CN1015064B - 磨料 - Google Patents

磨料

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Abstract

本发明叙述了一种以氧化铝为基的新型磨粒，这种新型磨粒以良好的分散性以及以在韧性磨粒中或者在与合成树脂结合的磨体中以良好的镶嵌性著称。

Description

本发明涉及一种以氧化铝为基的经表面处理的研磨用颗粒以及一种由此制成的，特别是一种在基体上施加的磨料。
砂纸是一种公知的磨料形式，它在单个磨粒之间具有大的空隙，所有磨粒的切削尖端均在同一的平面中且与基体的平面平行。为了制作这种砂纸，则把合成树脂层或者胶合层涂敷在基体上，然后以静电的方式跟重力相反地撒入一定数量的磨粒，从而竖立在第一胶合层中（联邦德国公开说明书第2125942号）。
结果表明它是有缺点的，即这些在电场下这种制作方法中的裸露的磨粒具有差的弹性（Springverhalten）和修整性能。例如，公知的联邦德国公开说明书第2125942号中曾提出，为了抑制由于静电充电的强度太微弱而使磨粒从基体上落下，则把一种高粘性的物质涂敷成一层较薄的膜，只要把磨粒保持到将其埋入胶合层之中。
静电涂敷法存在的一些缺点是必须显著地提高电场电压，从而出现不希望有的放电或者必需在制作区有高的相对空气湿度。
但是，所有这些措施不可能阻止大多数情况下用磨粒涂敷基体的不正常现象和使废品率提高，因为在磨料的生产批料之内还要确定弹性方面的主要差别，从而大大地降低了生产率。
另一个缺点在于，磨粒在基体中的固定强度是不够的，由此导致只好忍受这种磨料的磨削率的损失。
本发明的目的在于提供一种不存在上述缺点的磨粒。
本发明是这样实现的，即用一种吸湿性的物质和（或）亲水的物质对磨粒进行表面处理，此时该物质的量为磨粒量的0.001～5.0%（重量），最好该物质量为磨粒量的0.1～0.5%（重量）。
为了查明所说的磨粒是否具有所要求的性能，则以磨料的比电阻确定磨粒的电导率以对它进行适当的查证，结果证明，它是合乎目的的。合适的比电阻为小于3.5×1010欧姆×厘米，最好为0.05×1010～2.5～1010欧姆×厘米。
按照FEPA标准，本发明的适合的磨粒为以细粒，特别以粗粒的氧化铝为基的磨粒。
刚玉被认为是以氧化铝为基的磨粒，如白刚玉、高纯电冶刚玉、标准刚玉、经高温处理的蓝刚玉、锆刚玉、烧结刚玉或者相应的单相或多相组分。还可以使用各种不同刚玉例如白刚玉、蓝刚玉、锆刚玉、烧结刚玉的混合物。
为了达到本发明的目的，所述的磨粒必须用一种吸湿性的物质和（或）亲水的物质涂敷。
用作吸湿性的物质可以是周期表中的Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ族、主族金属的或Ⅰ或Ⅱ族过渡金属的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、氟化物或者 氯化物，但是适合的为碳酸钠、碳酸氢钠、氯化镁、硝酸钙、氯化铁可以单独的或者混合物使用。
用作亲水的物质有微细粉末金属氧化物，例如二氧化硅、氧化铝或者二氧化钛，可以单独的或者以它们相互的混合物使用。
微细粉末金属氧化物的以d50数值表示的初级颗粒粒度，适合的为1～50毫微米，最好为10～50毫微米，适合的比表面积为5～500米2/克，最好为50～380米2/克。
也可以用吸湿性物质和亲水物质以任何比例组成的混合物，只要其含量在给出的数值范围之内。
根据涂敷，可以使用于不同目的的磨粒。
用吸湿性的物质和（或）亲水物质涂敷过的以氧化铝为基础的磨粒特别适合于电场下具有一种增附剂的基体的平均涂敷，因此适合于改善分散性。
对这种方法来说，除了氧化铝之外，还可用与其他刚玉混合的任何混合物，根据电场下单个组分的不同弹性原先它们不可能使用，但是按照本发明的处理由于具有相同的弹性，故而它们是可以使用的。
本发明所需的电场强度为20，000～100，000v/m，涂敷在环境的相对湿度为30～90%下进行。
采用以经极细的亲水物质处理的磨粒为基的磨料，还能使磨粒在柔韧性的基体上或者在与合成树脂结合的磨料中显示出突出的镶嵌或附着性能。这样的磨料特别适合于必须具有高磨削率的磨带和砂轮。
用作基体的有公知的可优先利用的材料，如纸、塑料、亚麻布或者应用的纤维增强的织物类型。通常，增附剂被涂敷在这些基体的一侧上。
用作增附剂的有常用的胶料或者粘合剂，如木胶、酚醛塑料、酚醛树脂、聚醛树脂、尿素树脂、甲醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂或者聚氨酯树脂。
在基体上涂敷之前，本发明先用吸湿性物质和（或）亲水物质处理磨粒。为此，要使吸湿性物质溶解，使不溶的亲水物质在载体中分散，把磨粒或者所述的磨粒混合物加入到所说的溶液或悬浮液中，通过干燥，例如通过蒸发或者喷雾干燥，使其干缩，从而使溶剂或者载体分离。必须称量单个组分，以致于得出一种用于本发明的磨粒和物质组分的涂敷的磨粒。
另一种用高分散亲水物质处理可能性在于，把磨粒放入混合机中（摆动式混合机、回转式混合机、重力式混合机）并与诸如由所述的材料中选择的物质或者与由所述的一系列材料组成的一种混合物干混。
本发明的重量比通过适当选择磨粒与物质的数量来调整。
然后，可以把经处理的磨粒输到公知的涂敷设备中，在其中以公知方式进行制作。
凭借对照研究指出，用相应地制作的磨粒，一方面可以明显地改善分散性，另一方面还可以明显地改善磨削率。
实施例1
使用由不同生产批料制成的，按FEPA标准粒度为36和60的经高温处理的标准刚玉（Dural HT），均分各自的试料数量，其中一半按照本发明，用高分散Al2O30.2%（重量）[d50＝20毫微米，BET＝100±15米2/克（注：BET法为Brunauer-Emmett-Teller-Methode的缩写，测定表面积的方法）通过在水中打成浆，再在200℃下干燥制成。在保持恒定含量的条件下，在一种测试仪中测定分散性，此时作为用于分散性的组分的重量百分比的度量单位，即为粘附在粘结带上的颗粒，为此它们必须地电场下克服重力从基体跳到粘结带上。以保持恒定的条件在圆柱状的颗粒堆（直径30毫米，粒量2克）中测定表面电导性一以比电阻值表示。
测量仪：手摇发电机5.000V，
测量范围1×106～4×109欧姆
其结果示于表Ⅰ
实施例2
同实施例1所述，仅用高纯电冶刚玉作为磨粒，用Al2O30.2%（重量）经干混处理。
其结果显示于表Ⅱ
实施例3
用吸湿性物质[0.5%（重量）]使该物质溶解在水中，加入磨料并在200℃下蒸发来制作粒度为60的Dural    HT试样。这里显然可不再测定分散性，因为表面电导性即各自以比电阻作测量单位就足够了。其结果示于表Ⅲ
由比电阻可以看出;为了达到本发明的比电 阻，添加吸湿性物质的数量大体上可以小于0.5%（重量）。另外，用碳酸氢钠0.01（重量）来制作粒度为36的Dural    HT试料：
实施例4
均分粒度为36（Dural HT）经高温处理的蓝刚玉的生产批料，其中一半按照本发明用Al2O30.2%（重量）（初级粒度d50＝20毫微米BET＝100±15米2/克）在重力式混合机中干混来处理。在恒定的条件下，用这些试料在恒定条件下制作韧性的磨带，用工业带式磨床对宽3毫米的钢板棱边进行试验（钢板材料：D IN17222Nr.10605）。以最大的加工总棱边长度以及带的磨除量作为磨削率的测量单位。其结果示于表Ⅳ。
实施例5
均分粒度为F24（Dural HT）经高温处理的蓝刚玉的生产批料，其中一半接照本发明用Al2O30.2%（重量）（初级粒度d50＝20毫微米，BET＝100±15米2/克）在重力式混合机中干混来处理。
用这些试料，在恒定的条件下，以下述配方制作切割圆盘。
圆盘的组分有：
酚醛树脂（粉末状和流体状）    19%（重量）
磨粒    68%（重量）
填料    13%（重量）
在加入流体状酚醛树脂的情况下，加入颗粒状原料把粒状原料加工成能成细三角状的均质料并且在压力为200公斤/厘米2的压机中在添加外面为二层织物的情况下，在压模中压制。圆盘的硬化诸如通常在190℃烘箱中进行。
用一台商用切割机对横载面尺寸为50×20毫米的18/8镍铬扁钢作切割来求得磨削率。为此，每片圆盘完成10个切割面，以圆盘效率作为测量单位，求得由此产生的磨损。这表明“圆盘直径减少毫微米”。其结果求于表Ⅴ。
表1
Dural    HT
粒度36    未经处理    用AlO0.2%处理过
A 比电阻 欧姆×厘米 ＞12×10100，4×1010
分散性%    8    92
B 比电阻 欧姆×厘米 ＞12×10100，2×1010
分散性%    12    96
C 比电阻 欧姆×厘米 ＞12×10101，0×1010
分散性%    0    96
粒度60    Dural    HT
D 比电阻 欧姆×厘米 ＞12×10100，9×1010
分散性%    4    96
E 比电阻 欧姆×厘米 ＞12×10100，6×1010
分散性%    54    96
F 比电阻 欧姆×厘米 ＞12×10100，9×1010
分散性%    12    94
表Ⅱ
高纯电冶刚玉 未经处理 用Al2O30.2%处理过
粒度36（AbramantR）
A 比电阻 欧姆×厘米 ≥12×10100，4×1010
分散性%    26    96
B 比电阻 欧姆×厘米 ≥12×10101，5×1010
分散性%    32    96
C 比电阻 欧姆×厘米 10×10100，6×1010
分散性%    50    97
表Ⅲ
Dural    HT
粒度60    未经处理    经处理
物质FeCl312×1010欧姆×厘米 ＜0，02×1010欧姆×厘米
NaHCO312×1010欧姆×厘米 ＜0，02×1010欧姆×厘米
MgCl212×1010欧姆×厘米 ＜0，02×1010欧姆×厘米
Ca（NO3）212×1010欧姆×厘米 ＜0，02×1010欧姆×厘米
粒度36Dural    HT    未经处理    经处理
NaHCO3＞12×1010欧姆×厘米 0，1×1010欧姆×厘米
表Ⅳ
Dural    HT
粒度36    未经处理    经处理
磨除量，克    930    1170
加工棱边长度，米    6，2    8，8
表Ⅴ
圆盘尺寸（毫米）：230×2.5×22
18/8镍铬扁钢：50×20毫米
10个切割面
粒度F24Dural    HT    未经处理    经处理
直径减少（毫米）    4    4
6    4
5    4
截面    5mm    4mm
相对效率因数    100%    120%

Claims (8)

1、一种以氧化铝为基的磨粒，其特征在于该磨粒为用占磨粒0.001-5.0%(重量)的吸湿性物质和(或)亲水物质进行表面处理了的磨粒，所述物质为氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、以及周期表中第1，2，3族金属及铁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硝酸盐及氯化物。
2、根据权利要求1所述的磨粒，其特征在于吸湿性物质和（或）亲水物质的数量占磨料数量的0.1～0.5%（重量）。
3、根据权利要求1或2所述的磨粒，其特征在于经处理的磨粒的表面电导性，以颗粒堆的比电阻来测定，小于3.5×10欧姆×厘米。
4、如权利要求3所述的颗粒，其特征在于经处理的磨粒的表面导电性，以颗粒堆的比电阻计为0.05×10～2.5×10欧姆×厘米。
5、根据权利要求4所述的磨粒，其特征在于用作吸湿性物质的有碳酸钠、碳酸氢钠、氯化镁、硝酸钙或者氯化铁。
6、根据权利要求4所述的磨粒，其特征在于用作亲水物质的有极微细粉末氧化铝、二氧化钛或二氧化硅，其以d值表示的初级颗粒的粒度为1～500毫微米，其按照BET法测定的比表面积为5～500米/克。
7、根据权利要求6所述的磨粒，其特征在于用作亲水物质的有极微细粉末氧化铝二氧化钛或二氧化硅，其以d值表示的初级颗粒的粒度为10～50毫微米，其按照BET法测定的比表面积为50～380米/克。
8、一种用如权利要求1所述磨粒的用途，其特征是可用来制作磨料。
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