CN101653925B - 纳米陶瓷氧化铝涂附磨具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米陶瓷氧化铝涂附磨具及其制作方法。该磨具包括：具有相对的第一表面和第二表面的基材；在至少一部分第一表面上的底胶层；在至少一部分底胶层上形成研磨表面的磨料；在至少一部分磨料表面上形成的复胶层。其制造方法包括如下步骤：将基材开卷，在基材的一侧表面涂附胶料形成底胶层，然后在所述的底胶层上进行植砂；再对植砂后的底胶层进行干燥，促使底胶层干燥，挥发份基本挥发；再在植砂后的底胶层上涂附胶料形成复胶层；再对复胶层进行干燥，干燥方式与上述相同；最后固化。在涂附磨具及其制作中，引入纳米晶陶瓷氧化铝磨料，利用其由纳米聚晶组成，具有硬度高、韧性好、结晶细、自锐性好等特点，以降低磨削热和工件磨削应力。
Description
技术领域
本发明涉及涂附磨具产品领域，特别是涉及一种纳米陶瓷氧化铝涂附磨具及其制造方法。
背景技术
涂附磨具产品作为工业的牙齿，在产品的磨削、成型加工、抛光方面有着不可替代的作用。涂附磨具产品磨削对象可分为很多种，比如木材、金属、合金、皮革、玻璃、陶瓷等等所有需要进行磨削加工以及抛光的领域。随着现代工业的发展，钛合金高科技材料在工业中的应用越来越广。
现在世界上钛合金等高难磨金属的加工主要有两种，一是砂轮加工，二是砂带加工。砂轮加工基本已无多大领域，因为钛合金等材料在加工过程中，一是容易烧伤，二是磨削工具容易堵塞。所以对于砂轮来说，已基本不太适宜。对于砂带加工来说，目前使用比较多的是锆刚玉砂带，虽然与普通碳化硅、棕刚玉砂带相比，锆刚玉无论在加工能力还是加工效率方面，都有很大的进步，但是锆刚玉砂带在对钛合金等材料的加工过程中，仍然存在一定的困难，一是仍然存在部分烧伤现象，另外加工效率已逐渐难以满足现代化加工对效率的追求。所以需要使用更加有效的加工工具来加工钛合金等材料，以满足更高的效率要求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种新型的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种新型的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具，包括：具有相对的第一表面和第二表面的基材；在至少一部分所述的第一表面上的底胶层；在至少一部分所述的底胶层上形成研磨表面的磨料；在至少一部分所述的磨料表面上形成的复胶层，所述的磨料采用刚玉系磨料中的任一种刚玉与纳米陶瓷氧化铝磨料的混合物，并且两者的混合比为10％～90％。
优选地，所述的复胶层的表面上还形成有超涂层。
优选地，所述的底胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的底胶层的涂量为30～800g/m2，所述的底胶层的粘度在20℃时为500～6000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9。
优选地，所述的复胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、20～130重量份的冰晶石、20～130重量份的氟硼酸钾、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的复胶层的涂量为30～1000g/m2，所述的复胶层的粘度在20℃时为500～8000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9。
本发明的另一个目的是提供上述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具的制造方法，该制造方法制造出的磨具使用寿命更长。
为了达到该目的，本发明采用的方案是：一种纳米陶瓷氧化铝涂附磨具的制造方法，包括如下步骤：
(1)、将基材开卷，在基材的一侧表面涂附胶料形成底胶层，此底胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的底胶层的涂量为30～800g/m2，所述的底胶层的粘度在20℃时为500～6000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；
(2)、在所述的底胶层上进行植砂，其中，粒度大于等于P120的纳米陶瓷材料采用重力静电植砂相结合的方式进行；粒度小于等于P150的纳米陶瓷材料采用静电植砂的方式进行；
(3)、对植砂后的底胶层进行干燥，此干燥采用干燥室悬挂方式进行，并通过90～100的温度、40～150分钟的高温固化，促使底胶层干燥；
(4)、在植砂后的底胶层上涂附胶料形成复胶层，此复胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、20～130重量份的冰晶石、20～130重量份的氟硼酸钾、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的复胶层的涂量为30～1000g/m2，所述的复胶层的粘度在20℃时为500～8000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为 80-280秒、pH值为7～9；
(5)、对所述的复胶层进行干燥，此干燥采用干燥室悬挂方式进行，并通过110～130℃的温度、100～240分钟的高温固化，促使所述的复胶层发生固化；
(6)、对固化后的产品进行软化，使该产品产生连续的碎裂纹。
优选地，在所述的步骤(1)和步骤(4)中的涂附底胶层和复胶层均采用胶辊与钢辊的压合方式进行涂附，且通过调整所述的胶辊与钢辊之间的间隙来实现各种粘接剂量的涂附。
优选地，在步骤(5)后，还要在固化后的复胶层的表面上涂附胶料形成超涂层，此超涂层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、1～50重量份的脲醛树脂、1～30重量份的环氧树脂、1-20重量份的丁苯胶乳、10～200重量份的冰晶石、10～200重量份的氟硼酸钾、0.1～0.8重量份的偶联剂，所述的超涂层的涂量为30～800g/m2，所述的超涂层的粘度在20℃时为1000～10000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；在完成涂附所述的超涂层后，还要对所述的超涂层进行干燥，干燥完成后再进行所述的步骤(6)。
由于本发明采用了以上的技术方案，其优点在于：在涂附磨具及其制作中，引入纳米晶陶瓷氧化铝磨料，利用其由纳米聚晶组成，具有硬度高、韧性好、结晶细、自锐性好等特点，以降低磨削热和工件磨削应力；通过该技术制造的纳米陶瓷刚玉砂带，在磨削钛合金、不锈钢等难磨材料、易烧伤材料时，可以获得比锆刚玉磨料砂带更高的磨削效率与寿命，该类产品的磨削效率与寿命是锆刚玉砂带的2-5倍，可以极大的改善磨削环境以及工件的加工质量。
附图说明
附图1为本发明的磨具的结构示意图；
附图2为本发明的磨具的制造过程示意图；
附图3为重力植砂的示意图；
附图4为静电植砂的示意图。
具体实施方式
如图1所示的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具，该磨具包括：具有相对的上、下表面的基材，基材可选用混纺布或聚酯布基材，基材用基材处理剂进行处理过。基材的上表面上具有底胶层，底胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的底胶层的涂量为30～800g/m2，所述的底胶层的粘度在20℃时为500～6000CP，液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9。
底胶层上具有研磨表面，该研磨表面由粘接在至底胶层上的若干个磨料构成，磨料采用刚玉系磨料中的任一种刚玉与纳米陶瓷氧化铝磨料的混合物，并且两者的混合比为10％～90％。例如可以选用棕刚玉和半脆刚玉中的任一种刚玉与纳米陶瓷氧化铝磨料的混合物。
在这些磨料的表面上还具有一层复胶层，复胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、20～130重量份的冰晶石、20～130重量份的氟硼酸钾、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的复胶层的涂量为30～1000g/m2，所述的复胶层的粘度在20℃时为500～8000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9。
实际上，为了使得此涂附磨具产品的使用效果更好，常常还在复胶层上还有一层超涂层。对于在干燥环境中，磨削木材、橡胶、塑料、皮革等容易产生静电的对象时，超涂层可以防止静电积聚，防止环境中粉尘引起的爆炸，以及防止磨屑粘附在砂带背面等；对于磨削铜、铝等软质有色金属时，超涂层可以防止磨削屑附在砂带表面，防止打滑堵塞等；对于磨削不锈钢、钛合金、镍合金等容易烧伤的材料时，超涂层可以防止工件烧伤，以及防止砂带堵塞等。
上述的涂附磨具，由于采用了棕刚玉和半脆刚玉中的任一种刚玉与纳米陶瓷氧化铝磨料的混合物作为磨料，利用其由纳米聚晶组成，具有硬度高、韧性好、结晶细、自锐性好等特点，以降低磨削热和工件磨削应力。
下面阐述一下上述的涂附磨具是如何制造的。
如图2所示的涂附磨具生产过程示意图，在本实施例中，涂附磨具的制造方法中各个工序依次为：基材开卷、印商标、涂胶、植砂、予干燥、复胶、主干燥、卷绕、停放、超涂层、干燥及固化、停放、柔曲增湿、卷绕以及入大卷库。
下面对上述的各个工序进行详细解释：
1、基材开卷中的基材采用已处理布采用Y布基，材料有两种：一是混纺布，二是聚酯布。布基的单重在500-700克/平方米之间。布基的处理由耐水耐油性可分为耐水耐油布基与普通布基。
2、底胶、复胶以及超涂层中的粘结剂采用快速反应液体水溶性酚醛树脂，具体技术指标如下表：
| 参数 | 固含量％ | 水溶性％ | 聚合速度 0.5g/135℃ | PH值 |
| 范围 | 60-80％ | 50-280 | 80-280秒 | 7-9 |
3、配制的胶料根据磨料的粒径大小的不同，区分磨料的粒径按照磨料标准进行划分，从P12-P2500。
配方如下表：
4、涂胶采用高精度胶辊与钢辊的压合，并通过不同间隙的调整来实现不同胶量的涂附。
5、植砂：P120及以粗粒度的磨料采用重力、静电植砂方式相结合的方式进行；P150及以细的纳米陶瓷材料采用静电植砂的方式进行。
普通磨料的磨具和本发明的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具的植砂方式比较如下：
(1)P120及以粗产品的植砂方式
1)普通棕刚玉的植砂方式采用重力植砂方式，而此粒径下的纳米陶瓷刚玉则采用静电植砂方式。
2)重力为普通棕刚玉，静电为纳米陶瓷刚玉与40％锆刚玉混合，混合比例为0.5∽5∶1；
3)重力为普通棕刚玉，静电为纳米陶瓷刚玉与特殊处理刚玉，混合比例为0.5∽5∶1；
4)重力为特殊处理刚玉，静电为纳米陶瓷刚玉；
5)重力为特殊处理刚玉，静电为纳米陶瓷刚玉与特殊处理刚玉，混合比例为0.5∽5∶1。
(2)P150及以细产品的植砂方式
采用纯静电方式进行植砂，主要有以下几种方式：
1)全部为纳米陶瓷刚玉磨料进行静电植砂；
2)静电材料为纳米刚玉磨料与特殊处理刚玉混合，混合比例为0.5∽5∶1；
3)静电材料为纳米刚玉磨料与40％锆刚玉混合，混合比例为0.5∽5∶1；
4)静电材料为纳米刚玉磨料与特殊处理刚玉、40％锆刚玉混合，混合比例为0.5∽5∶1∶1。
重力植砂与静电植砂的过程参见附图3、4。
6、干燥采用干燥室悬挂方式进行干燥，并通过90-100℃的温度、40-150分钟的高温固化，促使粘结材料发生固化，形成比较高的粘结强度。
7、对固化后的产品，按照一定的软化工艺，使该产品能够产生连续的碎裂纹，保证该产品具有一定的柔软度，满足制作砂带转换与使用的要求，该软化工艺根据磨料的粒径进行适当调整。
8、根据用户要求，对该大卷产品进行不同尺寸的裁切、磨边、粘结、压合等工序，使之能够满足不同用户的要求。
下面列举一个具体的涂附磨具的详细制造过程：
第一步、将基材开卷，在基材的一侧表面涂附胶料形成底胶层，此底胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的底胶层的涂量为30～800g/m2，所述的底胶层的粘度在20℃时为500～6000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；
第二步、在所述的底胶层上进行植砂，其中，粒度大于等于P120的纳米陶瓷材料采用重力静电植砂相结合的方式进行；粒度小于等于P150的纳米陶瓷材料采用静电植砂的方式进行；
第三步、对植砂后的底胶层进行干燥，此干燥采用干燥室悬挂方式进行，并通过90～100℃的温度、40～150分钟的高温固化，促使底胶层干燥；
第四步、在植砂后的底胶层上涂附胶料形成复胶层，此复胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、20～130重量份的冰晶石、20～130重量份的氟硼酸钾、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的复胶层的涂量为30～1000g/m2，所述的复胶层的粘度在20℃时为500～8000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；
第五步、对所述的复胶层进行干燥，此干燥采用干燥室悬挂方式进行，并通过110～130℃的温度、100～240分钟的高温，促使所述的复胶层发生固化；
第六步、在固化后的复胶层的表面上涂附超涂层，此超涂层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、1～50重量份的脲醛树脂、1～30重量份的环氧树脂、1～20重量份的丁苯胶乳、10～200重量份的冰晶石、10～200重量份的氟硼酸钾、0.1～0.8重量份的偶联剂，所述的超涂层的涂量为30～800g/m2，所述的超涂层的粘度在20℃时为1000～10000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；在完成涂附所述的超涂层后，还要对所述的超涂层进行干燥，干燥方式与前述的第三步相同；
第七步、对固化后的产品，按照一定的软化工艺，使该产品能够产生连续的碎裂纹，保证该产品具有一定的柔软度，满足制作砂带转换与使用的要求，该软化工艺根据纳米陶瓷材料的粒径进行适当调整；
最后，对该大卷产品进行不同尺寸的裁切、磨边、粘结、压合等工序，使之能够满足不同用户的要求。
按照上述方法制造出来的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具在磨削难度高(如不锈钢、钛合金)、易烧伤工件时，有着不可比拟的优势，该类产品的磨削效率与寿命是锆刚玉砂带的2-5倍，可以极大的改善磨削环境以及工件的加工质量。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技 术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种纳米陶瓷氧化铝涂附磨具，包括：
具有相对的第一表面和第二表面的基材；
在至少一部分所述的第一表面上的底胶层；
在至少一部分所述的底胶层上形成研磨表面的磨料；
在至少一部分所述的磨料表面上形成的复胶层；
其特征在于：所述的磨料采用刚玉系磨料中的任一种刚玉与纳米陶瓷氧化铝磨料的混合物，并且两者的混合比为10％～90％。
2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具，其特征在于：所述的复胶层的表面上还形成有超涂层。
3.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具，其特征在于：所述的底胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的底胶层的涂量为30～800g/m2，所述的底胶层的粘度在20℃时为500～6000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9。
4.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具，其特征在于：所述的复胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、20～130重量份的冰晶石、20～130重量份的氟硼酸钾、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的复胶层的涂量为30～1000g/m2，所述的复胶层的粘度在20℃时为500～8000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9。
5.一种如权利要求1～4中任一项所述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具的制造方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
(1)、将基材开卷，在基材的一侧表面涂附胶料形成底胶层，此底胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的底胶层的涂量为30～800g/m2，所述的底胶层的粘度在20℃时为500～6000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；
(2)、在所述的底胶层上进行植砂，其中，粒度大于等于P120的磨料采用 重力静电植砂相结合的方式进行；粒度小于等于P150的磨料采用静电植砂的方式进行；
(3)、对植砂后的底胶层进行干燥，此干燥采用干燥室悬挂方式进行，并通过90～100℃的温度、40～150分钟的高温固化，促使所述的底胶层干燥；
(4)、在植砂后的底胶层上涂附胶料形成复胶层，此复胶层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、20～100重量份的超细碳酸钙、20～130重量份的冰晶石、20～130重量份的氟硼酸钾、0.1～1.0重量份的偶联剂，所述的复胶层的涂量为30～1000g/m2，所述的复胶层的粘度在20℃时为500～8000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；
(5)、对所述的复胶层进行干燥，此干燥采用干燥室悬挂方式进行，并通过110～130℃的温度、100～240分钟的高温固化，促使所述的复胶层发生固化；
(6)、对固化后的产品进行软化，使该产品产生连续的碎裂纹。
6.根据权利要求5所述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具的制造方法，其特征在于：在所述的步骤(1)和步骤(4)中的涂附底胶层和复胶层均采用胶辊与钢辊的压合方式进行涂附，且通过调整所述的胶辊与钢辊之间的间隙来实现各种粘接剂量的涂附。
7.根据权利要求5所述的纳米陶瓷氧化铝涂附磨具的制造方法，其特征在于：在步骤(5)后，还要在固化后的复胶层的表面上涂附胶料形成超涂层，此超涂层中的胶料含有如下重量份的材料：100重量份的液体水溶性酚醛树脂、1～50重量份的脲醛树脂、1～30重量份的环氧树脂、1～20重量份的丁苯胶乳、10～200重量份的冰晶石、10～200重量份的氟硼酸钾、0.1～0.8重量份的偶联剂，所述的超涂层的涂量为30～800g/m2，所述的超涂层的粘度在20℃时为1000～10000CP，所述的液体水溶性酚醛树脂的理化参数如下：含固量为60-80％、水溶性为50-280％、0.5g该酚醛树脂在135℃条件下的聚合速度为80-280秒、pH值为7～9；在完成涂附所述的超涂层后，还要对所述的超涂层进行干燥，干燥完成后再进行所述的步骤(6)。
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