本发明涉及的是毛毡件,更具体地说本发明涉及的是作抛光和研磨操作用设备辅助件或附件的毛毡环,及其制造方法和设备。 一般说来,上述毛毡盘或毛毡抛光件是用片状或团状毛毡、块状毛毡、板状或园盘毛毡制备的,它们的厚度从1毫米至150毫米不等,直径从1毫升至1000毫米不等,更详细地说它们是毡合(fulled)或粘合形式的毛毡或非毡合的或未经粘合形式的毛毡,其比重介于0.10和1.10克/厘米3之间。
此种毛毡盘的使用领域包括研磨和抛光玻璃,金属、石料、木头和塑料或其类似物等,与此同时在毛毡盘和要被切割或切削成形的工件间放置有在浆状载体粘结剂中的磨料颗粒,这些磨料颗粒例如包括石英、氧化铝或碳化硅。
这种毛毡的优点是对其要用以加工的材料来说,适应能力强,这样的优点导致无论在需要有伸缩性的操作压力下,还是需要有特别精细的研磨和抛光作用的地方都可以使用。其缺点是下述事实,毛毡件只能和磨抛光膏一道使用,即是说在毛毡件表面施以磨料颗粒后才能使用,而磨料颗粒不可能牢固地粘合在毛毡件内,经验表明该毛毡不能保持住上述研磨或抛光添加材料。
这样就限制了毛毡件和毛毡盘的使用,而且主要使用的固体磨料件包括陶瓷材料、合成树脂或橡胶磨料块或磨料环。即使是后者也具有下述缺点,即它不能提供足够的与欲磨的材料紧密接触的适当能力。
本发明人注意到了上述各种问题,目的是要提供一种在本说明书的公开部份所定义的毛毡件,这种毛毡件提高了用在研磨和抛光操作中的适用性,而且还要提供制造这种毛毡件的方法和设备。
此目的是这样实现的,即毛毡件至少含35%的羊毛或类似毛状物成份,将颗粒度不超过1000μm的研磨或抛光颗粒封于缠结毛毡的结构孔穴中,按照体积计算,优选的情况是,毛毡件(不含毛或类似毛状物成份的)的原料比共计应该大大于20%,同时其夹杂物的优选粒度小于250μm。优选的毛毡件(特别是用于玻璃工业的)为具有上述性质的毛毡环。
制备本发明毛毡件所采用的必要条件是使用表面粗糙的空心纤维,特别是表面呈小片状或鳞状外形的纤维坯件。优先选用的是绵羊毛或其它动物毛。加入非羊毛纤维或非类似毛状物纤维的量可以在0%和20%之间波动,这取决于生产得到的针状毛毡或粘合毛毡的质量和比重。
磨料颗粒由毛成份所固定,例如由其鳞状或片状表面的鳞或小片来固定,在研磨操作过程中即使当此磨料颗粒大部份表面暴露时也是这样。在研磨至今为止的传统石料时,一旦仅仅小部份磨料颗粒表面从嵌此磨料颗粒的材料中暴露出来时,该磨料颗粒就从环绕它的材料中脱出。这样,当羊毛量低于上述的极限值35%时,磨料颗粒能够进入毛毡件内,但是在这种情形下,在低转速时,磨料颗粒就会因离心作用而甩出。根据本发明也可以在毛毡件中引入较大的磨料颗粒(例如高达2500μm),但是这种粒度的颗粒一般来说不宜作研磨和抛光之用,然而可作成如立方形或球状的毛毡体,用在如球磨设备中。
把优选的、含氧化铈的磨料颗粒牢固安置在毛毡件缠结纤维结构的空穴中,靠所述的例如在该毛毡的羊毛或毛状物成份上的小片或鳞片似倒钩的接合作用,使包含磨料颗粒的空心羊毛或毛状物成份基本上牢固地固定在一起。正如下面将要详细介绍的那样,在本发明的工艺过程中,使羊毛成份或类似物暂时成为可弯曲的状态以后,磨料颗粒滑入毛毡结构空穴中,干操作以后,毛成份再缠结,把磨料颗粒固定在适当位置。
含天然毛状物(可能含有限量的外加纤维)的上述原料,按成品毛毡件重量计合约10-95%的毛状物,而其优选值则为50-95%,其湿度为空气平均湿度,它的比重介于0.50和1.00g/cm3之间,可以介于0.12-1.50g/cm3之间。
按照在成品附件或设备辅助件比重中的比例,本发明的毛毡件具有抛光或磨料颗粒从80-1%,更具体为从35至1%。
本发明工艺方法的特征在于:把磨料颗粒(以抛光玻璃用的氧化铈为佳)加于水中,其浓度不超过500克磨料/1升水,优选的浓度为20至100克/1升水。把作为工作介质的上述混合物压入所述的本发明外形的坯料,然后干燥此经压过的坯料。
业已发现最好用下述物质来处理此毛毡件,此物质称作加固物质,将此种物质加在上述混合物中或随后加在毛毡件中。在这种情况下,发现加固添加剂材料不超过80%是有好处的,而其优选值为40%。适于这种用途的物质,特别是如水溶性的、其干含量为20-50%的热塑性添加剂,是聚乙烯或聚醋酸乙烯酯分散体,稍有粘性的、非离子化液体〔pH为3.5至6.0之间,比重约为1.1(20℃)〕。此加固添加剂在优选温度80℃至120℃下干燥后以硬质透明的涂层形式覆于成品件上。
优选的情况下在1至80℃下使用(毛毡越緻密,温度越高),例如本发明的下列组工作流体(每种组成都是在一升水中):
氧化铈(Ce2O3) 添加剂
20-60克 0.01-0.1升
60-80克 0.01-0.25升
100克 0.01-0.3升
根据本发明,优选的情况是在温度1℃至80℃条件下向此坯料中输入工作液体,借助于在其上施加的负压使存在于此坯料中的大部份空气除去,同时可以使之被穿入其中的磨料颗粒取代。
然而,根据本发明,也可以对工作介质和坯料施以常压或正压(到6巴或6巴以上),此时在坯料中产生压力降。
根据本发明方法的进一步工艺特点,坯料可以准备用于接收研磨或抛光颗粒,这主要采用非离子形、弱阴离子活性脂肪酸酯化活物或其类似物来实现的。用这种化合物生产的纤维表面光滑,而且当其吸有相当量的水份时,它们又能使纤维回到原来的形状。
使毛毡件和研磨及抛光颗粒之间结合的设备包括一储存工作流体的容器、浸入工作液体中的固定毛毡件的一个夹具和一输送液压剂的管道;该输送管道优选真空泵吸气管的形式,它在生产毛毡环时的内径稍大于此环开口的直径。此特点及下述特点共同确保了特别有力的吸取作用和工作流体运动的宽通路,这种特点是,有一压在毛毡环下表面上的覆盖盘,它仅仅压在下表面很窄的边缘上。
根据本发明的一个设备,在液体容器之上有一轴,具体地讲此设备用以生产尺寸较大的毛毡环,这样的布局在毛毡环靠在毛毡环上的抽吸管或连接管于浸渍浴中转动时也能进行浸渍操作。
另一设备为一堆置毛毡件的压力箱,借此箱从毛毡零件中除去空气,加压下使毛毡件暴露于工作流体中。
下面将参照示意附图介绍本发明优选的实施方案,从这些实施方案中将会看到本发明的其他优点、特点和细节。
图1是处理期间毛毡环的横断面图;
图2是一工艺流程图,和
图3所示为处理毛毡环的另一设备。
参看图1,置于液体容器10底9和壁8之间空间的是一毛毡环11,毛毡环11高h例如35毫米,而此环中心开孔12的直径为110毫米,毛毡环的壁厚e20毫米。该毛毡环含有带有一定量天然空心纤维的缠结纤维结构(图中未画出)的纤维。这种天然空心纤维的量下文将会涉及到,而空心纤维本身也至少部份地划定此纤维结构中空穴的界限。
置于此毛毡环中开口12之下的是一覆盖盘或板13,它盖于底部环形表面14之上的一窄边缘15上,底部环形边缘15的宽度如图所示为b。固定覆盖板13的夹以金属制的为佳,为清楚起见图中未标出。
借助覆盖板13,置于液体容器10之中的、其中浸以带有覆盖板13的毛毡环的工作流体Q,起初不能达到毛毡环11的内表面16。
在毛毡环11向上的环形表面17带有一圆柱形管或管件18,正如所示那样它的壁的厚度n薄(例如5毫米),在本实施例中如图所示的圆柱形管的内径i为110毫米。
圆柱形管件18和一真空泵相连(真空泵在图1中未画出)。启动真空泵时,在箭头x指的方向产生吸气流,该气流使得通过毛毡环11吸入工作流体Q并使之进入此毛毡环的开口12。当工作流体Q从此毛毡环的上下环面17和14、外壁19穿过毛毡环的横截面时,工作流体中的磨料颗粒〔工作流体中含有氧化铈(Ce2O3)〕从工作流体中除去,而这些磨料颗粒则存在于上述的、毛毡环11的孔穴中。这样制得了带磨料颗粒的硬质毛毡件,这些磨料均匀地分配在毛毡环的整个横截面上,经最后处理后,它们固定地粘连在其中,这样,一方面由于磨料颗粒的固定,另一方面由于毛毡纤维结构的有限弹性,成品毛毡环11特别适于湿抛光玻璃缘。
为了改进环中孔12的流动条件,成部份球状的导流件6在覆盖板13的中央,同时有一和管件18相配的垫片5,它呈弯曲或向覆盖板13弯曲着,垫片5上有一中心吸气孔4,借助此孔,工作流体Q相对于管件18的轴A几乎成辐射状通过此滤环。吸气孔4的宽度如图中k所示。
参看图2,图中20为一压力箱,此箱中的格栅22上支撑放着许多毛毡盘21,在格栅22之上和压力箱20相连的是一带有开关装置28的导管27,27的另一端和储存工作液体Q的筒状容器25相连,其中工作液体的液位由液面指示仪来控制。
和压力箱20的壁29相连,紧靠其上的压力法兰盘或压力盖30的是带有分离器40的、真空泵32的导管31,此分离器连接于压力箱和真空泵之间。在导管31上除设有关闭装置28之外,还设有检测控制或监测设备33,温度计35及真空表36。
借助分离器40,从经过管道31的空气流中除去工作介质Q的残渣。为了带走从空气流中除去的残渣,借助导管41、真空捕集器42使分离器40与容器25相通。
将毛毡盘21装在上述的设备上,然后放上压力盖或法兰盘30并使之密封。
导管27上的开关现在处于关闭状态,将导管31上的开关设备28打开,这样当真空泵32启动时,则从压力箱中抽去空气。然后打开导管27上的开关28,分离器40的开关设备28也打开,这样工作流体则开始通过毛毡盘21。
在如下面规定的时间以后,停止供以工作流体Q,并在压力箱20的真空消除后,方能开启压力箱20的压力法兰盘30,于常压下,经压力箱底部38的开关装置37排走压力箱中的残渣。
如果要提供一个或多个直径较大的、含氧化铈或相应磨料颗粒的毛毡环,把此毛毡环11在工作流体容器之上夹于转动轴的转动部份42上,该转动轴可以垂直于此轴的轴心线转动,如图3所示。将毛毡环11置于适当位置的装置图中未示出。将毛毡环浸渍于工作流体Q中达一定深度,如图3所示的q;靠弯曲吸管18f产生的抽吸作用迫使工作流体通过毛毡环的横截面。
按下述步骤对毛毡环11予以处理。
用毛毡块来生产制作毛毡环11的坯料,它的高度h例如40至60毫米,其尺寸如下:
外径:150mm
内径:110mm
壁厚:20mm
比重:0.48-0.68g/cm3。
坯料在湿条件下,在毛毡环上开一孔12。并锯出毛毡环11的外壁19。
所用的工作流体含:
氧化铈(Ce2O3) 水(H2O)添加剂(加强剂)
20-60g 1升 0.1升
60-80g 1升 0.2-0.25升
100g 1升 0.3升
上面所称的“氧化铈”包括能给出混合性好、水份分布均匀的高速抛光剂的,由高级氧化铈、其他氧化物和添加剂组成的一种混合物,其物理和化学数据如下:
外观:棕色粉末
平均颗粒度:1.6-2.4μm
pH值:6.4-6.7
烧失量:约5%
松密度:1.1-1.4
成份:Ce2O255%
其他稀土氧化物 10%
Fe2O325%
起始浓度:10°玻(美)度
(比重1.074或100g/升
将Ce2O3、H2O和添加剂的混合物充分搅拌,把带有密封板13的毛毡环11装到抽吸管18上,启动真空泵并把毛毡环完全浸入上述混合物中,为使氧化铈均匀分布在毛毡环11上,仅约5秒钟以后,翻转毛毡环11,从其另一面来重复此操作。
为了使以后的干燥加快进行,在抽吸操作后,在一离心设备中把水甩干(约60秒钟)。甩干后,把毛毡环11压至成品尺寸并进行加强或加固工艺,这是使加压的毛毡环浸透含有上述的加强或加固添加剂液体来实现的。
真空泵的抽真空能力是在80-100%真空抽吸效率范围内,与此同时通过毛毡环11抽吸工作流体,毛毡材料的比重越小,真空抽吸效率就越低,吸入的Ce2O3也就越多。
抽吸时间和通过毛毡件抽吸工作流体Q的量(约0.25至1升)取决于毛毡的密度,毛毡坯料的高度、工作流体Q的浓度和真空抽吸力。