CN102417810A - 一种新型复合磨料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种新型复合磨料及其制备方法，属于磨料制造技术领域。其特征在于(按重量份计)：硬磨料4～6份，聚氨酯弹性材料0.95～1份、阻燃剂0.01～0.05份。硬磨料均匀分布在聚氨酯弹性材料和阻燃剂形成的泡沫之间。本发明的磨料重复使用次数8～12次，工作环境粉尘吸收率在90％以上，磨料闪点200～300℃。本发明的采用分装，搅拌，养护，破碎，筛分的制备方法，在破碎工序中采用安装有刀式锤头的新型卧式锤头式破碎机或立式锤头式破碎机进行破碎，解决了硬磨料与软磨料复合后的难以均匀快速的破碎的问题，使复合磨料可以进行实际生产。

Description

一种新型复合磨料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型复合磨料及其制备方法，属于磨料制造技术领域。 

背景技术

随着船舶、石油工业的飞速发展，船舶制造、修理、输油管道、油罐车、钻井平台等设施的表面清理维修难度大，既要有一定的清理效率，又要防止产生火花造成火灾。目前国内外市场上主要有硬磨料、软磨料两大类，硬磨料易破碎、粉尘大，易产生火花，而软磨料则切削力小，清理效率低、效果差。于是一种复合磨料的设想应运而生，该磨料采用聚氨酯弹性材料和硬性磨料复合而成，既保持了硬磨料的切削力，又解决了硬质磨料易破碎、粉尘大的问题。 

然而，在实际生产中，复合磨料的性能却并不理想。首先，复合磨料中添加的聚氨酯弹性材料与硬磨料的复合质量比控制范围不合理，弹性材料占比例相对偏大则清理效率太低，而刚性磨料比例相对偏高则吸尘效果会明显变差。 

其次，因复合磨料中添加了聚氨酯弹性材料，致使复合磨料的闪点明显下降，复合磨料在喷打过程中会因摩擦产生大量热量和火花，致使聚氨酯弹性材料燃烧，打磨过程被迫中断。并且燃烧后的复合磨料无法进行重复使用。闪点越低，磨料在喷打过程中越易发生闪燃现象而引发火灾。因此复合磨料闪点的高低成为衡量复合磨料性能的重要指标之一。 

再次，因复合磨料中硬磨料硬度和比重的问题，致使打磨表面的粗糙度不理想。如打磨后打磨表面的粗糙度过小，则对打磨表面喷涂涂料时，涂料不易附着；如打磨后打磨表面的粗糙度过大，则打磨后喷涂涂料时，涂料的消耗量会相应增加。特别是大面积喷涂较昂贵的功能性涂料时，由于打磨表面的粗糙度过大，使后续喷涂工序成本增加，造成不必要的浪费。 

最后，现有技术中，硬磨料选用锤头式破碎机破碎制成磨料，软磨料选用刀式粉碎机切割粉碎，但硬磨料与软磨料复合后的复合磨料半成品的破碎却是一个技术难题。现有的以硬磨料与聚氨酯弹性材料为原料生产的复合磨料在实际生产过程中，因无法均匀快速的对复合磨料半成品进行破碎，致使复合磨料的设想在进行实际生产时效果并不理想。 

目前市场上迫切需要一种综合性能优异的新型复合磨料和高效均匀的新型复合磨料的制备方法。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过将硬磨料与软磨料复合，有效防止喷打过程中产生火花和大量粉尘的新型复合磨料，以及其制备方法和专用破碎 设备。该新型复合磨料的综合性能优异，其制备方法和专用破碎设备可以解决硬磨料与软磨料复合后难以破碎的问题。 

本发明是通过以下技术方案实现的：该新型复合磨料，其特征在于，由以下重量份的组分制成：硬磨料4～6份，聚氨酯弹性材料0.95～1份，阻燃剂0.01～0.05份。 

所述的硬磨料为刚玉，均匀分布在聚氨酯弹性材料和阻燃剂形成的泡沫之间，形成弹性磨料。刚玉是由氧化铝的结晶形成的，莫氏硬度为9，比重3.95～4.10g/cm2，有六角柱体的晶格结构，其价格比同等硬度硬磨料低廉，适用于做本发明新型复合磨料的硬磨料。 

所述的阻燃剂为磷酸三(2-氯乙基)酯(TCEP)、三(β-氯丙基)磷酸(TCPP)、磷酸三(1.3-二氯-2-丙基)酯(TDCPP)、有机磷阻燃剂(DMMP)、无卤阻燃剂(MPP)、硼酸盐阻燃剂(FB)中的一种。阻燃剂的添加可以更好地的提高复合磨料的闪点，增加磨料的重复使用次数，提高使用的安全性。 

本发明所述的新型复合磨料的制造方法，按如下步骤进行： 

a)将硬磨料刚玉、聚氨酯弹性材料、阻燃剂按重量份硬磨料4～6份、聚氨酯弹性材料0.95～1份、阻燃剂0.01～0.05份称量，分装入原料容器中备用，在原料容器出料口安装有定量装置，以控制原料的流速。将各原料加入装有搅拌器的混合罐中，叶片转速100～1000r/min，刚玉和聚氨酯弹性材料加入的同时就被搅拌混合，混合罐中的叶片高速旋转搅拌，刚玉悬浮在正在发泡的聚氨酯弹性材料泡沫中，以使其在聚氨酯弹性材料和阻燃剂形成的泡沫之间均匀分布，制成复合磨料半成品，制成的复合磨料半成品可以是连续式出料或间断式出料； 

b)将制成的复合磨料半成品装入箱式炉或井式炉内养护，养护温度60～120℃，养护时间4～10h； 

c)将养护后的复合磨料半成品投入选用了刀式锤头的卧式锤头式破碎机或立式锤头式破碎机进行破碎，制得破碎后的磨料； 

d)使用振动筛或摇摆筛对步骤c)所述的破碎后的磨料进行筛分，筛出需要规格，筛出的大料再次破碎，直至所有大料都复合规格停止筛分，所得磨料即为新型复合磨料。 

本发明还提供了一种用于破碎该新型复合磨料的锤头式破碎机，包括锤头，其特征在于：锤头为刀式锤头，刀式锤头用销轴安装在转子上，外壳为对称开结构，上半圆上开有加料口、下半圆安装有筛网、内壁上安装耐磨内衬板、外壳由支架支撑，转子轴置于外壳中间并横穿外壳。 

所述的刀式锤头为2～8排，径向均匀分布在转子的圆周上。 

所述的刀式锤头每排2～8个。 

所述的锤头为刀式锤头，包括背部和打击部，背部横截面呈长方形，打击部横截面呈锥 形，锤头高度由近心端至远心端逐渐增大。 

所述的打击部的锥面夹角为10°～120°。 

所述打击部的锥面夹角为90°，所述打击部的底面与水平面呈30°的夹角。 

与现有技术相比，本发明新型复合磨料所具有的有益效果是：本发明的新型复合磨料将刚玉等切削力好的硬磨料和弹性泡沫结构的聚氨酯弹性材料、阻燃剂复合在一起，利用刚玉的高硬度进行清理，其清理效率5.2～6.3m²/h，；利用聚氨酯弹性材料的孔状结构吸收粉尘，粉尘吸收率可达90％以上，喷打工序的工作环境得到明显的改善；聚氨酯弹性材料和阻燃剂的使用，减少了刚玉的破碎、熄灭清理时产生的火花，提高了磨料闪点温度，磨料闪点可达200～300℃，本发明的新型复合磨料可以重复使用，使用次数8～12次。 

本发明的刀式锤头解决了硬磨料与软磨料复合后的难以均匀快速的破碎的问题，使复合磨料的设想能够运用到实际生产中。 

本发明的新型复合磨料的制备方法，工艺简单、使用刀式锤头式破碎机，刃口为一倾斜的刀刃形，这种结构既保证了锤头有一定的切削力又有足够的冲击力，刀式锤头的刃部切割软质组分，同时背部冲击力将块状的复合磨料击碎，冲击与切割相配合，将复合磨料完全破碎，破碎达到小于筛网孔径的颗粒料经过破碎机下面的筛网流出。1mm～6mm的为成品，大于6mm的继续破碎，小于1mm的为废料。解决了现有技术硬磨料用锤石破碎机破碎制成磨料，软磨料可以用刀式粉碎机切割粉碎，但硬磨料与软磨料复合后的破碎是一个技术难题。经本破碎机加工的成品率在95％以上。而传统的破碎机，破碎复合磨料造成的废料在20％左右，并且效率低，颗粒形状不良。 

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图； 

图2是本发明的剖视结构示意图； 

图3是本发明的转子组装示意图； 

图4是破碎机用刀式锤头主视结构示意图； 

图5是破碎机用刀式锤头左视结构示意图。 

其中，1、外壳  2、内衬板  3、筛网  4、支架  5、刀式锤头  6、转子  7、电机  8、背部  9、打击部  10、轴孔  11、近心端  12、远心端  13、底面。 

具体实施方式

实施例1～9 

实施例1～9为本发明的具体实施方式，其中实施例7为本发明的最佳实施例。 

表1实施例1～9新型复合磨料组分(以重量份计) 

其中，实施例1～3的制造方法，包括以下步骤： 

a)按表1比例称量30#刚玉、聚氨酯弹性材料、阻燃剂，分别装入容器中，准备使用。 

b)将刚玉、聚氨酯弹性材料、阻燃剂按表1比例，加入装有搅拌器的混合罐中，混合罐中的叶片转速为400～500r/min，旋转搅拌，将刚玉悬浮在正在发泡的聚氨酯弹性材料泡沫中，制成复合磨料半成品。 

c)将制成的复合磨料半成品装入箱式炉或井式炉内养护，养护温度60℃，养护时间10h。 

d)将养护后的复合磨料半成品利用装有刀式锤头的卧式锤头式破碎机或立式锤头式破碎机进行破碎。 

e)破碎后的磨料用振动筛进行筛分，筛出3#～18#规格为成品料，大于3#的再次破碎。 

实施例4～6的制造方法，工艺步骤b)中所述的混合罐中叶片转速600～1000r/min旋转搅拌；步骤c)所述的养护温度80℃，养护时间8h。 

实施例7～9的制造方法，工艺步骤b)中所述的混合罐中叶片转速100～400r/min旋转搅拌；步骤c)所述的养护温度120℃，养护时间4h。 

参照图1～5所示，该复合磨料专用破碎机，锤头为刀式锤头5，刀式锤头5用销轴安装在转子6上，外壳1为对称开结构，上半圆上开有加料口、下半圆安装有筛网3、内壁上安装耐磨内衬板2、外壳1由支架4支撑，转子轴置于外壳1中间并横穿外壳1。刀式锤头5为2～8排，刀式锤头5每排2～8个。径向均匀分布在转子6的圆周上。所述锤头为刀式锤头5， 包括背部8和打击部9，背部8横截面呈长方形，打击部9横截面呈锥形，锤头高度由近心端11至远心端12逐渐增大。所述打击部9的锥面夹角为10°～120°。所述打击部9的锥面夹角为90°，所述打击部9的底面13与水平面呈30°的夹角。 

对比例1～4 

表1对比例1～6磨料组分(以重量份计) 

对比例1、2、5、6的制备方法与实施例1～3相同。 

对比例3、4的制备方法与实施例7～9相同。 

性能测试实验 

将实施例1～9、对比例1～6所生产的磨料作为试样，并对试样进行相应的标号，按GB/T267-88标准方法测开杯闪点。闪点越高则表明磨料越容易发生闪燃现象，磨料的性能越差。 

将实施例1～9、对比例1～6所生产的磨料作为试样，对50cm×50cm的钢板进行喷打，记录工作时间和工作面积，使用表面粗糙度测量仪测量喷打后钢板表面粗糙度，按照GBZ/T192.1-2007标准方法，对工作场所空气中粉尘进行测定，计算磨料对空气粉尘的吸收率。重复喷打50cm×50cm规格的钢板，直至磨料无法再次使用，统计喷打次数。 

表3性能测试结果 

根据性能测试结果，与实施例1相比，对比例1中未添加阻燃剂，致使磨料闪点明显下降，清理过程中产生大量火花，聚燃脂发生燃烧，打磨过成被迫中断，使清理效率降低。对比例2作为空白对照实验，未添加聚氨酯弹性材料和阻燃剂，刚玉热稳定性良好，但工作环境恶劣，产生大量火花，粉尘污染严重，磨料无法进行重复使用，磨料使用成本明显增加。对比例3和对比例4分别采用石英砂和钢砂作为硬磨料，通过表3可以看出，对比例3和对比例4磨料喷打表面粗糙度分布范围过宽，且喷打表面粗糙度无法达到50～75μm的要求。对比例5中刚性磨料比例相对偏高，致使表3中粉尘吸收率相对较差，对比例6中弹性材料占比例相对偏大，致使表3中磨料清理效率降低。通过以上具体实施方式说明，本发明的新型复合磨料可以运用于实际生产，且磨料组分要求范围具有实际意义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。 

Claims (10)

1.一种新型复合磨料，其特征在于，是由以下重量份的组分制成的：硬磨料4～6份，聚氨酯弹性材料0.95～1份、阻燃剂0.01～0.05份，所述硬磨料均匀分布在聚氨酯弹性材料和阻燃剂形成的泡沫之间。

2.根据权利要求1所述的新型复合磨料，其特征在于：所述的阻燃剂选取磷酸三(2-氯乙基)酯、三(β-氯丙基)磷酸酯、磷酸三(1.3-二氯-2-丙基)酯、有机磷阻燃剂、无卤阻燃剂、硼酸盐阻燃剂中的一种。

3.根据权利要求1所述的新型复合磨料，其特征在于：所述的硬磨料为刚玉。

4.根据权利要求1～3任一项所述的新型复合磨料的制备工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：

a)按上述重量份称取硬磨料、聚氨酯弹性材料和阻燃剂，加入装有搅拌器的混合罐中搅拌混合，叶片转速为100～1000r/min，使刚玉均匀分布的悬浮在聚氨酯弹性材料和阻燃剂形成的泡沫之间，制成复合磨料半成品，采用连续式或间断式出料；

b)将制成的复合磨料半成品装入箱式炉或井式炉内养护，养护温度60～120℃，养护时间4～10h；

c)将养护后的复合磨料半成品投入锤式破碎机进行破碎，制得破碎后的磨料；

d)使用振动筛或摇摆筛对破碎后的磨料进行筛分，筛出的大料再次破碎，直至所有大料都复合规格。

5.一种复合磨料专用破碎机，包括锤头，其特征在于：锤头为刀式锤头(5)，刀式锤头(5)用销轴安装在转子(6)上，外壳(1)为对称开结构，上半圆上开有加料口、下半圆安装有筛网(3)、内壁上安装耐磨内衬板(2)、外壳(1)由支架(4)支撑，转子轴置于外壳(1)中间并横穿外壳(1)。

6.根据权利要求5所述的复合磨料专用破碎机，其特征在于：所述的刀式锤头(5)为2～8排，径向均匀分布在转子(6)的圆周上。

7.根据权利要求5所述的复合磨料专用破碎机，其特征在于：所述的刀式锤头(5)每排2～8个。

8.根据权利要求5、6或7任一所述的复合磨料专用破碎机，其特征在于：所述的锤头为刀式锤头(5)，包括背部(8)和打击部(9)，背部(8)横截面呈长方形，打击部(9)横截面呈锥形，锤头高度由近心端(11)至远心端(12)逐渐增大。

9.根据权利要求8所述的复合磨料专用破碎机，其特征在于：所述的打击部(9)的锥面夹角为10°～120°。

10.根据权利要求8所述的复合磨料专用破碎机，其特征在于：所述的打击部(9)的锥面夹角为90°，所述打击部(9)的底面(13)与水平面呈30°的夹角。

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