EP3368247B1

EP3368247B1 - Verfahren zur herstellung von schleifvlies

Info

Publication number: EP3368247B1
Application number: EP16790558.7A
Authority: EP
Inventors: Martin Joppich; Achim JÄGER; Jörn-Oliver NOLTE; Markus Flory; Andreas Lange
Original assignee: Vsm Vereinigte Schmirgel und Maschinen Fabriken Ag
Current assignee: Vsm Vereinigte Schmirgel und Maschinen Fabriken Ag
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2023-06-28
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: EP3368247A1; KR20180075578A; EP3162502A1; FI3368247T3; BR112018008664A2; US10843309B2; CN108290275A; US20180326556A1; WO2017072293A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schleifvlies.
In der EP 0 912 294 B1 sind die üblichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Schleifvlieses beschrieben. Als Ausgangsmaterial für derartige Schleifvliese dienen Materialien wie Nylon, Polyester oder Mischungen davon. Das Ausgangsmaterial wird zunächst einer Vliesbildung und dann einer nachfolgenden Vliesverfestigung unterworfen. Am Ende dieser Schritte ist das Vlies eine vorgebundene Bahn, die noch keine Schleifpartikel umfasst. Das Vlies wird dann durch einen Klebstoffbeschichter und danach durch einen Teilchenbeschichter geführt, um die Schleifpartikel aufzubringen. Als Klebstoff dient ein geeigneter Kunstharz, der in einer Wärmestufe aushärtet und die Schleifpartikel dann an das Ausgangsmaterial bindet.
Beim Durchgang durch den Klebstoffbeschichter und den Teilchenbeschichter ist es oft schwierig, die Beschichtung stets in der gleich Weise herzustellen. Demnach besteht ein Problem bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren darin, das Schleifvlies mit möglichst homogenen und reproduzierbaren Eigenschaften herzustellen.
Die US 5,811,186 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Filamenten aus schmelz-extrudierten, schmelz-gebundenen thermoplastischen Fasern. Aus diesen Filamenten können nachfolgend Schleifpartikel aufgebracht werden.
Die DE 21 02 786 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines mit Schleifmitteln belegten Fadens, bei dem ein Faden auf seiner Außenfläche mit einem aus einzelnen Schleifkörnern bestehenden Schleifmittel belegt wird, wobei der Faden eine so geringe Eigensteifigkeit besitzt, dass er z. B. als Borste einer Bürste von der Befestigungsstelle in der Walze ausgehend und unter Wirkung der Schwerkraft etwa bogenförmig und sodann vertikal nach unten gerichtet verläuft.
Die US 2014/0259960 A1 beschreibt ein Vlies, bei dem ein Binder-Material die Fasern an Kreuzungspunkten verbinden kann. Aus diesem Vlies kann ein Schleif-Produkt ausgebildet werden.
Auch die US 4,227,350 A beschreibt die Herstellung eines Schleifvlieses, bei dem zunächst aus Fäden ein geeignetes Vlies ausgebildet wird, das dann mit Schleifpartikeln und einer weiteren Beschichtung versehen wird.
Die US 3,817,004 A beschreibt die Herstellung eines Wisch-Mob, bei dem einzelne Schnüre oder Fäden beschichtet werden, die nachfolgend an einer Aufnahme bzw. einem Kopfband derartig aufgenommen werden, dass sie zur Ausbildung des Wisch-Mobs herunterhängen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Homogenität sowie die Reproduzierbarkeit des hergestellten Schleifvlieses zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die Unteransprüche 2 - 11 angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von Schleifvlies, bei dem Vliesfasern eines bestimmten Ausgangsmaterials den Verfahrensschritten einer Vliesbildung und einer nachfolgenden Vliesverfestigung unterworfen werden, wobei die Vliesfasern vor dem Verfahrensschritt der Vliesbildung und/oder vor dem Verfahrensschritt der Vliesverfestigung mit Schleifkörnern derart beschichtet werden, dass die Schleifkörner an dem Ausgangsmaterial haften.
Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung besteht also darin, die Schleifkörner vor der Vliesbildung und/oder vor der endgültigen Vliesverfestigung auf die Vliesfasern aufzubringen. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch das Aufbringen der Schleifkörner auf die Vliesfasern wesentlich gleichmäßiger erfolgen kann, da die Vliesfasern noch in einem separierten Zustand zugänglich sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Vliesfasern aus einem Polyamid und/oder aus einer Polyamidmischung und/oder aus Nylon.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Vliesbildung mit einem Kardierverfahren und/oder mit einem aerodynamischen Verfahren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Vliesverfestigung mit einem Verwirbelungsverfahren, beispielsweise mit einer Wasserstrahlverwirbelung. Da das der Vliesverfestigung zugeführte Material erfindungsgemäß bereits mit Schleifkörnern versetzt ist, besteht die Gefahr, dass sich die bei der Vliesverfestigung eingesetzten Werkzeuge schnell abnutzen. Die Wasserstrahlverwirbelung hat in diesem Zusammenhang den besonderen Vorteil, dass in das Vliesmaterial kaum noch eingegriffen werden muss. Die gleichen Vorteile können auch bei der Vliesverfestigung mit einem thermischen Verfahren, beispielsweise mit einer Ultraschallverfestigung, erreicht werden. Besonders vorzugsweise können Verwirbelungsverfahren und thermische Verfahren bei der Vliesverfestigung auch kombiniert eingesetzt werden.
Grundsätzlich ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass die Schleifkörner an den noch nicht ganz ausgehärteten Schleiffasern direkt aufgebracht werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die Vliesfasern vor der Beschichtung mit den Schleifkörnern mit einem Kunstharz beschichtet, der die Haftung zwischen Schleifkörnern und Vliesfasern sicherstellt. Vorzugsweise wird als Kunstharz ein lichthärtender Kunstharz verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Vliesfasern kontinuierlich beschichtet. Denkbar ist es aber auch, dass die Vliesfasern intermittierend beschichtet werden. Die intermittierende Beschichtung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn der mittlere Durchmesser der Schleifkörner sich im Bereich des mittleren Durchmessers der Schleiffasern bewegt oder größer als dieser ist, sodass es zweckmäßig ist, entlang der Vliesfaser zwischen den Schleifkörnern einen kontrollierten Abstand vorzusehen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1: die Gesamtansicht einer Anlage zur Herstellung von Schleifgarn,
Fig. 2: eine Detailansicht der Bündelungseinheit 107 aus Fig. 1,
Fig. 3: eine Detailansicht der Beschichtungseinheit 109 aus Fig. 1,
Fig. 4: eine Detailansicht der Vliesverfestigungseinheit 115 aus Fig. 1,
Fig. 5: eine erste Variante der Anlage aus Fig. 1,
Fig. 6: eine zweite Variante der Anlage aus Fig. 1, und
Fig. 7: eine dritte Variante der Anlage aus Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Gesamtansicht einer Anlage zur Herstellung von Schleifgarn. Ihrem prinzipiellen Aufbau nach besteht die Anlage aus einer Mischeinheit 101, einem Extruder 103, einer Spinndüse 105, einer Bündelungseinheit 107, einer Beschichtungseinheit 109 und einer Vliesverfestigungseinheit 115.
Die Mischeinheit 101 ist über den Verbindungsflansch 102 mit dem Extruder 103 verbunden. In der Mischeinheit können verschiedene Granulate gemischt und in einer gemischten Form dann dem Extruder 103 zugeführt werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass in der Mischeinheit nur eine Komponente bereitbestellt und dem Extruder zugeführt wird. Als Granulate werden können beispielsweise Polyester oder Polyamide verwendet werden, wie etwa Nylon (PA 6.6 mit der chemischen Bezeichnung Polyhexamethylenadipinsäureamid). Beispiele für weitere Polyamide sind:

PA 69 (Hexamethylendiamin/Azelainsäure)
PA 612 (Hexamethylendiamin/Dodecandisäure)
PA 11 (11-Aminoundecansäure)
PA 12 (Laurinlactam oder ω-Aminododecansäure)
PA 46 (Tetramethylendiamin/Adipinsäure)
PA 1212 (Dodecandiamin/Dodecandisäure)
PA 6/12 (Caprolactam/Laurinlactam)

In dem Extruder 103 wird das Granulat unter hohem Druck verdichtet und zum Schmelzen gebracht. Das aufgeschmolzene Granulat wird dann über den Schmelzkanal 104 der Spinndüse 105 zugeführt.
Die Spinndüse 105 wird von einer nicht weiter gezeigten Heizeinheit auf der nötigen Spinntemperatur gehalten (bei Nylon beispielsweise 290°C). Die Spinndüse 105 weist eine Vielzahl von Spinnöffnungen auf, die in Abhängigkeit von der Viskosität der Schmelze einen geeigneten Durchmesser haben, um kontinuierliche Fäden spinnen zu können. Bei Nylon beträgt der Durchmesser je Spinnöffnung beispielsweise 0,4 mm. Die Anzahl der Spinnöffnungen kann in Abhängigkeit von der benötigten Festigkeit und dem benötigten Durchmesser des Schleifgarns stark variieren, beginnend bei einer einzelnen Spinnöffnung bis zu einigen 100 Spinnöffnungen. Auch die Spinnöffnung selber kann unterschiedlich geformt sein. Neben einer kreisrunden Öffnung ist beispielsweise auch eine sternförmige Öffnung denkbar, um auf diese Weise etwa die Oberflächenhaftung des Kunstharzes bzw. Bindemittels zu verbessern.
Die von der Spinndüse gesponnenen Fäden 106 werden dann am Einlauf der Bündelungseinheit 107 zusammengefasst und dort zu einem zusammenhängenden Garn 108 miteinander vermischt und verstreckt. Eine detaillierte Beschreibung der Bündelungseinheit 107 erfolgt weiter unten anhand von Fig. 2.
Unterhalb der Bündelungseinheit 107 ist mit A eine erste Prozess-Schnittstelle markiert. Die erste Prozess-Schnittstelle A soll kennzeichnen, dass es an dieser Stelle verschiedene Möglichkeiten gibt, das Garn 108 weiterzuverarbeiten. Eine Möglichkeit besteht in der gemäß Fig. 1 gezeigten Weise, d.h. die direkte Weiterverarbeitung in der Beschichtungseinheit 109. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Garn 108 an der ersten Prozess-Schnittstelle A auf Spulen aufzuwickeln und diese Spulen bis zur weiteren Verarbeitung zu lagern.
Das von der Bündelungseinheit 107 gebündelte Garn 108 wird dann einer Beschichtungseinheit 109 zugeführt, in der das Garn 108 mit einem Harz ummantelt und mit Schleifkörnern bestückt wird. Eine detaillierte Beschreibung der Beschichtungseinheit 109 erfolgt weiter unten anhand von Fig. 3.
Unterhalb der Beschichtungseinheit 109 ist mit B eine zweite Prozess-Schnittstelle markiert. Die zweite Prozess-Schnittstelle B soll wiederum kennzeichnen, dass es auch an dieser Stelle verschiedene Möglichkeiten gibt, das Schleifgarn 112 weiterzuverarbeiten.
Eine Möglichkeit besteht in der gemäß Fig. 1 gezeigten Weise, d.h. das Schleifgarn 112 wird zur direkten Weiterverarbeitung beispielsweise auf einem Förderband 110 abgelegt. Mit dem Antrieb 111 des Förderbands 110 kann die Bandgeschwindigkeit v und damit auch die Dichte des abgelegten Materials 113 beeinflusst werden. Mit den bekannten Verfahren der Vliesverarbeitung kann das abgelegte Material 113 dann beispielsweise zu einem Schleifvlies weiterverarbeitet werden.
Eine andere Möglichkeit der Weiterverarbeitung des Schleifgarns 112 an der zweiten Prozess-Schnittstelle B besteht darin, dass das Schleifgarn 112 aufgewickelt und dann mit einem Webverfahren zu einem Gewebe-Schleifmittel weiterverarbeitet wird.
Im Prinzip ist also an der Prozess-Schnittstelle B die Weiterverarbeitung des Schleifgarns zu Schleifmitteln jeglicher Art denkbar.
Das auf dem Förderband 110 abgelegte Material 113 wird dann einer Vliesverfestigungseinheit 115 zugeführt, in der die losen Fasern zu einem zusammenhängenden Schleifvlies verfestigt werden. Eine detaillierte Beschreibung der Vliesverfestigungseinheit 115 erfolgt weiter unten anhand von Fig. 4.
Vor der Vliesverfestigungseinheit 115 ist mit C eine dritte Prozess-Schnittstelle markiert. Die dritte Prozess-Schnittstelle C soll wiederum kennzeichnen, dass es auch an dieser Stelle verschiedene Möglichkeiten gibt, das abgelegte Material 113 zu verfestigen. Die wichtigsten Möglichkeiten sind die chemische Verfestigung, die thermische Verfestigung, die Wasserstrahlverfestigung und die Vernadelung. Alle Möglichkeiten lassen sich durch eine Hintereinanderschaltung auch kombinieren.
Bei der chemischen Verfestigung werden Schaum- und Flüssigkeitsapplikation eingesetzt. Eine leichte Vorverfestigung ist mit der Wasserstrahl- Technologie möglich. Die Entwässerung des Vlieses erfolgt durch Absaugung der Schaumapplikation. Danach erfolgt die Trocknung mit Zylinder- und Durchströmtrockner.
Die thermische Verfestigung erfolgt mit Trommelöfen. Dabei werden die Vliesfasern mit mittels Heißluft verfestigt. Das Durchströmtrocknungsverfahren basiert auf einer Kombination aus Siebtrommel und Radialventilator. Der Ventilator saugt die Luft aus der Siebtrommel und führt sie über Heizelemente wieder zur Außenseite der Trommel. Dadurch entsteht auf der Trommeloberfläche ein Sogzug, der das Vlies auf der Trommel hält und gleichzeitig durchströmt. Bei diesem Prozess können auch mehrere Trommeln in Reihe geschaltet werden.
Die Wasserstrahlverfestigung umfasst neben der zentralen Verfestigungseinheit mit mehreren Wasserbalken desweiteren nachgeschaltete Spunlace-Trommeln sowie ein Kompaktier- und Entwässerungssystem.
Nadelmaschinen zur Vliesverfestigung können als Einbrett- oder Doppelbrettvarianten ausgeführt sein. Beide können mit Vernadelung von oben nach unten oder von unten nach oben eingesetzt werden. Für einige Anwendungsfälle ist auch eine Tandemmaschine denkbar, bei der ein Brett von oben und ein Brett von unten arbeitet.
Nach der Vliesverfestigungseinheit 115 ist mit D eine vierte Prozess-Schnittstelle markiert. An der vierten Prozess-Schnittstelle D ist das fertiggestellte Schleifvlies zur Konfektionierung verfügbar. Die konfektionierte Schleifvliesware kann abschließend dann dem Versand zugeführt werden.
Die Haupt-Steuereinheit 114 ist in der gezeigten Weise mit den beschriebenen Komponenten verbunden, um die relevanten Prozessparameter zu messen und zu steuern.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der Bündelungseinheit 107 aus Fig. 1. Am Einlauf der Bündelungseinheit 107 werden die frisch gesponnenen Fäden zunächst an der Ringöffnung 201 zusammengefasst. Eine weitere Aufgabe der Ringöffnung 201 besteht darin, die zusammengefassten Fäden mit Bezug auf die nachfolgende Saugstrahleinheit 202 zu zentrieren. Dazu kann die Ringöffnung 201 in der Ebene senkrecht zur Transportrichtung der zusammengefassten Fäden durch eine nicht näher gezeigte Positioniervorrichtung justiert werden.
Die Saugstrahleinheit 202 besteht aus einer Längsführungseinheit 203, aus einer Luftinjektoreinheit 204 sowie aus einem Pressluftanschluss 205. Der Innendurchmesser der Längsführungseinheit 203 ist etwas kleiner (beispielsweise 2 mm) als der Innendurchmesser der Luftinjektoreinheit 204 (beispielsweise 3 mm). An dem Pressluftanschluss 205 wird Pressluft mit einem Druck von beispielsweise 7 kg/cm² angeschlossen, so dass die Pressluft dem angedeuteten Weg gemäß den Pfeilen 206 folgt. Auf diese Weise entsteht in der Luftinjektoreinheit 204 ein Saugstrahl hoher Geschwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte des Kanals kann einige Kilometer / Minute betragen. Eine typische Strömungsgeschwindigkeit in der Mitte des Kanals beträgt beispielsweise 3000 m/min.
Der Saugstrahl schreckt die frisch gesponnenen Fäden 106 ab und bewirkt gleichzeitig eine Kräuselung der Fäden untereinander in unregelmäßiger und willkürlicher Weise.
Da die Geschwindigkeit des Garns gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit der Luft einen gewissen Schlupf aufweist (beispielsweise 10%), ist die Geschwindigkeit des Garns entsprechend kleiner (beispielsweise 2700 m/min) als die der Luftströmung (wie oben genannt beispielsweise 3000 m/min).
Innerhalb der Luftinjektoreinheit 204 bilden sich rund um die halbfesten Fäden Strömungswirbel und Turbulenzen, die bewirken, dass die halbfesten Fäden sich mischen, aushärten und damit ein zusammenhängendes Garn bilden. Außerdem übt die Luftströmung innerhalb der Luftinjektoreinheit 204 eine Saugwirkung auf das Garn aus, sodass das Garn weitertransportiert, verjüngt und orientiert wird und auf diese Weise schließlich als zusammenhängendes Garn 108 die Bündelungseinheit 107 verlässt.
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht der Beschichtungseinheit 109 aus Fig. 1. Die Beschichtungseinheit 109 umfasst prinzipiell eine Abzugswalzeneinheit 301, eine Tänzerwalzeneinheit 302, eine Primer-Beschichtungsdüse 303, eine Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304, eine UV-Bestrahlungseinheit 307 sowie eine Kontroll-Messeinheit 308.
Für den Weitertransport des Garns 108, das die Bündelungseinheit 107 verlässt, sorgt die Abzugswalzeneinheit 301. Die Abzugswalzen 301 werden in ihrer Geschwindigkeit derart geregelt, dass sich innerhalb des Garns 108 am Eingang der Beschichtungseinheit 109 eine lose Garnspannung in Transportrichtung einstellt. Um Schwankungen der Transportgeschwindigkeit auszugleichen, ist in der bekannten Weise eine Tänzerwalzeneinheit 302 vorgesehen.
Die Primer-Beschichtungsdüse 303 enthält einen Primer bzw. ein Haftmittel 305, sodass eine Haftmittelschicht an dem Garn 108 gebildet wird, während das Garn 108 die Primer-Beschichtungsdüse 303 durchläuft. Die Haftmittelschicht verbessert die Adhäsion und das Haftvermögen der nachfolgenden Beschichtung in der Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304. Die Stärke der Haftmittelschicht kann durch die Zuführgeschwindigkeit des Haftmittels 305 und gegebenenfalls auch durch einen verstellbaren Durchmesser der Primer-Beschichtungsdüse 303 eingestellt werden.
Das Garn 108 mit der Haftmittelschicht wird dann durch die Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 geführt, die eine Mischung 306 enthält, die aus einem lichthärtenden Harz, abrasiven Körnern und einem Füllmaterial besteht. Die Mischung 306 bleibt an der Haftmittelschicht haften, sodass im Außendurchmesser die gewünschte abrasive Schicht entsteht. Die Stärke der abrasiven Schicht kann durch die Zuführgeschwindigkeit der Mischung 306 und gegebenenfalls auch durch einen verstellbaren Durchmesser der Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 eingestellt werden.
An dieser Stelle wird eine weitere Variante zu der oben beschriebenen Beschichtung des Garns beschrieben: Neben einer kontinuierlichen Beschichtung mit dem Primer, dem Kunstharz und den abrasiven Körnern ist es auch möglich, die Beschichtung intermittierend, d.h. also mit bestimmten Unterbrechungen durchzuführen. Ein Grund hierfür kann beispielsweise darin bestehen, dass eine kontinuierliche Beschichtung dem Garn eine zu hohe Biegesteifigkeit verschafft. Demgegenüber könnte also mit einer intermittierenden Beschichtung die gewünschte Flexibilität und Elastizität des Schleifgarns sehr genau und reproduzierbar eingestellt werden.
Zur Realisierung der intermittierenden Beschichtung ist es denkbar, die Primer-Beschichtungsdüse 303 und die Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 jeweils ansteuerbare Verschlüsse aufweisen, die das Beschichtungsmaterial in der gewünschten Weise zurückhalten oder freigeben. Auf Weise können die Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 alleine oder auch die Primer-Beschichtungsdüse 303 und die Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 zusammen in einem gleichmäßigen Takt oder auch nach einem bestimmten Taktmuster angesteuert werden, um gezielt eine intermittierende Beschichtung auf das Schleifgarn aufzubringen.
Das Garn 108 tritt hinter der Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 in die UV-Bestrahlungseinheit 307 ein, sodass das lichthärtende Harz aushärtet und die abrasiven Körner zusammenhält. Die Wellenlänge des UV-Lichts der UV-Bestrahlungseinheit 307 hängt von dem jeweiligen Kunstharz ab und kann beispielsweise im Bereich von 200 nm bis 500 nm liegen. Üblicherweise erfolgt die Aushärtung der hier verwendeten Kunstharze in einem Wellenbereich von 315 - 380 nm.
Das auf diese Weise gebildete Schleifgarn passiert schließlich noch die Kontroll-Messeinheit 308, die den Außendurchmesser des Schleifgarns misst.
Die Beschichtungs-Steuereinheit 309 ist in der gezeigten Weise mit den beschriebenen Komponenten verbunden, um die relevanten Prozessparameter zu messen und zu steuern. Vor allem wird der von der Kontroll-Messeinheit 308 gemessene Außendurchmesser ausgewertet, sodass aufgrund dieser Auswertung die Parameter der Primer-Beschichtungsdüse 303 und der Schleifmittel-Beschichtungsdüse 306 nachjustiert werden können.
Die Atmosphäre innerhalb der Beschichtungseinheit 109 kann zusätzlich aus Stickstoff oder einem sauerstoffverringerten Gas bestehen, um eine stabile Polymerisation des lichthärtenden Harzes zu erreichen.
Durch die Verwendung des lichthärtenden Harzes kann das Garn 108 mit sehr hohen Geschwindigkeiten produziert werden. Grundsätzlich sind Geschwindigkeiten von mehreren 100 Metern/Minute bis zu einigen Kilometern/Minute möglich, sodass die Produktionsgeschwindigkeit in der Beschichtungseinheit 109 an die Geschwindigkeit des aus der Bündelungseinheit 107 austretenden Garns angepasst werden kann.
Im Folgenden wird eine mögliche Zusammensetzung der Mischung 306 noch näher beschrieben:
Als Füllmaterial kann jedes geeignete Material verwendet werden, das dazu geeignet ist, die mechanische Festigkeit oder die Abriebbeständigkeit des lichthärtenden Kunstharzes zu erhöhen, ohne dabei den Prozess der Aushärtung nachteilig zu beeinflussen. Das Füllmaterial übt also eine Art Stützfunktion auf die abrasiven Körner auf.
Insbesondere können als Füllmaterial damit auch weitere abrasive Körner mit einem kleineren mittleren Durchmesser als die zuvor erwähnten abrasiven Körner verwendet werden. Aber auch Pulver bestehend aus Metalloxid, Metallkarbid oder Nichtmetalloxid oder Karbid oder aus Metallen kann je nach Anwendung von Vorteil sein.
Besonders vorzugsweise können als Füllmaterial also beispielsweise feine abrasive Körner verwendet werden, die einen durchschnittlichen Durchmesser von etwa 2 µm bis 10 µm haben.
Die abrasiven Körner können aus Aluminiumoxid bzw. Tonerde, Siliziumkarbid, CBN, Diamant, Zirkonkorund, etc. hergestellt werden, wobei der mittlere Durchmesser der Körner in Abhängigkeit von der Schleifanwendung gewählt werden kann. Beispielsweise können die abrasiven Körner einen mittleren Durchmesser von 20 µm bis 200 µm haben, was im Schleifmittelbereich einer Körnung im Bereich von etwa P800 bis P80 entsprechen würde.
Die abrasiven Körner werden mit etwa 5 Volumenprozent der lichthärtenden Kunstharzflüssigkeit zugesetzt und können vorher noch mit einer kleinen Menge Ethylalkohol benetzt werden.
Die lichthärtende Kunstharzflüssigkeit kann beispielsweise ein Acrylat-Vorpolymer sein (ein Oligomer oder ein Monomer), dem 1 Gewichts-% eines Azetolphenon-Derivats als Fotoinitiator beigemischt ist.
Wie oben bereits erwähnt, basiert die lichthärtende Kunstharzflüssigkeit auf einer radikalen Polymerisation, wobei die radikale Polymerisation des Oligomers oder Monomers durch ein freies Radikal induziert wird, das durch den Fotoinitiator erzeugt wird, der durch das ultraviolette Licht bestrahlt wird. Jedoch sind das Oligomer, das Monomer und der Fotoinitiator nicht auf diese beschränkt. Ebenso kann ein ungesättigtes Polyester als das Oligomer und Styren kann als das Monomer verwendet werden.
Für das Oligomer können beispielsweise auch Polyesteracrylat, Polyetheracrylat, Acryloligomeracrylat, Epoxidacrylat, Polybutadienacrylat, Siliconacrylat oder Polyurethanacrylate verwendet werden. Für das Monomer können beispielsweise auch N-Vinylpyrolidon, Vinylacetat, monofunktionales Acrylat, bifunktionales Acrylat oder trifunktionales Acrylat verwendet werden. Für den Polymerisationsinitiator können beispielsweise ein Acetophenon-Derivat, derart wie Acetophonon oder Trichloracetophenon, Benzoinether, Benzophenon oder Xanthon verwendet werden.
Außerdem können für das lichthärtende Kunstharz statt der radikalen Polymerisationsausführung eine Lichtadditionspolymerisationsausführung, eine lichtcationische Polymerisations-Ausführung oder eine säuretrocknende bzw. säurehärtende Ausführung verwendet werden.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht der Vliesverfestigungseinheit 115 aus Fig. 1. Ziel der Vliesverfestigung ist es, aus einem voluminösen, weichen Vlies ein dünneres und festes Flächengebilde zu machen. Zunächst erfolgt die Vliesbildung zu einem Vliesmaterial 113 durch Ablegen des Schleifgarns 112 auf das Förderband 110 gemäß Fig. 1. Das auf diese Weise gebildete Vliesmatierial 113 verlässt das Förderband 110 horizontal und wird auf auf dem nachfolgenden Förderband 401 der Vliesverfestigung über ein weiteres Band- und Walzensystem 402 zugeführt.
Im Folgenden wird die Vliesverfestigung anhand der Vernadelungstechnologie näher beschrieben. Die Kinematik der vertikalen Nadelbewegung wird in der in Fig. 4 gezeigten Nadelmaschinen durch ein Kurbeltriebe 403 bestehend aus Exzentern und Pleuelstangen und über Geradführungen realisiert. Der Nadelbalken 404 führt dauernd, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, eine geradlinige Auf- und Abbewegung aus, die über die Zeit näherungsweise sinusförmig verläuft. Diese oszillierenden Doppelhubbewegungen erfolgen mit einer bestimmten Hubfrequenz und Amplitude, wobei Hubfrequenz und Amplitude über die Steuereinheit 114 einstellbar sind. Zahlreiche Nadeln sind in den sogenannten Nadelbrettern nach einem Anordnungsschema orthogonal zur Brettebene parallel zueinander aufgereiht. Das Nadelbrett selbst ist am Nadelbalken 404 befestigt, der sich als steifer Träger über die Arbeitsbreite erstreckt.
Für die Passage des Vlieses innerhalb der Nadelmaschine sind parallele Lochplatten horizontal angeordnet. Durchstechen die Nadeln das Vlies von oben, stützt es die untere Lochplatte als sogenannte Stichplatte 406 gegen Einstichkräfte von oben. Die parallel darüber angeordnete Lochplatte, der sogenannte Niederhalter 407, streift es gegen die Rückzugskräfte der Nadeln ab. Die Oberflächen von Stichplatte und Niederhalter sind glatt, führen das Vlies und bilden über ihren einstellbaren Abstand den Raum für den Durchlauf. Ein Abzugswalzenpaar 405 treibt das genadelte Vlies über einen Klemmspalt reibschlüssig an und prägt ihm die Abzugsgeschwindigkeit ein. Solange jedoch die Nadeln im Eingriff sind, wird der Vliesdurchlauf in der Nadelzone gestoppt.
Mit Bezug auf die zweite Prozess-Schnittstelle B gemäß Fig. 1 wird nunmehr das Ablegen und die Vliesbildung auf dem Förderband noch näher erläutert. Um das Schleifgarn 112 über die gesamte Breite des Förderbandes 110 ablegen zu können, ist eine nicht näher gezeigte Vorrichtung vorgesehen, die das Schleifgarn 112 vor dem Ablegen senkrecht zur Bewegungsrichtung v positionieren kann. Dazu kann das Schleifgarn 112 an der zweiten Prozess-Schnittstelle B beispielsweise durch eine Öse geführt werden, die entlang einer Traverse senkrecht zur Bewegungsrichtung v hin und her bewegt wird. In gleicher Weise ist es auch möglich, dass die gesamte Beschichtungseinheit 109 oder aber umgekehrt das Förderband 110 entsprechend hin und her bewegt werden. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Luftströmeinheit eingesetzt werden, um das Schleifgarn 112 mittels eines gezielt variierenden Luftstroms auf verschiedenen Positionen des Förderbands 110 abzulegen.
Alternativ zu der Bildung eines einzelnen Schleifgarns 112 ist es weiterhin auch möglich, senkrecht zur Bewegungsrichtung mehrere Spindüsen 105 bzw. einen Spinbalken mit mehreren Spindüsen vorzusehen. Fig. 5 zeigt hierzu eine erste Variante der Anlage aus Fig. 1. Die Bezugszeichen in Fig. 5 entsprechen den Bezugszeichen aus Fig. 1, sodass hinsichtlich der Beschreibung der Komponenten auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen werden kann. Im Unterschied zu Fig. 1 sind nunmehr allerdings senkrecht zur Bewegungsrichtung v mehrere Spinndüsen 105a, 105b, 105c vorgesehen, die identisch oder auch unterschiedlich ausgeführt sein können, und zwar derart, dass sich über die gesamte Breite des Förderbandes 110 die gewünschte Ablage des Schleifgarns 112 bildet. Die Spinndüsen können identische oder aber unterschiedliche Filamentdurchmesser erzeugen.
Fig. 6 zeigt eine zweite Variante der Anlage aus Fig. 1 mit einer Verstreckungseinheit 601, mit einer Ausrüstungseinheit 602 und mit einer Verfestigungseinheit 605. Die Prozess-Schnittstellen A, B, C und D entsprechen grundsätzlich den Prozess-Schnittstellen A, B, C und D aus Fig. 1, allerdings sind hinsichtlich der Verstreckungseinheit 601 und der Ausrüstungseinheit 602 verschiedene Varianten denkbar, die hier näher erläutert werden.
Zunächst einmal kann die Verstreckungseinheit 601 wie die Bündelungseinheit 107 ausgeführt sein, wie diese im Detail in Fig. 2 gezeigt ist. Ebenso kann die Ausrüstungseinheit 602 wie die Beschichtungseinheit 109 ausgeführt sein, wie diese im Detail in Fig. 3 gezeigt ist. Gleiches gilt für die Verfestigungseinheit 605, die entsprechend der im Detail in Fig. 4 gezeigten Vliesverfestigungseinheit 115 ausgeführt sein kann.
Als Variante zu der Beschichtungseinheit 109 ist es aber beispielsweise denkbar, dass in der Ausrüstungseinheit 602 auf den Kunstharz und den Primer gänzlich verzichtet wird und die Schleifkörner direkt auf das noch nicht vollständig ausgehärtete Garn oder die wieder plastisch gemachte Garnoberfläche aufgebracht werden. Zum Beschichten kann wiederum eine Beschichtungsdüse eingesetzt werden, wie diese gemäß der Schleifmittel-Beschichtungsdüse 304 in Fig. 3 beschrieben wurde. Zusätzlich oder alternativ ist es auch möglich, die Schleifkörner elektrostatisch mit dem Garn in Verbindung zu bringen, ähnlich wie dies auch bei flächigen Schleifmitteln auf Unterlage durchgeführt wird.
Eine weitere Variante besteht darin, dass die Trocknung bzw. Aushärtung des Kunstharzes erst erfolgt, nachdem das Schleifgarn auf das Förderband 603 abgelegt wurde. Die Aushärtung kann mittels UV-Strahlung oder aber auch mittels konventioneller thermischer Trocknung oder anderweitiger Trocknung erfolgten. Zur Andeutung dieser Situation ist als Beispiel in Fig. 6 eine thermische Trocknungseinheit 604 über dem Förderband 603 dargestellt. Der Grundgedanke dieser Variante besteht darin, dass der Zustand des noch nicht gänzlich ausgehärteten Schleifgarns ausgenutzt wird, um beim Ablegen auf das Förderband 603 sogleich eine gewisse Verfestigung herbeizuführen.
Fig. 7 zeigt eine dritte Variante der Anlage aus Fig. 1 mit einer Verstreckungseinheit 701, mit einer Ausrüstungseinheit 702 und mit einer Verfestigungseinheit 705. Die Prozess-Schnittstellen A, C und D entsprechen grundsätzlich den Prozess-Schnittstellen A, C und D aus Fig. 1, sodass die Verstreckungseinheit 701 wie die Bündelungseinheit 107 ausgeführt sein kann, wie diese im Detail in Fig. 2 gezeigt ist. Gleiches gilt für die Verfestigungseinheit 705, die entsprechend der im Detail in Fig. 4 gezeigten Vliesverfestigungseinheit 115 ausgeführt sein kann.
Gemäß der in Fig. 7 gezeigten Variante wird allerdings nun das Garn bereits hinter der ersten Prozess-Schnittstelle A auf das Förderband 703 abgelegt. Sobald das abgelegte Garn die Ausrüstungseinheit 702 passiert, wird das Schleifkorn 706 auf das abgelegte Garn gestreut oder gesprüht. Im Anschluss daran erfolgt die Trocknung bzw. Aushärtung mit der Trocknungseinheit 704 sowie die Verfestigung mit der Verfestigungseinheit 705.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Schleifvlies,
bei dem Vliesfasern (108) eines bestimmten Ausgangsmaterials den Verfahrensschritten einer Vliesbildung und einer nachfolgenden Vliesverfestigung unterworfen werden,

wobei die Vliesfasern (108) vor dem Verfahrensschritt der Vliesbildung und/oder vor dem Verfahrensschritt der Vliesverfestigung mit Schleifkörnern derart beschichtet werden, dass die Schleifkörner an dem Ausgangsmaterial haften.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vliesfasern (108) aus einem Polyamid oder einer Polyamidmischung bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vliesfasern (108) aus Nylon bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei die Vliesbildung mit einem Kardierverfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei die Vliesbildung mit einem aerodynamischen Verfahren erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die Vliesverfestigung mit einem Verwirbelungsverfahren, beispielsweise mit einer Wasserstrahlverwirbelung, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die Vliesverfestigung mit einem thermischen Verfahren, beispielsweise mit einer Ultraschallverfestigung, erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, wobei die Vliesfasern (108) vor der Beschichtung mit den Schleifkörnern mit einem Kunstharz beschichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei als Kunstharz ein lichthärtender Kunstharz verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei die Vliesfasern (108) kontinuierlich beschichtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei die Vliesfasern (108) intermittierend beschichtet werden.