CN103551973A - 一种含纤维绳和热膨胀树脂空心微球的抛光轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含纤维绳和热膨胀树脂空心微球的抛光轮，所述抛光轮的抛光盘由纤维绳组成，所述粘结剂将纤维绳和热膨胀树脂空心微球粘接在一起。通过调节所述纤维、热膨胀树脂空心微球和粘结剂比例，可以控制抛光轮的抛光效果和磨削效率。

Description

一种含纤维绳和热膨胀树脂空心微球的抛光轮

技术领域

本发明涉及一种含纤维绳和热膨胀树脂空心微球的抛光轮，属于磨具领域。

背景技术

当前制作的各种抛光轮存在以下缺陷：①抛光效率低，如麻轮（几层剑麻缝制在一起，只有端面参与磨削）。中国专利CN1238254A公开了一种剑麻纤维抛光轮，揭示其制备方法是：采用针刺机将剑麻短纤维制成毡状胚料，然后将2-4层剑麻毡状胚料经叠合、缝合成一种剑麻纤维抛光轮。用此种方法制备的剑麻纤维抛光轮存在以下的缺点：一、由于所使用的剑麻纤维长度只有4-12cm，因而抛光轮在使用过程中剑麻纤维容易脱落，使抛光轮的使用寿命缩短；二、因为针刺密度的限制，不能保证抛光轮的任何部位都能紧密结合，因而也会影响抛光轮的使用效果。

中国专利CN2004 1 0029879.9揭示了一种剑麻纤维抛光轮的制造方法，它是将切短的剑麻纤维、合成树脂和任选的其它植物和无机化合物均匀混合、干燥后，热压成型。这种方法生产的抛光轮由于是模压并且没有带孔材料以致整个结构非常致密没有空隙，从而容易导致整个磨削过程中磨轮表面温度升高粘接剂失效表面发黑，原材料断裂脱落浪费；同时被磨工件也会表面温升大从而造成应力集中并有可能污染被磨工件表面。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种新的抛光轮。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：一种含纤维绳和热膨胀树脂空心微球的抛光轮，所述抛光轮的抛光盘由纤维绳组成，所述粘结剂将纤维绳和热膨胀树脂空心微球粘接在一起。

本发明中的纤维绳可以是普通市售的纤维绳。

在本发明中，所述纤维绳的纤维可以是天然纤维，即自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纤维，包括但不限于植物纤维、动物纤维、矿物纤维。在本发明一个具体的实例中，所述的天然纤维选自种子纤维，如棉、木棉等；或者是叶纤维，如剑麻、蕉麻等；亦或是茎纤维，如苎麻、亚麻、大麻、黄麻等。在本发明另一个实例中，所述天然纤维选自毛和丝，例如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛或桑蚕丝、柞蚕丝等。本发明中所述的天然纤维还可以是那些棉﹑麻﹑毛﹑丝的回收纤维。在本发明中，所述纤维绳的纤维还可以是人工纤维，包括但不限于尼龙纤维或玻璃纤维。

在本发明中，所述热膨胀树脂空心微球典型品种包括：日本松本油脂制药株式会社生产的松本可膨胀微球以及阿克苏诺贝尔Expancel事业部生产的微球发泡剂发泡粉和物理膨胀剂。微球发泡剂是一种核壳结构，外壳为热塑性丙烯酸树脂类聚合物，内核为烷烃类气体组成的球状塑料颗粒。直径一般10-200微米，加热后体积可迅速膨胀增大到自身的几十倍，从而达到发泡的效果。微球发泡温度范围从75℃-260℃，可根据各种不同加工温度和工艺要求，选择最合适的微球型号。

热膨胀树脂空心微球既可以散热又是自锐银纹发展的基础同时还能够提高结构强度，根据散热要求的高低可以改变热膨胀树脂空心微球的含量。可以在砂轮组织内产生有利于磨削的空隙和自锐的微裂纹并具有缓冲功能。该磨具结合了刚性填充和发泡两者的优点并形成多闭孔结构并分散相关应力，在不大幅降低结构强度的基础上因为微球膨胀对微球周围的粘接层会带来大量的微裂纹，这些微裂纹和气泡在轮子被磨削冲击力作用时就是很好的能量吸收池，从而避免了轮子本体在磨削中消耗过快以及断裂和掉落。在磨削中让微球破裂后形成大小不同并在不同位置分布的磨削韧口，同时也是散热通道有利于降低轮子本身和被磨工件表面温度，从而提高轮子的使用寿命，提高材料的利用率以及减少被磨工件表面被渗碳而造成应力集中的可能。按体积比添加热膨胀空心微球带来的效果是添加的体积比越大，磨抛效率越高，被磨工件和磨轮表面的温升越少。热膨胀树脂空心微球的加入量为天然纤维绳体积的1-50%，可以是10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%。

在本发明中，粘结剂可以是酚醛树脂、脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂或者无机粘结剂等，也可以是酚醛树脂改性，包括脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、环氧、丙烯酸等改性的酚醛，粘结剂用量为原料总质量20-50%。

在本发明中，纤维绳的质量分数为70-99%，粘结剂的质量分数为1-30%。在此范围内，纤维绳的质量分数可以是75%、80%、85%、90%、95%、99%等，粘结剂的质量分数可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%、25%、30%。所有组分之和为100%。

在本发明中，采用纤维绳的好处在于，纤维绳在磨削的过程中不会发软发黑；同时纤维绳又能够作为加强筋增强结构强度。

本发明的抛光轮是可由绳子根据需要切断与磨料混合后压制加热固化而成形，也可制成砂绳缠绕编织在加热固化过程中成形。

本发明有利的之处在于利用纤维绳本身的立体结构形成的表面沟槽更利于磨削、退屑和散热，同时为新的自锐银纹发展提供条件。纤维绳本身的圆形结构又让成型过程中每一根绳子之间一定会形成一定的孔隙从而形成端面的有利于磨削、退屑和散热的结构。本发明中，还可以在纤维绳中加粗纤维，既增加抛磨效果又降低成本。

本发明的抛光轮可以采用两种典型外观结构：平面抛光轮和圆周抛光轮。如图1或2所述。图3示出抛光轮的微观结构。粘结剂将纤维绳和热膨胀树脂空心微球牢固地结合在一起。图4为抛光轮的另一种形式微观结构示意图。制作平面抛光轮时一面粘有背盖，而制作圆周抛光轮时则无需背盖。在本发明中，背盖可以是玻纤盖、剑麻等。

附图说明

图1为本发明的平面抛磨一体轮示意图。

图2为本发明的圆周抛磨一体轮示意图。

图3为本发明的磨抛一体轮的微观结构示意图。

图4为本发明的另一种磨抛一体轮的微观结构示意图。

图5为本发明的加热固化成形模具。

图6为本发明的平面抛磨一体立体图。

图7为本发明的平面抛磨一体面示意图。

图8为实施例1平面抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与磨削效率、磨削比关系。

图9为实施例1平面抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与样件表面粗糙度关系。

图10为实施例1圆周抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与磨削效率、磨削比关系。

图11为实施例1圆周抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与样件表面粗糙度关系。

图12为实施例1圆周抛光轮试样4-6热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化达到或超过临界值与磨削效率、磨削比关系。

图13为实施例1圆周抛光轮试样4-6热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化达到或超过临界值与样件表面粗糙度关系。

图14为实施例1的工艺流程图。

图15为实施例1的另一种工艺流程。

图16为本发明纤维绳缠绕模具制成的抛磨一体轮示意图。

图17为本发明纤维绳缠绕模具制成的抛磨一体轮另一种示意图。

图中，1为背盖、2为抛磨盘、3为热膨胀树脂空心微球、4为纤维绳、5为粘结剂、6为纤维绳、热膨胀树脂空心微球、粘结剂混合物、7为金属型腔模具、8为法兰盘（骨架）。

具体实施方式

实施例1（探索热膨胀树脂空心微球与天然纤维绳混合体积比与抛磨效果的关系）。

配方1：

1、试样制作

1.1工艺路线

1.1.1剑麻纤维绳的处理：本实施的剑麻纤维绳可以是普通市售的剑麻纤维绳。

1.1.2麻绳上胶：在1.1.1的剑麻纤维绳上滚涂一圈底胶（底胶为〈质量分数〉：改性液态酚醛树脂液65%，填料：34%，热膨胀树脂空心微球：1%,胶水固含量：75-77%，胶量为：每克剑麻纤维绳上0.7-0.8g）；然后在70±2℃下烘烤30min。

1.2将上好的胶的麻绳按制定好的路线缠绕在模具上，然后放入模腔，压制定型，在120℃下烘烤4-6h后（平面磨轮固化4h，圆周磨轮固化6h），缓慢降至室温后出炉，卸模。

1.3本试验制作式样为：平面抛光轮：外直径为4英寸（101.6-103mm），内径为55mm，孔径为16mm，厚度6-8mm）；

圆周抛光轮:外直径为10.6英寸（270mm）孔径为32mm，厚度30mm）；

检测与测试数据对比：

1、测试方法说明：本磨削检测材质为:平面抛磨的平面轮:45#钢板(长200mm*宽100mm*厚*10mm)；圆周抛磨的千页轮:45#钢棒(长200mm*直径*50mm),分别在相同的磨削条件下(磨削材质、抛磨轮承受压力,及转动线速度(平面抛光轮:60m/s,圆周抛光轮:40m/s)均相同。

2、各指标计算方法说明：

2.1磨削效率：指材料磨除量除以磨削加工时间，单位g/min。

2.2磨削比：样件的材料磨除量与抛磨轮磨损量之比。

2.3表面粗糙度：是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度，单位um。表面粗糙度越小，则表面越光滑。用双管光切显微镜测定。

总磨削测试时间为30min，每10min为一段，分三段收集数据，求算术平均值。

3、数据收集

3.1用配方1、工艺路线〈一〉做用于平面抛光的平面抛光轮（试样1，试样2，试样3）与常规4英寸尼龙轮、剑麻轮磨削指标对比。

注：热膨胀树脂空心微球与天然纤维绳混合体积比为：试样1：10% 试样2：15% 试样3：20%。

表1平面抛光

平面抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与磨削效率、磨削比关系如图8所示；平面抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与样件表面粗糙度关系如图9所示。

3.2用配方1、工艺路线〈一〉做用于圆周抛光轮（试样1，试样2，试样3）与常规10.6英寸尼龙轮、剑麻轮磨削指标对比。

表2圆周抛光

圆周抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与磨削效率、磨削比关系如图10所示；圆周抛光轮试样1-3热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化与样件表面粗糙度关系如图11所示。

3.3将热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比提高为：试样4：30% 试样5：40% 试样6：50%，探索热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比达到或超过临界值时，轮子的抛磨效果，本试验将试样4、5、6做成圆周抛光轮，来测试对比。

表3圆周抛光

圆周抛光轮试样4-6热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化达到或超过临界值与磨削效率、磨削比关系如图12所示；圆周抛光轮试样4-6热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变化达到或超过临界值与样件表面粗糙度关系如图13所示。

3.4用配方1,工艺路线〈二〉做用于圆周抛磨的圆周磨轮（试样7）。

表4

试验小结：

1、通过实施方案1(配方1)试样测试数据分析得:

在同一轮子中，随着热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变大,轮子的抛光性能提高。

2、通过3.3试样测试数据分析得:

在同一轮子中，随着热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比变大，轮子的抛光性能,磨削性能均有提高（但注意：当热膨胀树脂空心微球与纤维绳体积比达到临界值或超过临界值时，磨削性能将变低；热膨胀树脂空心微球的用量要根据所选微球的种类、规格（直径）大小、以及被磨削材质对轮子的抛光性能、磨削性能的要求来综合考虑）。

3、通过工艺路线2及圆周磨轮（试样7）发现:此方法做的圆周磨轮具有涂附模具的弹性磨削的特性）。

4、通过实施方案的试样测试数据与常规尼龙轮、剑麻轮磨测试数据综合分析得:用此方法制作的平面抛光的平面抛光轮，圆周抛光的圆周抛光轮，在抛光性能上提高30%-35%，通过调整纤维绳、热膨胀树脂空心微球混合体积比（及将轮子组织中结合剂、纤维绳、热膨胀树脂空心微球调到合适的比例），均可满足不同被抛磨材质对轮子的抛光性能的要求。

Claims (9)

1.一种含纤维绳和热膨胀树脂空心微球的抛光轮，所述抛光轮的抛光盘由纤维绳组成，所述粘结剂将纤维绳和热膨胀树脂空心微球粘接在一起。

2.如权利要求1所述的抛光轮，所述纤维绳的纤维为天然纤维或人造纤维。

3.如权利要求2所述的抛光轮，所述天然纤维选自棉、木棉、剑麻、蕉麻、苎麻、亚麻、大麻、黄麻、绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛、桑蚕丝、柞蚕丝或棉﹑麻﹑毛﹑丝的回收纤维。

4.如权利要求2所述的抛光轮，所述人造纤维为尼龙纤维或玻璃纤维。

5.如权利要求1所述的抛光轮，所述热膨胀树脂空心微球选自松本可膨胀微球、微球发泡剂、物理膨胀剂；直径10-200微米；所述热膨胀树脂空心微球的用量为纤维体积的1-50%。

6.如权利要求1所述的抛光轮，所述粘结剂选自酚醛树脂、脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、无机粘结剂或者由酚醛树脂、脲醛、三聚氰胺甲醛树脂、环氧、丙烯酸改性的酚醛。

7.如权利要求1所述的抛光轮，所述纤维的质量分数为70-99%，粘结剂的质量分数为1-30%，组分之和为100%。

8.如权利要求1所述的抛光轮，所述抛光轮包括平面抛光轮和圆周抛光轮。

9.如权利要求8所述的抛光轮，所述平面抛光轮还包括通过粘结剂粘结在抛光盘一面的背盖。

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