CN101885897A - 一种应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法。该方法将原料配方中8％的MgCl2和9％～12％的H2O混合，配制gCl2溶液，静置24小时；将30％～38％的MgO，12％～18％的SiC，6％～10％的棕刚玉，6％～10％的热固性酚醛树脂粉混合均匀，加入配制好的MgCl2溶液，搅拌混合均匀；然后浇筑到模具当中，室温养护8～10小时后脱模。在70～90摄氏度环境中养护24～72小时，然后冷却包装。本方法最大限度地保持原有工艺基础上，通过添加树脂粉在磨具中形成菱苦土胶凝网络和树脂交联网络相互嵌构的结构，增强基体和磨料的结合能力，明显地提高磨具耐磨性能。

Description

一种应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法
技术领域
本发明涉及磨具制造领域，具体是用于陶瓷抛光砖、微晶玻璃、石材抛光的菱苦土磨具。
技术背景
抛光是陶瓷抛光砖、微晶玻璃、石材等生产工艺的重要一环，抛光包括研磨、粗抛光、中抛光和精抛光等工序，目前应用的抛光材料主要有金刚石磨具和菱苦土磨具。金刚石磨具以金刚石为磨料，由于金刚石的硬度大，很容易在陶瓷、微晶玻璃和石材上产生划痕、磨花等现象，影响产品光泽，故主要应用于研磨和粗抛光工序。菱苦土磨具以碳化硅、刚玉等为磨料，以菱苦土为粘结剂，主要应用于中抛光、精抛光工序。
菱苦土磨具通过MgO粉和MgCl2溶液的反应黏结，发生的反应为：
MgO+H2O→Mg(OH)2
5Mg(OH)2+MgCl2+13H2O→5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O  (5·1·8相)或
3Mg(OH)2+MgCl2+11H2O→3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O  (3·1·8相)；其中5·1·8相为主要晶相，是磨具主要的强度来源，3·1·8相少量存在，3·1·8相比5·1·8相稳定，两者在一定条件下会发生相互转变。
传统菱苦土磨具生产工艺过程如下：将MgCl2和水按比例称量混合制成MgCl2水溶液；将SiC、棕刚玉和MgO粉按比例称量，混合均匀，再加入MgCl2水溶液，注入模具成型，6-8小时后脱模后，40-60℃温度养护48小时，得菱苦土磨具，然后对产品包装。
菱苦土磨具在制造方面的特点是不需要经过高温焙烧，磨料和粘结剂之间不发生化学反应，磨具的强度和硬度是通过菱苦土结合剂在硬化过程中进行一系列物理化学作用而逐渐形成的网络结构来获得，具有高强度(可以轻易达到62.5MPa)高耐磨性。它的耐磨性是普通硅酸盐水泥的三倍。这些特点决定了其在磨具中的广泛应用。菱苦土磨具制造对磨料没有严格的要求，只要磨料能满足磨削对象的加工要求，在加工要求较低的工件时，可利用质量较低的磨料或天然磨料。另外，菱苦土磨具硬化反应速度快，一般初凝时间为35～45min，终凝50～60min，4～8h就可以达到脱模的强度，有利于工厂的实际操作。但是由于在陶瓷的中抛光、精抛光过程中，菱苦土磨具的磨损很快，以320号菱苦土磨具为例，其磨损量接近1mm/min，这导致磨具的使用寿命很短，一组磨具的使用寿命大约是1.5～2小时左右，需要频繁更换，劳动强度大，生产效率低。同时磨具磨损产生的废渣数量较大，污染环境，并影响废渣的综合利用。如每生产1m2陶瓷抛光砖，陶瓷砖体磨削量约为3Kg，而磨具消耗量也约为3Kg，并全部以粉末的形式进入废渣。而由菱苦土磨具相关组分引发的高温发泡现象又严重影响陶瓷抛光废渣的再利用。所以如果能够提高磨具的耐磨性，延长使用寿命，不但在可以缩减成本，还可以减少废渣的排放量，促进废渣资源化利用，保护环境，意义重大。
发明内容
本发明的目的在于针对现有菱苦土磨具的耐磨时间不足，提供一种可有效延长磨具寿命的应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法。
本发明通过引入树脂交联网络使磨具中菱苦土胶凝网络和树脂交联网络相互嵌构的结构，从而加强对磨料的黏结强度，延长磨具寿命。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法，包括如下步骤：
(1)以重量百分比计，将原料配方中8％的MgCl2和9％～12％的H2O混合，配制gCl2溶液，静置24小时；将30％～38％的MgO，12％～18％的SiC，6％～10％的棕刚玉，6％～10％的热固性酚醛树脂粉混合均匀，加入配制好的MgCl2溶液，搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物注入塑料模具成型，室温养护8～10小时；
(3)将步骤(2)所得的磨具在温度70～90℃之间养护24～72小时，冷却至常温后取出，制得改性菱苦土磨具。
为进一步实现本发明目的，所述的原料配方还包括0％～3％的石英粉，石英粉与30％～38％的MgO，12％～18％的SiC，6％～10％的棕刚玉，6％～10％的热固性酚醛树脂粉混合均匀。
所述MgCl2的密度优选为1.26～1.30g/cm3。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明在原有的工艺基础上通过加入热固性酚醛树脂粉，在磨具中形成菱苦土胶凝网络和树脂交联网络相互穿插的结构，大幅度改善菱苦土磨具的耐磨性，延长磨具的使用寿命。当热固性酚醛树脂粉的添加量为6％时，磨具寿命由1小时45分提高至3小时25分。
(2)充分考虑了工厂在磨具脱模后的保温养护过程，通过适当提高养护温度至70～90℃，既促进酚醛树脂粉交联，又防止的5·1·8相变为Mg(OH)2。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地说明。本发明有许多成功的实施例，下面列举4个代表性的实施例，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
以重量百分比计，原料配方为：
MgO     30％
MgCl2   28％
SiC     12％
棕刚玉  8％
热固性酚醛树脂粉    10％
H2O                 12％
应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法：将原料配方中的MgCl2与水混合，制备MgCl2溶液，静置24小时；将MgO、SiC、热固性树脂粉和棕刚玉按原料配比均匀混合，加入MgCl2溶液，搅拌均匀后注入塑料模具中成型。室温养护10小时后脱模，放入烘房，在温度70℃之间养护24小时，冷却至常温后取出。
磨具放置15天后，在正常连续生产的陶瓷抛光砖生产线上使用，该生产线输送带速度3m/min，工作压力0.3Mpa。经检测，磨具的使用寿命为3小时55分，抛光砖光泽度达82度以上，与目前使用的普通菱苦土磨具效果相当。相对于1.5～2小时左右的使用寿命，本例使用寿命提高2倍，有效克服了磨具频繁更换，劳动强度大，生产效率低的问题。随着磨具使用寿命的提高，磨具磨损产生的废渣数量也大为减少，环境污染小。
实施例2
以重量百分比计，原料配方为：
MgO               38％
MgCl2             24％
SiC               14％
棕刚玉            6％
热固性酚醛树脂粉  6％
石英粉            3％
H2O               9％
将MgCl2与水混合，制备MgCl2溶液，静置24小时；将MgO、SiC、热固性树脂粉/棕刚玉和石英粉按配比均匀混合，加入MgCl2溶液，搅拌均匀后注入塑料模具中成型。室温养护8小时后脱模，放入烘房，在温度80℃之间养护36小时，冷却至常温后取出。
磨具放置15天后，在正常连续生产的陶瓷抛光砖生产线上使用，该生产线的输送带速度3m/min，工作压力0.3Mpa，使用寿命为3小时25分，抛光砖光泽度达84度以上，抛光砖光泽度与目前使用的普通菱苦土磨具效果相当。
实施例3
以重量百分比计，原料配方为：
MgO                 30％
MgCl2               28％
SiC                 18％
棕刚玉              6％
热固性酚醛树脂粉    6％
H2O                 12％
将MgCl2与水混合，制备MgCl2溶液，静置24小时；将MgO、SiC、热固性树脂粉/棕刚玉和石英粉按配比均匀混合，加入MgCl2溶液，搅拌均匀后注入塑料模具中成型。室温养护9小时后脱模，放入烘房，在温度90℃之间养护48小时，冷却至常温后取出。
磨具放置15天后，在正常连续生产的陶瓷抛光砖生产线上使用，该生产线的输送带速度3m/min，工作压力0.3Mpa，使用寿命为3小时33分，抛光砖光泽度达83度以上，抛光砖光泽度与目前使用的普通菱苦土磨具效果相当。
实施例4
以重量百分比计，原料配方为：
MgO               37％
MgCl2             24％
SiC               12％
棕刚玉            6％
热固性酚醛树脂粉  10％
石英粉            2％
H2O    9％
将MgCl2与水混合，制备MgCl2溶液，静置24小时；将MgO、SiC、热固性树脂粉/棕刚玉和石英粉按配比均匀混合，加入MgCl2溶液，搅拌均匀后注入塑料模具中成型。室温养护10小时后脱模，放入烘房，在温度80℃之间养护72小时，冷却至常温后取出。
磨具放置15天后，在正常连续生产的陶瓷抛光砖生产线上使用，该生产线的输送带速度3m/min，工作压力0.3Mpa，使用寿命为4小时15分，抛光砖光泽度达81度以上，抛光砖光泽度与目前使用的普通菱苦土磨具效果相当。
如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims (3)

1.一种应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)以重量百分比计，将原料配方中8％的MgCl2和9％～12％的H2O混合，配制gCl2溶液，静置24小时；将30％～38％的MgO，12％～18％的SiC，6％～10％的棕刚玉，6％～10％的热固性酚醛树脂粉混合均匀，加入配制好的MgCl2溶液，搅拌混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物注入塑料模具成型，室温养护8～10小时；
(3)将步骤(2)所得的磨具在温度70～90℃之间养护24～72小时，冷却至常温后取出，制得改性菱苦土磨具。
2.根据权利要求1所述的应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法，其特征在于：所述的原料配方还包括0％～3％的石英粉，石英粉与30％～38％的MgO，12％～18％的SiC，6％～10％的棕刚玉，6％～10％的热固性酚醛树脂粉混合均匀。
3.根据权利要求1所述的应用热固性酚醛树脂改性菱苦土磨具的方法，其特征在于：所述MgCl2的密度为1.26～1.30g/cm3。
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