复合体及其制造方法
[0059]由于空穴所导致的结构孔隙度增加了当复合体用于加工各种材料时的效率，因为磨料颗粒AP的加工边缘向抛光、研磨和切割操作中待加工的材料更好地突出。这会增加待抵靠住工件的表面的可用边缘的数量，并且增加效率和降低由于摩擦产生的热。多孔结构产生较少摩擦，这意味着复合体没有变得过热，所述过热可能会使得材料劣化。另一方面，NFC具有耐热性并且对于冲击更为弹性，这与倾向于是热敏感和脆性的硬化有机树脂粘合剂是相反的。
[0060]图4显示在多孔基材S上以层4的形式形成的复合体，所述多孔基材S在图中是致密织造布料。对于固定在多孔基材上的层中作为粘合剂的NFC的优点如上文所述。多孔基材S还可以是编织布料、非织造布料、纸或者硬纸板，并且其可以由数层构成。类似于图2的结构，图4的结构可以是研磨产品。多孔基材通常是挠性的，以制造带材形式的挠性磨料材料等。这些材料特别地被用于进行抛光和清洁。例如，可以将NFC和磨料颗粒的混合物喷雾到非织造布料上，从而使得混合物覆盖非织造的纤维。
[0061]基材也可以是更为开放的网状结构，从而使得当NFC与磨料颗粒的混合物施涂于其上的时候，在最终产品中保留开口，而混合物仅仅覆盖了绕着开口的单独束(individualstrands)。但是，如果这些束可能是多孔的话，这样，可以认为NFC具有与多孔基材相同的优势。
[0062]基材S也可以是非多孔的，例如如图2所示的刚性结构，或者非多孔但是刚性结构，其可以是封闭表面膜，例如塑料膜。也可以将图2认为表示了挠性基材S。
[0063]复合体也可以是没有基材对其进行支撑的自立式复合体。该复合体可用作例如碟形式的研磨产品，例如作为研磨轮和切割轮。圆形碟状研磨产品还可以在较强增强材料(例如玻璃纤维)的基材上具有复合体。这些具有或不具有支撑体的碟状产品的总厚度可以是
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[0064]复合体还可形成更厚的圆形碟状产品，例如旋转磨石，其厚度可以是25-55_。
[0065]图5显示自立式复合体的特殊例子，其是微颗粒复合体MP。该复合体含有磨料颗粒AP，所谓的微颗粒，尺寸约为lum JFC的原纤维将数个颗粒AP粘结在一起(图中仅示意性显示了一些)，从而形成了接近具有加工边缘的磨料颗粒形状的复合体。优选地，在形成微颗粒复合物的混合物中还使用了协同树脂粘合剂。
[0066]微颗粒复合体MP可以如下方式形成:作为混合物的单个“液滴”或片材，浇铸在模具中，挤出或者受迫通过孔或喷嘴并切割，然后干燥，或者，形成较大的复合片并干燥，之后压碎成较小的片材，其形成颗粒状微颗粒复合体MP。特别是当经由挤出通过模头或者迫使混合物通过喷嘴或者通过孔形成拉伸体，然后切割成小片时，可以形成具有“边角”的有角形状颗粒，其对于磨料的功能性而言是重要的。模具还可以具有单独的凹陷，当混合物铺展在模具上的时候，其使得单独颗粒具有边角形状。
[0067]液体去除方法
[0068]可以将磨料颗粒和可能的其他成分混合成NFC的水性分散体(水凝胶)，其稠度通常为1-4%。但是，采用有效混合，可以将这些材料混合成10-30%稠度的更厚的“糊料状”分散体。
[0069]特别是当其从较稀分散体开始时，NFC和磨料颗粒的水性分散体含有大量水，这必须在液体去除步骤2中以除了蒸发之外的方式去除，从而增加生产速度。
[0070]一种可能性是使用压力，将混合物放入压制机中并经由加压表面施加压力，使得水从混合物经由对于原纤维和磨料颗粒是不可渗透的过滤织物排出到相对侧上。通过在过滤织物的另一侧(滤出侧)上施加减少的压力，使得脱水更有有效。可以通过使用加热，优选通过经加热的加压表面，来增强脱水。在从压制机取出了混合物之后，可以通过蒸发进行最终脱水，可能的话，辅以加热。[0071 ]过滤织物自身可用作基材S，在脱水之后，复合体会永久地固定在其上。在该情况下，混合物不从过滤织物发生分离。
[0072]由于它们的保水能力，一些等级的纳米原纤化纤维素特别难以干燥，并且干燥可能需要比例如非衍生的“天然”等级的那些更长的时间。含有阴离子带电基团的原纤维纤维素是特别困难的纳米原纤化纤维素分散体的一个例子。例如，通过N氧基介导的催化氧化(例如通过2，2，6，6_四甲基-1-哌啶N-氧化物，“TEMPO”)或者通过羧甲基化得到的纤维素是带阴离子电荷的原纤化纤维素的具体例子，其中阴离子电荷来源于解离的羧酸部分。但是，这些阴离子带电的纳米原纤化纤维素等级是用于制备复合体的潜在起始材料，因为易于从纤维素是衍生化从而含有阴离子电荷基团的纤维材料(浆料)的分散体制造高质量的纳米原纤化纤维素分散体。可以通过加入酸，来降低分散体的pH，从而对阴离子带电的纳米原纤化纤维素等级进行预处理。该预处理降低了保水能力。例如，通过将原纤维纤维素分散体的PH降低至低于3，可以显著地降低脱水时间。可以降低衍生化NFC和磨料颗粒的混合物的pH，之后，可以通过如上所述的压制进行脱水。在降低了 pH之后，也可以其他方式进行脱水。
[0073]图6还显示可用于形成了含磨料颗粒的NFC的水凝胶的混合步骤I之后进行脱水的一个方法。可以采用与水混溶的液体(例如，乙醇)作为萃取剂，通过降低了干燥时间并且使得可以从NFC水凝胶制造各种复合体和研磨产品的实际方法来从NFC水凝胶萃取水。
[0074]将可以从混合步骤I直接获得的NFC水凝胶引入到与水混溶液体8(有机萃取剂)中，使得其在萃取剂内作为离散的物理实体存在。如果从NFC水凝胶待制造的拉伸体是纱线或者细丝的形式，在初始将水凝胶作为连续拉伸物体(单个拉伸物体或者两个或更多个平行拉伸物体)引入到萃取剂中。在图6中，通过栗P，将磨料颗粒AP和NFC的混合物经由通道6供给到含一定体积的与水混溶液体8的浴。混合物通过具有数个孔的喷嘴7进入与水混溶液体，其将混合物成形为数条拉伸的细丝F。在干燥之后，所有这些细丝F会含有磨料颗粒AP和将它们粘结在一起的NFC的原纤维，如图7示意性所示是一条单独细丝F的横截面图。磨料颗粒AP可以类似于图5的微颗粒，这使得其与可以在(直径为20-500um，优选100-300um的)薄细丝中均匀地分布磨料颗粒，但是磨料颗粒和细丝的尺度可以较大。
[0075]或者，可以将水凝胶作为连续的、较宽的二维物体引入到与水混溶的有机萃取剂中，来制造(优选具有恒定厚度的)膜形式的复合体。还可以将以高水含量存在基材S顶部上的水凝胶弓I入到一定体积的有机萃取剂中，如图2或4。
[0076]复合体的形式取决于将NFC水凝胶供给进入萃取剂的方式。可以将水凝胶作为基材S上的层4进行供给，如上文所述，或者可以将其供给通过一个或多个孔，其决定了拉伸的复合体的截面形状。还可以离散物理实体的方式供给水凝胶，其形成有机萃取剂中的分散颗粒，例如通过喷嘴的液体形式。小心地将水凝胶引入有机萃取剂中，从而其保持粘着并且没有变得分散，也就是说，在水凝胶与萃取剂接触之后，凝胶靠着萃取剂体积的相边界全程得到保留。该技术可用于例如形成图5所示的颗粒形状的微颗粒复合体MP。
[0077]不考虑将NFC水凝胶引入有机萃取剂的方式，NFC水凝胶中的水可以被完全或部分改变成有机萃取剂，例如乙醇。在过程的第二阶段，在例如真空和/或提升的温度(如果使用的话，提升的温度是高于25°C的温度)下，去除萃取剂，并获得基本干燥的复合体。还可通过压力过滤进行干燥，取决于复合体的外部尺寸进行选择。
[0078]当水与萃取剂体积的萃取剂完全或部分交换，物理实体保持它们的初始形状(其中，水凝胶被初始供给到它们在机械减小至萃取体积中的较小尺寸之后所假定的萃取剂体积或者形状)，但是它们的尺度可能通过收缩发生变化。在该萃取剂交换过程期间，凝胶中所含的NFC的原纤维被稳定化至内聚结构，但是，其存在一定的孔隙度。由于该孔隙度，在物理实体从萃取剂体积分离之后，萃取剂的蒸发或其其他方式的去除是容易的。该孔隙度还允许其他组分从萃取剂发生渗透。还可以在干燥之后，利用物理实体的残留孔隙度来引入其他组分。
[0079]待与水凝胶的水进行交换的有机萃取剂是与水混溶的、且优选具有中等极性的任意液体。合适的萃取剂是有机液体，优选与水混溶醇类，包括但不限于，甲醇、乙醇和异丙醇以及二噁烷和THF。还可以使用两体积的萃取剂，通过交换连续地进行脱水。水与萃取剂的交换导致NFC原纤维之间的氢键增强以及形成的复合体的机械稳定性，而不论它们在萃取剂中是何种形式。优选的萃取剂是乙醇，其具有低毒性、低蒸发热(904kJ/kg，水为2256kJ/kg)以及降低了能耗的与水混合的放热混合反应(-777J/摩尔，25°C)。
[0080]用于液体去除的另一个方式是通过迫使混合物通过喷嘴或者通过挤出，来迫使NFC和磨料颗粒的混合物进入空气。优选对空气
文档序号 :
【 9768867 】
技术研发人员：H·赫德,C·卡凡德,M·桑德尔,A·劳坎恩
技术所有人：芬欧汇川集团,KWH米尔卡有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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