氨基十一酸） (11-Aminoundecansäure) ；

PA12（月桂内酰胺或者ω-氨基十一酰） (Laurinlactam oder ω-Aminododecansäure) ；

PA46（丁二胺/己二酸）(Tetramethylendiamin/Adipinsäure) ；

PA1212（十二烷二元胺/正十二烷酸） (Dodecandiamin/Dodecandisäure) ；

PA6/12（己内酰胺/月桂内酰胺） (Caprolactam/Laurinlactam)；

在挤压器103中，所述颗粒在很高的压力下被压缩并且被熔化。熔化的颗粒然后经过熔化管道104被输送到纺丝喷嘴105。

所述纺丝喷嘴105由一种不再另外示出的加热单元保持在必要的纺丝温度上（对于尼龙例如是290℃）。所述纺丝喷嘴105具有大量纺丝孔，所述纺丝孔取决于熔体的粘度地具有合适的直径，以能够纺连续的丝。对于尼龙，每个纺丝孔的直径例如是0.4mm。纺丝孔的数量可以取决于磨料纱线的需要的强度和需要的直径而强烈地变化，从单个的纺丝孔开始直到几百个纺丝孔。所述纺丝孔也可以自己不同地成型。除了圆形的孔，星形的孔例如也是可以考虑的，以便以这种方式例如改善合成树脂或者结合剂的表面粘附。

由纺丝喷嘴纺出的纤维106然后在所述捆扎单元107的入口处被聚拢并且在那里被相互混合成连续的纱线108并且被拉伸。捆扎单元107的详细的描述更下面借助图2进行。

在所述捆扎单元107之下以A标记了第一过程接口。所述第一过程接口A可以表明，在这个位置存在不同的继续加工所述纱线108的可能性。一种可能性存在于根据图1示出的方式中，也就是说直接地在涂层单元109中继续加工。另一种可能性存在于：在第一过程接口A处将纱线108卷在筒管上并且所述筒管被存放直到继续的加工。

由所述捆扎单元107捆扎的纱线108然后被输送到涂层单元109，在所述涂层单元中，纱线108被包上树脂，并且被装备上磨粒。对于涂层单元109的详细的描述更下面借助于图3进行。

在涂层单元109之下，以B标记了第二过程接口。所述第二过程接口B又可以表明：在这个位置上也存在不同的继续加工磨料纱线112的可能性。

一种可能性存在于根据图1示出的方式中，也就是说磨料纱线112例如存放在传送带110上用于进行直接的继续加工。利用传送带110的驱动装置111可以影响带速度v并且因此也影响存放的材料113的密度。利用无纺布加工的已知的方法，存放的材料113然后例如继续加工成无纺布磨料。

磨料纱线112在第二过程接口B处的继续加工的一种另外的可能性存在于：磨料纱线112被卷起并且然后利用编织方法继续加工成织物-磨料。

原则上在过程接口B处，磨料纱线被继续加工成任意形式的磨料也是可以考虑的。

在传送带110上存放的材料113然后被输送到无纺布加固单元115，在该无纺布加固单元中，松散的纤维被加固成连续的无纺布磨料。无纺布加固单元115的详细的描述更下面借助于图4进行。

在无纺布加固单元115之前，以C标记了第三过程接口。所述第三过程接口C又可以表明：在该位置也存在不同的、加固存放的材料113的可能性。最重要的可能性是化学的加固、热加固、水射流加固以及缝合。所有的可能性也可以通过依次连接进行组合。

在进行化学地加固时使用泡沫以及液体。一种轻微的预加固利用水射流技术是可能的。无纺布的排水通过泡沫的吸收作用来实现。然后利用柱体以及流通干燥器来实现干燥。

热加固利用筒炉来实现。在这种情况下，无纺布纤维借助于热空气被加固。流通干燥方法（Durchströmtrockungverfahren）是基于筛筒和径向通风机的组合。通风机从筛筒中抽吸空气并且引导它经过加热元件再到筒的外侧。由此在筒表面上产生抽吸气流（Sogzug），所述抽吸气流保持住在筒中的所述无纺布，并且同时流通。在这个过程中，可也以将多个筒串联。

除了具有多个喷头的、中心的加固单元之外，水射流加固还包括另外的后接的水刺筒以及压缩和排水系统。

用于无纺布的加固可以实施成单板或者双板变型。两者可以利用从上向下或者从下向上的缝合。对于一些使用情况，串联机（Tandemmaschine）也是可以考虑的，在该串联机中，一板从上部并且一板从下部工作。

在无纺布加固单元115之后，以D标记了第四过程接口。在第四过程接口D处，完成的无纺布磨料可供使用，来进行组装。组装的无纺布磨料制品然后可以最终输送到发货处。

主控制单元114以示出的方式与所描述的部件相连接，以测量和控制关键的过程参数。

图2示出了源于图1的捆扎单元107的细节视图。在所述捆扎单元107的入口处，刚被纺制的纤维首先在环形开口201处被聚拢。环形开口201的另外的任务在于：将被聚拢的纤维关于之后的抽吸射流单元202对中。对此，环形开口201可以在垂直于所述被聚拢的纤维的运输方向的平面中通过一种未进一步示出的定位装置进行调整。

所述抽吸射流单元202由纵向导向单元203、空气喷射单元204以及压缩空气接口205组成。所述纵向导向单元203的内直径（例如2mm）略微小于空气喷射单元204的内直径（例如3mm）。在压缩空气接口205处，压缩空气以例如7kg/cm²的压力被连接，使得所述压缩空气遵循根据箭头206所勾画出的路径。以这种方式在空气喷射单元204中产生高速度的抽吸射流。在管道中心的流动速度可以达到几公里/分钟。典型的、在管道中间的流动速度例如达到3000m/min。

抽吸射流骤冷刚纺制出的纤维106，并且同时导致纤维彼此间以不规则的以及任意的方式卷边。

因为纱线的速度相对于空气的流动速度具有一定的滑移（例如10%），所述纱线的速度（例如2700m/min）相对地小于空气流动的速度（像上面所说的例如3000m/min）。

在空气喷射单元204之内，围绕半固体的纤维形成流动涡流和紊流，所述流动涡流和紊流导致了：所述半固体的纤维混合、硬化并且因此形成连续的纱线。此外，在空气喷射单元204内的空气流动在纱线上施加了抽吸作用，使得纱线被继续运输，逐渐变细并且被定向，并且以这种方式最终作为连续的纱线108离开捆扎单元107。

图3示出了源于图1的涂层单元109的细节视图。所述涂层单元109原则上包括排出辊单元301、跳动辊单元302、底漆涂层喷嘴303、磨料涂层喷嘴304、紫外线照射单元307以及控制-测量单元308。

排出辊单元301负责离开捆扎单元107的纱线108的继续运输。排出辊301在它的速度上如此调节，使得在纱线108之内在涂层单元109的入口处在运输方向上调节松的纱线压力。为了平衡运输速度的波动，以已知的方式设置了跳动辊单元302。

所述底漆涂层喷嘴303包括底漆或者粘附剂305，使得在纱线108穿过底漆涂层喷嘴303期间，在纱线108上形成粘附剂层。所述粘附剂层改善了随后的、在磨料涂层喷嘴304中的涂层的附着以及粘着能力。粘附剂层的强度可以通过粘附剂305的输送速度以及必要时也通过底漆涂层喷嘴303的、可以调节的直径来调节。

具有粘附剂层的纱线108然后穿过磨料涂层喷嘴304，该磨料涂层喷嘴包含一种混合物306，该混合物由一种光硬化的树脂、磨粒以及一种填充材料组成。所述混合物306保持粘附在粘附剂层上，使得在外直径上产生期望的磨料层。所述磨料层的强度可以通过所述混合物306的输送速度以及必要时也通过磨料涂层喷嘴304的可以调节的直径来调节。

在这个位置上描述了对于纱线的、以上所描述的涂层的一种另外的变型：除了具有底漆、合成树脂和磨粒的连续的涂层之外，也可能的是：涂层间断性地、即具有确定的中断地实施。对此的理由可以例如存在于：连续的涂层使纱线获得很高的抗弯刚度。相对于此，那么可以利用一种间断的涂层非常准确地并且可重复地调节磨料纱线的期望的灵活性和弹性。

为了实现间断的涂层可以考虑的是：底漆涂层喷嘴303和磨料涂层喷嘴304分别具有可以操控的闭锁件，所述闭锁件以期望的方式将涂层材料挡住或者释放。以这种方式，所述磨料涂层喷嘴304可以单独地或者底漆涂层喷嘴303和磨料涂层喷嘴304也可以一起以均匀的节奏或者也按照确定的节奏模式地被操控，以便有针对性地在磨料纱线上施加一种间断的涂层。

纱线108在磨料涂层喷嘴304之后进入到紫外线照射单元307中，使得所述光硬化的树脂硬化并且将磨粒保持在一起。所述紫外线照射单元307的紫外光的波长取决于各个合成树脂，并且可以例如位于从200nm到500nm的范围中。通常，这里使用的合成树脂的硬化在315-380nm的波长范围中实现。

以这种方式形成的磨料纱线最终还通过控制-测量单元308，所述控制-测量单元测量磨料纱线的外直径。

涂层控制单元309以示出的方式与所描述的部件相连接，以测量和控制关键的过程参数。尤其是分析由所述控制-测量单元308测量的外直径，使得根据该分析可以校准底漆涂层喷嘴303以及磨料涂层喷嘴306的参数。

在涂层单元109之内的大气可以附加地由氮气或者低氧的气体组成，以实现所述光硬化的树脂的稳定的聚合。

通过使用所述光硬化的树脂，纱线108能够以非常高的速度制造。基本上，速度能够从几百米/分钟到几公里/分钟，使得在涂层单元109中的制造速度可以适应于从捆扎单元107中出来的纱线的速度。

以下再进一步地描述混合物306的可能的组成成分。

每个合适的材料都可以被作为填充材料使用，所述材料对此是合适的：提高光硬化的合成树脂的机械强度或者耐磨性，而在此不会负面地影响硬化的过程。所述填充材料因此对于所述磨粒施加一种支撑功能。特别地，作为填充材料因此也可以使用另外的、具有比之前提到的磨粒更小的平均直径的磨粒。但是由金属氧化物、金属碳化物或者非金属氧化物或者碳化物或者由金属制成的粉末根据使用情况也可以是有利的。

特别有利地，因此例如可以使用细的磨粒作为填充材料，所述磨粒具有从大约2μm到10μm的平均直径。

所述磨粒可以由氧化铝或者矾土、碳化硅、CBN、金刚石、氧化锆等等制成，其中所述颗粒的平均直径可以取决于研磨应用地选择。例如，所述磨粒可以具有从20μm到200μm的平均直径，这在磨料区域中对应于在从大约P800到P80的区域中的粒度。

所述磨粒以光硬化的合成树脂液体的大约5体积百分比掺入，并且之前还可以利用少量的乙醇润湿。

所述光硬化的合成树脂液体可以例如是丙烯酸酯-预聚物（Acrylat-Vorpolymer）（低聚物或者单体），其被1重量百分比的乙酰苯衍生物作为光引发剂。

像上面已经提到的，所述光硬化的合成树脂液体以一种基的聚合反应（radikalenPolymerisation）为基础，其中低聚物或者单体的、基的聚合反应通过自由基来诱导，所述自由基通过所述光引发剂产生，所述光引发剂被紫外光照射。但是所述低聚物、单体以及光引发剂不被限制于此。同样地可以使用一种不饱和的聚酯作为低聚物以及使用苯乙烯作为单体。

对于所述低聚物（Oligomer）也可以例如使用聚丙烯酸酯（Polyesteracrylat）、聚丙烯酸醚（Polyetheracrylat）、丙烯酸低聚物丙烯酸酯（Acryloligomeracrylat）、环氧化物丙烯酸酯（Epoxidacrylat）、聚丁二烯丙烯酸酯（Polybutadienacrylat）、硅丙烯酸酯（Siliconacrylat）或者聚氨酯丙烯酸酯（Polyurethanacrylate）。对于所述单体也可以例如使用N-乙烯吡咯烷酮（N-Vinylpyrolidon）、乙烯醋酸酯（Vinylacetat）、单官能的丙烯酸酯（monofunktionales Acrylat）、双官能的丙烯酸酯（bifunktionales Acrylat）或者三官能的丙烯酸酯（trifunktionales Acrylat）。对于聚合作用引发剂（Polymerisationsinitiator）可以例如使用苯乙酮衍生物（Acetophenon-Derivat），像苯乙酮（Acetophonon）或者三氯苯乙酮（Trichloracetophenon）、安息香醚（Benzoinether）、苯酮（Benzophenon）或者呫吨酮（Xanthon）。

此外，对于光硬化的合成树脂代替基的聚合作用实施方案，可以使用光增聚合作用实施方案、光阳离子聚合作用实施方案或者酸干化或者酸硬化的实施方案。

图4示出了源于图1的无纺布加固单元115的细节视图。无纺布加固的目的是：由体积大的、软的无纺布磨料制作更薄的并且牢固的表面组织。首先，根据图1通过存放磨料纱线112到传送带110上实现无纺布形成为无纺布材料113。以这种方式形成的无纺布材料113水平地离开所述传送带110，并且经过另外的带和辊系统402输送给无纺布加固的、之后的传送带401上。

以下进一步地描述借助于缝合技术的无纺布加固。在图4示出的针机中，垂直的针运动的运动学通过一种由偏心轮和连杆组成的曲柄传动机构403以及通过直线导轨来实现。针梁404持续地在曲轴每一圈旋转时实施直线的向上和向下运动，所述向上和向下运动在时间上近似正弦地进行。这种振荡的双往复运动以确定的往复频率和振幅实现，其中所述往复频率和振幅可以通过所述控制单元114调节。很多的针在所谓的针板上按照布置样式正交于板平面地互相平行地排成行。所述针板自身被固定在针梁404上，所述针梁作为硬的支撑体在工作宽度上延伸。

为了无纺布在针机之内的通过，水平地布置平行的孔板。如果针从上部刺穿无纺布，则下部的孔板作为所谓的针板406对于来自上部的刺入力进行支撑。其上平行地布置的孔板——所谓的下压器407——抵靠针的回拉力地将它剥去。针板和下压器的表面是平坦的，引导所述无纺布，并且在它们的可以调节的距离上形成用于通过的空间。排出辊对405通过摩擦来驱动所述被针刺的无纺布通过夹轧缝隙，并且向它施加以排出速度。但是只要针处于接合状态，则在针区域的无纺布的通过就被停止。

关于根据图1的第二过程接口B，现在再进一步说明在传送带上的存放以及无纺布形成。为了能够在所述传送带110的整个宽度上存放磨料纱线112，设置了一种未进一步示出的装置，所述装置可以在存放前将磨料纱线112垂直于运动方向v地定位。所述磨料纱线112对此可以在第二过程接口B处例如穿过一种孔眼，所述孔眼沿着横梁垂直于运动方向v来回运动。以同样的方式也可能的是：整个涂层单元109或者反之传送带110相应地来回运动。补充地或者替代地，也可以使用一种空气流动单元，以借助于一种有针对性地变化的气流在传送带110的不同的位置上存放磨料纱线112。

此外，替代单个的磨料纱线112的形成也可能的是：垂直于运动方向设置更多的纺丝喷嘴105或者具有多个纺丝喷嘴的纺丝梁。图5为此示出了源于图1的设备的第一变型。在图5中的附图标记相应于源于图1的附图标记，使得关于部件的描述可以参阅图1的描述。但是现在与图1不同的是垂直于运动方向v设置了多个纺丝喷嘴105a、105b、105c，所述多个纺丝喷嘴可以被相同地或者不同地实施，也就是说这样，使得在传送带110的整个宽度上形成磨料纱线112的期望的存放。所述纺丝喷嘴可以产生相同的或者不同的丝直径。

图6示出了源于图1的设备的第二变型，该第二变型具有拉伸单元601，具有装备单元602，并且具有加固单元605。过程接口A、B、C以及D基本上相应于源于图1的过程接口A、B、C和D，但是关于拉伸单元601以及装备单元602，不同的变型是可以考虑的，所述变型这里进一步地被说明。

首先，拉伸单元601像捆扎单元107一样地实施，正如捆扎单元在图2中详细地示出的那样。同样地，装备单元602像涂层单元109一样地实施，正如该涂层单元在图3中详细地示出的那样。同样地适用于加固单元605，所述加固单元可以相应于在图4中详细地示出的无纺布固定单元115那样地实施。

但是作为对于涂层单元109的变型例如可以考虑的是：在装备单元602中完全地放弃合成树脂和底漆，并且磨粒直接施加到还没有完全硬化的纱线或者又被塑化的纱线表面上。为了进行涂层可以再使用涂层喷嘴，像其根据在图3中所说明的磨料涂层喷嘴304那样。附加地或者替代地，这也是可能的：磨粒静电地与纱线连接，类似于这在底板上的、平面的磨料时的情况地执行。

一种另外的变型存在于：合成树脂的干燥或者硬化在磨料纱线存放在传送带603上之后才实现。所述硬化可以借助于紫外线照射或者但是也借助于传统的热干燥或者另外的干燥实现。为了勾画出这种情况，在图6中作为示例示出了在传送带603上方的热干燥单元604。这种变型的基础构思在于：利用还没有完全硬化的磨料纱线的状态，以便当在传送带603上存放时立刻引起一定的加固。

图7示出了源于图1的设备的第三变型，所述第三变型具有拉伸单元701，具有装备单元702并且具有加固单元705。所述过程接口A、C和D基本上相应于源于图1 的过程接口A、C和D，使得所述拉伸单元701可以像捆扎单元107一样地实施，正如捆扎单元在图2中详细地示出的那样。同样地适用于加固单元705，所述加固单元可以相应于在图4中详细地示出的无纺布加固单元115地实施。

但是根据在图7中示出的变型，现在已经将纱线在第一过程接口A之后存放到传送带703上。一旦存放的纱线通过所述装备单元702，那么磨粒706就被撒播或者被喷射到所存放的纱线上。随后，利用干燥单元704实现干燥或者硬化以及利用加固单元705实现加固。

Claims (12)

1.用于制造无纺布磨料的方法，

在该方法中，确定的原材料的无纺布纤维经受无纺布形成以及随后的无纺布加固的方法步骤，

其中，所述无纺布纤维在无纺布形成的方法步骤之前和/或在无纺布加固的方法步骤之前，利用磨粒如此进行涂层，使得所述磨粒粘附在所述原材料上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无纺布纤维由聚酰胺或者聚酰胺混合物制成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述无纺布纤维由尼龙制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述无纺布形成利用梳理方法来实现。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述无纺布形成利用空气动力学的方法实现。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述无纺布加固利用涡流方法——例如利用水射流涡流来实现。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述无纺布加固利用热方法——例如利用超声加固来实现。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述无纺布纤维在利用磨粒进行涂层之前利用合成树脂进行涂层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中一种光硬化的合成树脂被用作合成树脂。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述无纺布纤维连续地进行涂层。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述无纺布纤维间断地进行涂层。

12.无纺布磨料，根据权利要求1至11中任一项所述的方法制成。