CN102794715B

CN102794715B - 一种纤维增强砂轮基体及其制备方法

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Publication number: CN102794715B
Application number: CN201210274354.6A
Authority: CN
Inventors: 陈金身; 张兴元; 智红梅; 王正银; 王磊
Original assignee: Henan University of Technology
Current assignee: Henan University of Technology
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: CN102794715A

Abstract

一种纤维增强砂轮基体及其制备方法，其特征在于：是由渍浸有混合料液的高分子合成纤维网格布经干燥、叠加、切割定型、烘烤固化成型制备而成，所述混合料液是由导热填料、增强填料、树脂胶黏剂、酒精按重量比1:1-2:2-6:2-6混合而成。本发明相比现有技术的优点在于：耐潮、耐水、强度高，弹性好，阻震性能优越，散热效果好，关键是可以达到同步磨削，对人体无害，且产品不易破碎、使用安全。

Description

一种纤维增强砂轮基体及其制备方法

技术领域

本发明属机械加工工具领域，具体涉及一种纤维增强砂轮基体及其制造方法。

背景技术

砂轮基体用来支撑磨削层和在机床主轴（电动工具）上装卡固定。磨具的结构、用途、结合剂不同, 基体的材质、形状也不同, 磨削层和基体的联接方法也往往不同。树脂磨具常用的基体材料有铝、酚醛铝粉末基体、胶木基体、酚醛铝纤维基体、钢纸基体等。

基体是决定磨具动态和静态强度的最重要因素,合理地选用基体材料必须根据磨料类型和磨削特性, 确保磨具在高于正常使用的圆周速度下不致损坏磨具，以保护使用者的安全。

铝基体成本较高, 其中铸铝基体有时有内部缩孔,组织较疏松, 强度也低; 酚醛铝粉末基体制造方法复杂,操作要求很高, 价格也较高; 钢基体只在制造极薄薄片磨具时才使用；钢纸基体很容易吸潮变形，储存衰变周期短，而且抗疲劳强度低，成为无法克服的缺陷；用工程塑料制成的砂轮基体，使用时弹性小，抗弯曲疲劳程度差，基体与砂轮或基体与砂面结合不牢，甚至不如纯棉纤维制成的基体的安全性高；纸质基体，不耐高温，不耐水，强度不高，高强度要求时需要再附加玻纤网布，增加成本，且生产效率低，磨削时不同步，并且易产生飞尘，影响健康；玻纤增强砂轮基体虽然解决了纯棉纤维制成的基体的耐水性，工程塑料的结合不牢的缺陷，但在使用过程中的磨削粉尘吸入操作者的肺部，并黏附在皮肤上，形成严重的职业病。

中国专利公开号CN201070739Y，虽然使用了塑料或尼龙，解决了钢纸砂盘的不耐水，遇潮易变形的问题，但存在基体与砂面结合不牢的缺点。中国专利公开号为CN202292463U，虽然同样解决了钢纸砂盘的不耐水，遇潮易变形的问题，但却存在耐热性差，磨削时不能达到同步磨削的弊端。

通过分析, 我们发现上述基体均存在不同程度的缺点, 在长期的教学和实践中, 我们提出研制一种阻震性能优越, 散热性能好, 机械强度高的合成高分子纤维增强砂轮基体。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而提供的一种耐潮、耐水，强度大大提高，关键是可以达到同步磨削，对人体无害，且产品不易破碎、使用安全的合成高分子纤维增强砂轮基体。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种纤维增强砂轮基体，是由渍浸有混合料液的高分子合成纤维网格布经干燥、叠加、切割定型、烘烤固化成型制备而成，所述混合料液是由导热填料、增强填料、树脂胶黏剂、酒精按重量比1:1-2:2-6:2-6混合而成。

本发明中，在纤维增强砂轮基体的最下层衬有一层无纺布，无纺布为20～120g/m²。

所述高分子合成纤维网格布的材料为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、氯乙烯纤维或聚氨酯弹性纤维，优选为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维、聚酰亚胺纤维。所述高分子合成纤维网格布为50～500g/m²，网格布目数6～40目。

所述导热填料为石墨、铝粉、氧化铁、铜粉、黄铁矿、氮化铝中的一种或多种组合，导热填料能及时导出磨削区产生的热量，即可避免基体与被粘砂轮的粘接开胶、脱离破裂出现的危险，又可避免磨削区温度过高产生炸裂现象。导热填料优选为铝粉、石墨，因为铝粉、石墨价格低廉且导热性能良好，其中铝粉的加入不会降低粘结剂的结合强度，且铝粉与铜粉相比密度小，在添加同样体积分数时，铝粉所占的质量分数很小，不会降低粘结剂的其他成分含量，优选的石墨为鳞片状或人造膨胀石墨，铝粉为球状或片状。本发明所优选的石墨和铝粉可以在粘合剂中均匀分散，且鳞片状石墨或人造膨胀石墨有较好的导电性。

所述增强填料为碳酸钙，刚玉，碳化硅，氮化铝中的一种或多种组合，填料既起到填充作用，又起到增加强度的作用。

所述树脂胶黏剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和树脂中的一种或多种组合。

基体所用树脂胶黏剂的选择：在基体制造过程中, 我们分别对酚醛树脂、不饱和树脂、环氧树脂、聚氨脂胶粘剂进行了优选。不饱和聚酯树脂虽然可以常温固化，但不适合自动连续上胶；环氧树脂虽然粘结强度高，但脆性较大，耐热性差，不适合制成的基体的柔曲工艺；聚氨脂胶粘剂其结合强度高, 但成本太高。优选为酚醛树脂，而酚醛树脂虽然价格便宜, 但单独使用时强度又达不到要求, 经过试验研究, 我们确定了如下配方, 获得了满意的结果。

液体酚醛树脂25％～35％

改性粉状酚醛树脂45％～65％

环氧树脂2％～10％

添加剂（六次甲基四胺）2％～8%。

本发明的纤维增强砂轮基体的制备方法具体步骤如下：

a、先把纤维布用醋酸乳液进行定型，以防止纤维布进行自动浸入树脂胶黏剂时拉伸变型；

b、再把树脂胶黏剂与导热填料、增强填料按比例充分混合，之后加入酒精形成混合料液；

c、再把纤维布浸入该混合料液中；

d、再把浸过混合料液的纤维布通过烘干炉初步干燥，80-150℃,2-15分钟；

e、再把烘干的纤维布叠加在一起，可为2-8层，下衬一层无纺布；

f、按一定规格切片（Φ100-230mm圆形或其它形状）、定型（可为平面、碟形、斗笠形或其它形状）；

g、放在烘箱中烘烤固化成型，（80-165℃,0.5-8小时），最好采用梯度烘烤固化方式。

本发明的优点在于：耐潮、耐水、强度高，弹性好，阻震性能优越，散热效果好，关键是可以达到同步磨削，对人体无害，且产品不易破碎、使用安全。

该基体适合于钹形砂轮、PVA 砂轮、弹性抛光磨具、百叶片，也可以直接上砂制成砂盘。由于基体含有无数的孔洞或网眼，与被粘面粘接时就形成了无数的如同钉子的结构，所以粘接牢靠，具有弹性好、散热性能优良、机械强度高等优点。

具体实施方式

本发明以下结合实施例做进一步描述：

实施例1

纤维增强砂轮基体成型制作工艺步骤如下：

1、将聚间苯二甲酰间苯二胺纤维网格布（20目）用醋酸乳液进行定型。

2、按比例取导热填料（铝粉）500g、增强填料（碳酸钙）500g混合，配制树脂胶粘剂3000g（其中液体酚醛树脂35％、改性粉状酚醛树脂50％、环氧树脂10％、添加剂5%），加入3000g工业酒精，充分混合成混合料液。

1、再把经步骤1定型的纤维布通过步骤2中的混合料液进行浸渍。

2、将浸渍后的纤维布送入干燥炉中初步干燥，120℃，10分钟。

3、将干燥后的纤维布三层叠加，下衬一层防渗装饰无纺布。

4、切片（切成Φ125mm），定型，

5、放入烘烤炉中， 80℃，50分钟，100℃，50分钟，120℃，30分钟，165℃，45分钟，固化成型，出炉检验。

实施例2

1、将聚间苯二甲酰间苯二胺纤维网格布（10目）用醋酸乳液进行定型。

2、按比例取导热填料（石墨）300g、增强填料（刚玉）300g混合，配制树脂胶粘剂1000g（其中液体酚醛树脂35％、改性粉状酚醛树脂50％、环氧树脂10％、添加剂5%），加入1500g工业酒精，将填料和树脂胶黏剂充分混合成混合料液

3、再把经步骤1定型的纤维布通过步骤2中的混合料液进行浸渍。

4、将浸渍后的纤维布送入干燥炉中初步干燥，100℃，12分钟。

5、将干燥后的纤维布三层叠加，下衬一层防渗装饰无纺布。

6、切片（切成Φ125mm），定型，

7、放入烘烤炉，80℃，45分钟，100℃，30分钟，120℃，30分钟，165℃，45分钟，固化成型，出炉检验。

实施例3

1.将聚酰亚胺纤维网格布（10目）用醋酸乳液进行定型。

2.按比例取导热填料（铝粉）300g、增强填料（碳化硅）500g混合，配制树脂胶粘剂1200g（其中液体酚醛树脂40％、改性粉状酚醛树脂45％、环氧树脂10％、添加剂5%），加入1500g工业酒精，充分混合成混合料液。

3.再把经步骤1定型的纤维布通过步骤2中的混合料液进行浸渍。

4.将浸渍后的纤维布送入干燥炉中初步干燥，80℃，15分钟。

5.将干燥后的纤维布四层叠加，下衬一层防渗装饰无纺布。

6.切片（切成Φ180mm），定型，

7.放入烘烤炉中（60℃，1h，80℃，45分钟，100℃，30分钟，120℃，30分钟，165℃，45分钟），固化成型，出炉检验。

实施例4

2、按比例取导热填料（石墨）200g、导热填料（氮化铝）100g、增强填料（刚玉）200g、增强填料（石榴石）100g混合，配制树脂胶粘剂1000g（其中液体酚醛树脂25％、改性粉状酚醛树脂65％、环氧树脂5％、添加剂5%），加入1500g工业酒精，将填料和树脂胶黏剂充分混合成混合料液

5、将干燥后的纤维布三层叠加，下衬一层防渗装饰无纺布。

6、切片（切成Φ125mm），定型，

放入烘烤炉，80℃，45分钟，100℃，30分钟，120℃，30分钟，165℃，45分钟，固化成型，出炉检验。

回转强度实验：均用Φ125mm规格，钢纸12800r/min,玻纤基体25800 r/min，实施例基体27600 r/min。可用于钹形砂轮、PVA 砂轮、弹性抛光磨具的基体，也可直接上砂制成磨盘, 具有弹性好、散热性能优良、机械强度高等优点。

Claims

1.一种纤维增强砂轮基体，其特征在于：是由渍浸有混合料液的高分子合成纤维网格布经干燥、叠加、切割定型、烘烤固化成型制备而成，所述混合料液是由导热填料、增强填料、树脂胶黏剂、酒精按重量比1:1-2:2-6:2-6混合而成, 所述高分子合成纤维网格布的材料为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维或聚酰亚胺纤维，所述导热填料为石墨、铝粉、氧化铁、铜粉、黄铁矿、氮化铝中的一种或多种组合；所述增强填料为碳酸钙、刚玉、碳化硅、石榴石中的一种或多种组合；

所述树脂胶黏剂是由以下成分配制而成：

液体酚醛树脂25％～35％

改性粉状酚醛树脂45％～65％

环氧树脂2％～10％

六次甲基四胺2％～8%。

2.根据权利要求1所述的纤维增强砂轮基体，其特征在于：纤维增强砂轮基体的最下层衬有一层无纺布。

3.根据权利要求1所述的纤维增强砂轮基体，其特征在于：所述高分子合成纤维网格布为50～500g/m²，网格布目数6～40目。

4.一种如权利要求1中所述的纤维增强砂轮基体的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

a、先把纤维布用醋酸乳液进行定型；

b、再把树脂胶黏剂与导热填料、增强填料按比例充分混合，加入酒精形成混合料液；

c、再把纤维布浸入该混合料液中；

d、再把浸过混合料液的纤维布通过烘干炉初步干燥；

e、再把烘干的纤维布叠加在一起，为2-8层，下衬一层无纺布；

f、按一定规格切片、定型；

g、放在烘箱中烘烤固化成型。

5.根据权利要求4中所述的纤维增强砂轮基体的制备方法，其特征在于：在g步骤的烘烤固化过程采用梯度烘烤固化方式。