耐用型非织造抛光制品及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种适用于抛光机床的抛光制品，尤其涉及一种耐用型非织造抛光制品及其生产方法。

背景技术

卷紧轮属于磨料磨具分支里的弹性磨具，是尼龙轮或抛光轮的一种。相对于国内大量生产的纤维抛光轮产品而言，卷紧轮密度更高，耐用性是叠合式纤维抛光轮的2-8倍不等，加工表面效果更稳定。卷紧轮的这种独有的产品特点，使之在金属加工，去毛刺，精加工领域具有不可取代的作用。广泛应用于发动机叶片、运动器械、医疗器械、机械轴类零件以及家用五金件等各个领域。

卷紧轮是由工业尼龙纤维无纺布、百洁布通过辊胶涂布的方法涂布，然后在一特制管芯上收卷成棒，并烤制固化而成。涂布的胶体中含粘结剂、磨料、填料及各类助剂等，而卷棒的大小从150mm-600mm等多种型号。由于胶体成分的差异以及工艺的差异，使得成品卷紧轮性能也存在巨大差异。目前国际上主要有两大卷紧轮配方体系。欧美国家目前为全球卷紧轮产品主流供应商，全球占有率80％以上，其广泛采用的是非环保型聚氨酯配方体系。其优点为产品性能较好，耐用，富有弹性，缺点是VOC排放，固化时间长，有些大尺寸高密度产品固化时间甚至需要130度烘烤36-48小时的以上。另一体系为国产非环保型环氧增韧体系。其优点为成本低、产品切削力强，固化时间短。缺点是产品耐用性差，一般仅为聚氨酯体系的1/4甚至更低，切产品硬度高，研磨效果及使用体验会差很多，也有VOC排放等问题。

对于不同的技术路线，目前的产品工艺都有一定的难点或缺点：(1)对于聚氨酯体系卷棒密度和尺寸的差异，导致其固化工艺复杂，过程长、能耗高、或固化不充分、VOC排放多。(2)对于环氧体系卷紧轮，目前由于其性能的局限性，在耐用性和弹性上无法有非常显著的突破，同时，也有VOC排放问题，且环氧体系由于胺类固化剂反应活性在不同气候温度下速度不一样，导致成品性能也随气温有波动。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统卷紧轮存在诸多缺陷的问题，提出用以加工卷紧轮的一种耐用型非织造抛光制品及其用作加工卷紧轮的生产方法，通过新配方与新工艺的两者的结合，有效地解决了现有技术的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种耐用型非织造抛光制品，包括纤维无纺布基体以及涂布于所述纤维无纺布基体上的浆料，所述浆料包括硬胶、软胶、磨料、填料及助剂，其中：

所述硬胶为占浆料质量分数5％-20％的水性液体酚醛树脂，所述软胶为占浆料质量分数10％-40％的水性聚氨酯乳液、水性丁腈乳液、水性丙烯酸乳液中的至少一种，所述磨料占浆料质量分数30％-65％。

进一步地，所述磨料包括碳化硅、棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、石榴石、金刚砂、陶瓷刚玉、金刚石中的至少一种。

进一步地，所述填料为碳酸钙、水锂石、氢氧化铝中的至少一种。

进一步地，所述助剂为颜料、色浆、抗沉降剂、助溶剂、磨削助剂、吸热助剂硬脂酸中的至少一种。

进一步地，所述硬胶的树脂固含量为60-80％，其pH值为8.0-9.0，水溶度为300％-1000％，130度凝胶时间为50-90秒。

进一步地，所述软胶的树脂固含量为40-60％，其pH值为8.0-9.0，玻璃化转变温度为-10℃-30℃。

本发明还提供了上述的耐用型非织造抛光制品的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：配置浆料，将硬胶与软胶按质量分数混合均匀，再依次加入助剂、填料、磨料后，配置成均匀的浆料，使得浆料固含量为60％-90％，浆料粘度为2000-20000cps；

S2：涂布浆料，以辊涂的方式将S1中所制浆料均匀涂布在纤维无纺布基体上，每平米涂布量为0.9-2.0公斤；

S3：收卷固化，将涂布好的无纺布，卷绕在一根多孔收卷管上，并通过多孔收卷管上的孔隙进行热气循环，快速固化。

进一步地，所述多孔收卷管内设置有用以加速热气循环的通风装置，所述通风装置包括同轴固定于所述多孔收卷管中的第一筒体，且第一筒体的居中侧面均匀开设有第一引气孔，所述第一筒体的一端作为进气端通入高速气流，并在另一端作为出气端流出高速气流。

进一步地，所述通风装置还包括自密封组件，所述自密封组件包括套设于所述第一筒体两端的弹性密封圈，以及固定所述弹性密封圈的密封环组，所述弹性密封圈内侧具有推力斜面；

所述密封环组包括：

固定环，设置于所述第一筒体的居中侧面与第一筒体端部之间，并由第一筒体径向向外突出而成；并且在固定环与第一筒体端部之间，沿着第一筒体的圆周方向均匀开设有活动槽；

移动环，装配于第一筒体端部，并与所述固定环形成容纳弹性密封圈的环形腔；

挤压环，嵌设于所述弹性密封圈与第一筒体之间，并能够在所述环形腔内轴向滑动，且所述挤压环的外侧面与所述弹性密封圈的推力斜面形成斜面副；

所述进气端内设置一有底无盖的推力筒，所述推力筒的底板沿着进气方向开设有进气孔，所述第一筒体内侧对应推力筒设有限位台，且推力筒与限位台之间设置有复位弹簧；

所述出气端内设置有一从动筒，且所述从动筒与推力筒联动；

所述挤压环与推力筒之间，以及挤压环与从动筒之间均通过贯穿活动槽的连接件固接。

进一步地，所述通风装置还包括第二筒体组件，所述第二筒体组件包括：

第二筒体，同轴固定于第一筒体内，且轴向位于推力筒与从动筒之间；所述第二筒体与第一筒体之间的环形空间内径向均匀设置有用以固定第二筒体的支撑板，且所述支撑板内贯穿设有连通第二筒体内腔与第一筒体外部的第二引气孔；

转轴，位于所述第二筒体的轴线上，所述转轴的一端延伸至推力筒内并装配一受进气端的高速气流驱动的涡扇，所述转轴的另一端延伸至从动筒内；

若干个螺旋叶片，所述螺旋叶片均匀地在转轴与第二筒体之间螺旋；所述螺旋叶片能够随被涡扇驱动而转动，以排出第二筒体内的气流；

套筒，通过径向固定的连接杆设置于所述从动筒中心处，且所述套筒用以转动连接转轴的端部。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明中采用新型的水性复配胶水体系，用于调配抛光制品用涂布浆料，尤其可以用以加工卷紧式抛光轮，并且有利于降低VOC排放，解决了现有卷紧轮工艺中大量使用有机溶剂作为稀释剂从而产生大量排放的问题，同时其耐磨性能达到行业领先水平。

本发明还同时提供了一种利用本发明中抛光制品加工卷紧式抛光轮的固化工艺，通过多孔收卷管及通风装置进行热气循环，快速去除水分，从而固化产品，该固化方法，对比现有的玻纤拉挤管工艺，去水分效果提升5倍以上，固化时间缩短3倍以上。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有技术中的收卷固化工艺示意图。

图2是本发明中的收卷固化工艺示意图。

图3是本发明一种实施例中的固化工艺装配图。

图4是本发明一种实施例中通风装置的结构分解图。

图5是本发明在收卷固化工艺中的主视图。

图6是图5中的A-A截面结构示意图。

图7是图5中的侧视图。

图8是本发明一种实施例中通风装置进气端的局部示意图。

图9是本发明在图6中的气流流向示意图。

图中：

100、纤维布，200、多孔收卷管，300、通风装置；

310、第一筒体，311、第一引气孔，312、固定环，313、移动环，314、限位台，315、活动槽，316、进气端，317、出气端；

320、弹性密封圈；

330、挤压环；

340、推力筒，341、进气孔；

350、第二筒体，351、转轴，352、螺旋叶片，353、涡扇，354、支撑板，355、第二引气孔；

360、从动筒，361、套筒，362、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明中纤维无纺布采用聚酰胺短纤维。其按不同比例，经过梳理机梳理、交叉铺网、Rando气流成网，铺出来的无纺布通过辊涂水性胶水后，再经隧道炉烘干固化，得到所需的纤维无纺布。

所述聚酰胺纤维，是指聚酰胺单六纤维或聚酰胺双六纤维；纤维粗细为15旦、30旦、50旦、70旦等不同粗细的纤维，单根纤维长度为40mm-70mm长度不等。

所述水性胶水包括水性聚氨酯胶水、水性丙烯酸胶水、水性丁腈乳液、水性酚醛胶水等。

所述纤维无纺布，每平米重量在120-350克，厚度在8-15mm。

实施例一

取40mm长度15旦尼龙短纤维(英威达尼龙双6纤维)，经梳理、铺网、气流成网后，获得均匀的180克/平米的无纺布基材，厚度15mm，辊涂50克干的水性聚氨酯胶，型号为Alberdingk U7640，固含量39-41％。涂布配方为：聚氨酯乳液60％，水40％，涂布后烘干得到成品纤维网，重量230克/平米。

浆料配方：水性液体酚醛树脂15％，水性聚氨酯乳液U7640 35％,一级碳化硅磨料P180 40％，碳酸钙5％(填料)，硬脂酸2％(助剂)。搅拌均匀，配置成粘度8000cps左右的浆料。通过双辊挤压涂布工艺，每平米涂布湿胶1200克。

将涂布好的约18米无纺布，卷绕在已制作好的外径90mm，内孔76mm的多孔收卷管200上形成卷紧轮，所述多孔收卷管200由热固性树脂和玻纤网孔布浸渍后卷制而成，孔隙率30-70％，通过卷棒机，把18米布均匀收卷成外径230mm的棒，放入固化箱中，在90-150度温度下，如图2所示，对多孔管内部负压抽气，热气从固化箱穿过卷紧轮，进入到多孔收卷管，然后送入循环风机，持续固化时间为5-8小时。

固化后的棒，修磨外圆到203mm外径，再分切成不同厚度的卷紧轮成品。成品外观完好，固化内外一致，硬度适中。测量粗糙度Ra为0.1微米，硬度为邵氏A 88度，6公斤压力下测试卷紧轮耐磨性，切削/损耗比为400-800％之间，与进口产品相当。

实施例二

取40mm长度30旦尼龙短纤维(英威达尼龙双6纤维)，经梳理、铺网、气流成网后，获得均匀的180克/平米的无纺布基材，厚度15mm，辊涂50克干的水性聚氨酯胶，型号为Alberdingk U7640，固含量39-41％。涂布配方为：聚氨酯乳液60％，水40％，涂布后烘干得到成品纤维网，重量230克/平米。

浆料配方：水性液体酚醛树脂20％，水性丁腈乳液LITEN NX1200 32％(由Synthomer公司生产),一级碳化硅磨料P80 40％，碳酸钙5％(填料)，硬脂酸3％(助剂)。搅拌均匀，配置成粘度6000cps左右的浆料。通过双辊挤压涂布工艺，每平米涂布湿胶1400克。

制作工艺：将涂布好的约35米无纺布，卷绕在已制作好的外径145mm，内孔127mm的多孔收卷管200上形成卷紧轮，通过卷棒机，把35米布均匀收卷成外径330mm的棒，放入固化箱中，在90-150度温度下，如图2所示，对多孔收卷管200内部负压抽气，热气从固化箱穿过卷紧轮，进入到多孔收卷管200，然后送入循环风机，持续固化时间为6-9小时。

固化后的棒，修磨外圆到305mm外径，再分切成不同厚度的卷紧轮成品。成品外观完好，固化内外一致，硬度适中。测量粗糙度Ra为0.25微米，硬度为邵氏A 90度。6公斤压力下测试卷紧轮耐磨性，切削/损耗比为300-600％之间，与进口产品相当。

实施例三

65mm长度15旦尼龙短纤维(英威达尼龙双6纤维)，经梳理、铺网、气流成网后，获得均匀的140克/平米的无纺布基材，厚度15mm，辊涂50克干的水性酚醛胶，型号为AlberdingkU6150，固含量39-41％。涂布配方为聚氨酯乳液60％，水40％，涂布后烘干得到成品纤维网，重量230克/平米。

浆料配方：水性液体酚醛树脂12％，水性丙烯酸乳液39％,一级碳化硅磨料P12045％，硬脂酸锌2.5％,钛白粉1.5％。搅拌均匀，配置成粘度6000cps左右的浆料。通过双辊挤压涂布工艺，每平米涂布湿胶1400克。

制作工艺：将涂布好的约13米无纺布，之间卷绕在已制作好的外径38mm，内孔25.4mm的多孔收卷管200上形成卷紧轮，通过卷棒机，把13米布均匀收卷成外径330mm的棒，放入固化箱中，在90-150度温度下，将通风装置300放入多孔收卷管200内，热气从固化箱穿过卷紧轮，进入到多孔收卷管200内并由通风装置300排出，然后送入循环风机，持续固化时间为5-7小时。

固化后的棒，修磨外圆到152mm外径，再分切成不同厚度的卷紧轮成品。成品外观完好，固化内外一致，硬度适中。测量粗糙度Ra为0.19微米，硬度为邵氏A 90度。6公斤压力下测试卷紧轮耐磨性，切削/损耗比为300-600％之间，与进口产品相当。

在本发明的另一些实施例中，浆料配方中，水性液体酚醛树脂为5％-20％，水性聚氨酯乳液为10％-40％,硬胶和软胶可以通过改变比例，调整产品的弹性，一级碳化硅磨料P120为30％-65％(磨料还可以为棕刚玉、白刚玉、锆刚玉、石榴石、金刚砂、陶瓷刚玉、金刚石)，填料为硬脂酸锌2.5％(填料还可以为碳酸钙、水锂石、氢氧化铝),助剂为钛白粉1.5％(助剂还可以为其他的颜料、色浆、抗沉降剂、助溶剂、磨削助剂)，以上原料的质量分数合计100％。将上述浆料原料搅拌均匀，配置成粘度6000cps左右的浆料。通过双辊挤压涂布工艺，每平米涂布湿胶1400克。

为了加快热气循环效率，提升固化速度，如图2-图6所示，本发明在上述实施例三的所述多孔收卷管200内设置有用以加速热气循环的通风装置300，所述通风装置300包括同轴固定于所述多孔收卷管200中的第一筒体310，且第一筒体310的居中侧面均匀开设有第一引气孔311，所述第一筒体310的一端作为进气端316通入高速气流，并在另一端作为出气端317流出高速气流。根据伯努利原理，由于多孔收卷管200内的气流速度快，压力小，从而能够加快无纺布100外部的气体穿过无纺布100收卷区域，提高了多孔收卷管200内外的气压差，加速热气循环速度。如图1所示，为现有的玻纤拉挤管收卷固化工艺，其只能够通过热扩散从卷紧轮外向内固化，固化效率低，而采用如图2所示的固化工艺，则通过热风循环，大幅提升固化效率。

在上述方案中，为了保障提升上述的热气循环效率，在第一筒体310与多孔收卷管200之间形成密封环境，使得第一筒体310仅能流出从无纺布100外部流向第一筒体100的热风，避免由多孔收卷管200两端进入不参与固化的气体，所述通风装置300还包括自密封组件，所述自密封组件包括套设于所述第一筒体310两端的弹性密封圈320，以及固定所述弹性密封圈320的密封环组，所述弹性密封圈320内侧具有推力斜面；

所述密封环组包括：

固定环312，设置于所述第一筒体310的居中侧面与第一筒体310端部之间，并由第一筒体310径向向外突出而成；并且在固定环312与第一筒体310端部之间，沿着第一筒体310的圆周方向均匀开设有活动槽315；

移动环313，装配于第一筒体310端部，并与所述固定环312形成容纳弹性密封圈320的环形腔；

挤压环330，嵌设于所述弹性密封圈320与第一筒体310之间，并能够在所述环形腔内轴向滑动，且所述挤压环330的外侧面与所述弹性密封圈320的推力斜面形成斜面副；

所述进气端316内设置一有底无盖的推力筒340，所述推力筒340的底板沿着进气方向开设有进气孔341，所述第一筒体310内侧对应推力筒340设有限位台314，且推力筒340与限位台314之间设置有复位弹簧342；

所述出气端317内设置有一从动筒360，且所述从动筒360与推力筒340联动；

所述挤压环330与推力筒340之间，以及挤压环330与从动筒360之间均通过贯穿活动槽315的连接件固接。

在上述结构中，所述贯穿活动槽315的连接件例如为螺钉，如图8所示，螺钉从挤压环330穿过活动槽315并连接到推力筒340上，从而在推力筒340受到第一筒体310端部的气流冲击而滑动时，能够同步带动挤压环330在环形腔中移动，并挤压弹性密封圈320内侧的推力斜面，使得弹性密封圈320略微扩张，从而抵紧多孔收卷管200的内侧面，并且弹性密封圈320不会脱出环形腔，以形成所需要的密封效果。

在本发明的一些实施例中，为了进一步提高上述弹性密封圈320的推力斜面与挤压环330的传动稳定性，在弹性密封圈320内侧的推力斜面上可以嵌入金属片以确保弹性密封圈能够被挤出。

基于上述方案，本发明的通风装置300中，无纺布100外部的气体在压差作用下，仅能够穿过无纺布100进入多孔收卷管200内，并经过通风装置100排出，在这一过程中，形成热风而带走无纺布100的热量，加快了其固化进程，而压差的大小则根据进气端316的气流速度控制，经出气端317排出的热风能够经过风机、管道以及换热装置等结构(均为常规现有技术，在此不作赘述)循环后再次进入进气端316，形成循环气流，降低成本。

为了充分利用第一筒体310内部空间，并联动所述推力筒340与从动筒360，所述通风装置300还包括第二筒体组件，所述第二筒体组件包括：

请着重参阅图4、图6及图7，其中，第二筒体350，同轴固定于第一筒体310内，且轴向位于推力筒340与从动筒360之间；所述第二筒体350与第一筒体310之间的环形空间内径向均匀设置有用以固定第二筒体350的支撑板354，且所述支撑板354内贯穿设有连通第二筒体350内腔与第一筒体310外部的第二引气孔355；从而，第二引气孔355连通了第二筒体350内与多孔收卷管200内。

转轴351，位于所述第二筒体350的轴线上，所述转轴351的一端延伸至推力筒340内并装配一受进气端316的高速气流驱动的涡扇353，所述转轴351的另一端延伸至从动筒360内；

若干个螺旋叶片352，所述螺旋叶片352均匀地在转轴351与第二筒体350之间螺旋；所述螺旋叶片352能够随被涡扇353驱动而转动，以排出第二筒体350内的气流；

套筒361，通过径向固定的连接杆362设置于所述从动筒360中心处，且所述套筒361用以转动连接转轴351的端部。

一方面，所述转轴351与推力筒340可以通过轴承转动连接，转轴351与套筒361同样可以通轴承转动连接，从而实现推力筒340与从动筒360之间的联动，作为一种实施手段，实现通风装置300的两端同时紧贴多孔收卷管200形成密封环境；

另一方面，如图9所示，所述涡扇353受进气端316的高速气流驱动，使得第二筒体350内部的螺旋叶片352同步转动，排出第二筒体350内部的气体形成负压，从而通过第二引气孔355抽取多孔收卷管200与通风装置300之间的热气，同时第一筒体310内部被支撑板354分隔成多个相互独立的风道，增加气流速度，以综合提高热气循环效率，加快无纺布100的固化进程，使得固化工艺时间缩短为原来的三分之一，能耗降低到原来的20％以下。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。