CN108381410B - 一种绿色超薄树脂砂轮及其制备方法 - Google Patents

一种绿色超薄树脂砂轮及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种绿色超薄树脂砂轮及其制备方法，属于磨具技术领域，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：磨料90‑110份、酚醛树脂液10‑15份、酚醛树脂粉15‑25份、钾冰晶石5‑10份、填料20‑30份，所述磨料由下述重量份的各原料组成：一级单晶刚玉25‑30份、一级镀铱白刚玉40‑50份、一级锆刚玉25‑30份。本发明产品与国内同类超薄砂轮树脂产品在切削寿命上提高60‑70%，切割锋利度上会提高50‑60%，同时做到不烧伤、无毛刺，大大提高工作效率，降低了使用成本。

Description

一种绿色超薄树脂砂轮及其制备方法
技术领域
本发明属于磨具领域，具体涉及一种绿色超薄树脂砂轮及其制备方法。
背景技术
超薄树脂砂轮厚度一般在0.06mm~0.5mm，无基体。该类砂轮主要适用于光学玻璃、陶瓷、半导体封装材料的高精密切断与开槽。该类砂轮具有良好的自锐性、切割高效性、切割品质佳等优点，是实现高效、节能、高精和自动化切割加工不可或缺的工具。
树脂砂轮广泛用于机械冶金、建筑、军工、铁路施工等领域，主要用于钢管、型钢、钢筋等一般金属材料的切割和打磨。为了增强树脂砂轮在切割或打磨过程中的磨削润滑以减少磨损， 成型砂轮的填料中通常都会添加一定比例含量的润滑剂，目前在用的润滑剂基本上都是硫铁矿。但是硫铁矿的主要成分是二硫化铁 (FeS2)， 由于二硫化铁在空气中易氧化成二氧化二铁和二氧化硫，而二氧化硫具有强氧化性，与空气中的水结合可生成具有腐 蚀性的亚硫酸，会腐蚀被切割或打磨的金属，这是黄铁矿作为润滑剂的一个弊端。
现有市场上的绿色超薄树脂砂轮都存在着使用寿命短，产品强度低等问题，从而影响工作效率，增加了使用成本及使用的安全系数变差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种绿色超薄树脂砂轮及其制备方法。
基于上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种绿色超薄树脂砂轮，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：磨料90-110份、酚醛树脂液10-15份、酚醛树脂粉15-25份、钾冰晶石5-10份、填料20-30份，所述磨料由下述重量份的各原料组成：一级单晶刚玉25-30份、一级镀铱白刚玉40-50份、一级锆刚玉25-30份。
进一步地，所述填料由下述重量份的各原料组成：硫化铁5-10份、复合填料KEP25-10份、钛白粉1-2份、酞青绿 0.3-0.5份。
上述绿色超薄树脂砂轮的制备方法，包括如下步骤：（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石、填料和酚醛树脂粉，混合均匀；
（2）晾料：将步骤（1）混匀的料过筛，将筛下物放在18-25℃、湿度为45-65%环境下恒温恒湿存放8-12小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的料过14-22目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的料倒入模具，摊均匀，然后在料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入、孔环，然后9~11MPa保压1~3s后取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：将砂轮毛坯放入硬化炉，以室温为基础，以5-10℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温2-3小时，再升到155-160℃并保温5-6小时，然后降温至常温，出炉，即得成品（砂轮厚度1.2毫米，规格107mm*1.2mm*16mm）。
本发明所述的硫化铁购自上海罗德新材料有限公司的325型硫化铁，硫含量在55-70%；传统的硫铁矿的硫含量只有35-45%，所以新型金属硫化铁（代号325）做成砂轮具有更高的散热性能，从而提高砂轮产品的使用寿命。
复合填料KEP2来代替行业树脂砂轮片中使用CaO、BaSO4等增强材料，从而使砂轮产品的粘接强度提高30-50%。该发明所使用的KEP2由奥地利生产，通过上海罗得新材料有限公司购得。国内行业中用的硫化铁及硫铁矿等产品硫含量都在30%-40%之间，而KEP2的硫含量50%-55%，比国内的金属硫化物会起到更好的散热作用，防止树脂砂轮因高温而碳化，提高20%-30%的结合强度，同时提高砂轮产品切割效率，更高效、更快捷。
酚醛树脂液为山东圣泉化工股份有限公司2556酚醛树脂液，具有以下特性：
外观：棕红色液体，
固体含量76-80%、粘度1100-1300mPa.s/25℃， pH值：中性，
酚醛树脂粉为山东圣泉化工股份有限公司的2601A酚醛树脂粉，具有以下特性：
外观：淡黄色粉末，
流动度26-33mm、游离酚1.5-3%、水分0.5-0.7%，
该型号树脂粉具有以下优点：
软化点低；易与树脂液融合，即降低硬化温度，同时增加30%-40%结合强度及粘结性能，延长砂轮的20%-30%使用寿命，解决了绿色砂轮因硬化不完全而造成砂轮寿命短的问题，同时降低了使用成本，增加产品的市场竞争力。
已知的绿色超薄切割片硬化温度通常为155-160℃，砂轮磨具市场中所用的树脂在155-160℃固化度为50-60%，而该发明所用树脂粉和树脂液的联合使用155℃-160℃化树脂固化度为80-95%，从而提高砂轮产品粘接强度和使用寿命。
本发明使用钾冰晶石为航天专用冰晶石，国内现在用冰晶石为K3AlF4氟原子为4的冰晶石，而本发明所使用冰晶石是由俄罗斯进口的高氟含量冰晶石K3AlF6，具有更好散热效果，更大程度的提高砂轮产品的切割性能，延长砂轮使用寿命。
采用220V、800W的手提式角磨机，在同样的配重和同样电流的情况，通过对直径12mm铁棒、不锈钢、不锈钢管（外径25mm，厚度1.0mm）进行切割实验，本发明产品与国内同类超薄砂轮树脂产品在切削寿命上提高60-70%，切割锋利度上会提高50-60%，同时做到不烧伤、无毛刺，大大提高工作效率，降低了使用成本。
单晶刚玉具有硬度高、韧性大、抗破碎能力强等特点，用其制造砂轮片的切削不烧伤工件、不易变形。
镀铱白刚玉：传统的镀铱白刚玉，通过在磨料磨粒上面镀上一层氧化铁红，经过1800-2500℃的高温煅烧制成，该发明所有的镀铱白刚玉是在选用硬度高的白刚玉在其表层经过处理后再在其表面镀上氧化铱，然后经过70米长的隧道窑1800~2300℃高温煅烧制成，镀铱白刚玉与传统镀铱相对硬度提高50-60%，自锐性提高40-50%。
锆刚玉具有硬度高自锐性好，其制造砂轮片磨具对各种不同材质及各种合金钢材料均具有很高的磨削和切削效率。
本发明在制备时添加晾料工序，通过恒温18-25℃，恒湿45-65%条件下，存放8-12小时，树脂粉和树脂液充分反应，让成型料达成一个更佳状态。既可以增加砂轮产品结合强度，同时降成型废品率，降低生产成本，又能增加砂轮产品的外表光洁度。
附图说明
图1是本发明的制备方法流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
下述实施例中钾冰晶石粒度为230目，主要成分为K3AlF6。单晶刚玉购自圣戈班研发(上海)有限公司。酚醛树脂液为山东圣泉化工股份有限公司2556酚醛树脂液。酚醛树脂粉为山东圣泉化工股份有限公司的2601A酚醛树脂粉。复合填料KEP2购自上海罗得新材料有限公司。硫化铁购自上海罗得新材料有限公司，粒度为30目。一级单晶刚玉、一级镀铱白刚玉、一级锆刚玉的粒度为54目。
实施例1
一种绿色超薄树脂砂轮，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：一级单晶刚玉30份、一级镀铱白刚玉40份、一级锆刚玉25份、酚醛树脂液15份、酚醛树脂粉15份、钾冰晶石10份、硫化铁5份、复合填料KEP2 10份、钛白粉1份、酞青绿 0.3份，
上述绿色超薄树脂砂轮的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料倒入逆流混料锅搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石、填料和酚醛树脂粉，混合均匀即得成型料；
（2）晾料：将成型料过6目筛，放入料盒内，然后再把料盒放在25℃、湿度为65%环境下恒温恒湿存放10小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的成型料过22目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的成型料（每个砂轮每次需要20~22g）倒入模具，摊均匀，然后在成型料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入商标、孔环，然后10MPa保压1s后取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：把砂轮毛坯通过铝板隔开，然后穿成串，用弹簧压制，均匀的把串好的砂轮毛坯放入硬化炉内，以室温为基础，以5℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温2小时，再升到160℃并保温5小时，然后降温至室温，出炉，即得成品绿色双网超薄树脂砂轮（砂轮厚度1.2mm，外径为107mm，孔径为16mm）；
（6）检验，包装入库。
实施例2
一种绿色超薄树脂砂轮，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：一级单晶刚玉25份、一级镀铱白刚玉50份、一级锆刚玉30份、酚醛树脂液10份、酚醛树脂粉25份、钾冰晶石5份、硫化铁10份、复合填料KEP2 5份、钛白粉2份、酞青绿 0.5份，
上述绿色超薄树脂砂轮的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料倒入逆流混料锅搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石、填料和酚醛树脂粉，混合均匀即得成型料；
（2）晾料：将成型料过6目筛，放入料盒内，然后再把料盒在20℃、湿度为50%环境下恒温恒湿存放12小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的成型料过20目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的成型料（每个砂轮每次需要20~22g）倒入模具，摊均匀，然后在成型料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入商标、孔环，然后在11MPa保压1s后取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：把砂轮毛坯通过铝板隔开，然后穿成串，用弹簧压制，均匀的把串好的砂轮毛坯放入硬化炉内，以室温为基础，以10℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温3小时，再升到155℃并保温6小时，然后降温至室温，出炉，即得成品绿色双网超薄树脂砂轮（砂轮厚度1.2mm，外径为107mm，孔径为16mm）；
（6）检验，包装入库。
实施例3
一种绿色超薄树脂砂轮，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：一级单晶刚玉30份、一级镀铱白刚玉50份、一级锆刚玉30份、酚醛树脂液12份、酚醛树脂粉20份、钾冰晶石8份、硫化铁8份、复合填料KEP2 8份、钛白粉2份、酞青绿 0.5份，
上述绿色超薄树脂砂轮的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料倒入逆流混料锅搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石、填料和酚醛树脂粉，混合均匀即得成型料；
（2）晾料：将成型料过6目筛，放入料盒内，然后再把料盒在16℃、湿度为45%环境下恒温恒湿存放8小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的成型料过14目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的成型料（每个砂轮每次需要20~22g）倒入模具，摊均匀，然后在成型料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入商标、孔环，然后在9MPa保压3s后，取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：把砂轮毛坯通过铝板隔开，然后穿成串，用弹簧压制，均匀的把串好的砂轮毛坯放入硬化炉内，以室温为基础，以10℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温2.5小时，再升到160℃并保温6小时，然后降温至室温，出炉，即得成品绿色双网超薄树脂砂轮（砂轮厚度1.2mm，外径为107mm，孔径为16mm）；
（6）检验，包装入库。
采用220V、800W的手提式角磨机，在同样的配重和同样电流的情况，通过对直径12mm铁棒、不锈钢、不锈钢管（外径为25mm，厚度为1.0mm）进行切割实验，实施例1至3制得的绿色超薄树脂砂轮产品与国内同类超薄砂轮树脂产品在切削寿命上提高60-70%，切割锋利度上会提高50-60%，同时做到不烧伤、无毛刺，大大提高工作效率，降低了使用成本。
本发明在制备时添加晾料工序，通过恒温18-25℃，恒湿45-65%条件下，存放8-12小时，树脂粉和树脂液充分反应，让成型料达成一个更佳状态。既可以增加砂轮产品结合强度，同时降成型废品率，降低生产成本，又能增加砂轮产品的外表光洁度。
本发明实施例所生产的绿色双网超薄树脂砂轮与国内几家知名厂家所生产的同类产品进行切割性能的对比，如下表1所示。
表1
本发明配方所生产的107mm*1.2mm*16mm绿色双网超薄树脂砂轮与国内几家知名产品，同时同等条件下切割3种不同类型材料，切割寿命高于其他产品50%左右，切割速度提高10%左右，提高产品的市场竞争力，同时增加了品牌知名度和工厂生产效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施示例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施示例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施示例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种绿色超薄树脂砂轮，其特征是，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：磨料90-110份、酚醛树脂液10-15份、酚醛树脂粉15-25份、钾冰晶石5-10份、填料20-30份，所述磨料由下述重量份的各原料组成：一级单晶刚玉25-30份、一级镀铱白刚玉40-50份、一级锆刚玉25-30份；所述填料由下述重量份的各原料组成：硫化铁5-10份、复合填料KEP2 5-10份、钛白粉1-2份、酞青绿 0.3-0.5份，上述砂轮通过下述步骤获得：（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石粉、填料和酚醛树脂粉，混合均匀；
（2）晾料：将步骤（1）混匀的料过筛，将筛下物放在18-25℃、湿度为45-65%环境下恒温恒湿存放8-12小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的料过14-22目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的料倒入模具，摊均匀，然后在料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入商标、孔环，然后9~11MPa保压1~3s后取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：将砂轮毛坯放入硬化炉，以室温为基础，以5-10℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温2-3小时，再升到155-160℃并保温5-6小时，然后降温至常温，出炉，即得成品。
2.根据权利要求1所述绿色超薄树脂砂轮，其特征是，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：一级单晶刚玉30份、一级镀铱白刚玉40份、一级锆刚玉25份、酚醛树脂液15份、酚醛树脂粉15份、钾冰晶石10份、硫化铁5份、复合填料KEP2 10份、钛白粉1份、酞青绿 0.3份，
上述绿色超薄树脂砂轮的制备方法，包括如下步骤：
（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料倒入逆流混料锅搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石、填料和酚醛树脂粉，混合均匀即得成型料；
（2）晾料：将成型料过6目筛，放入料盒内，然后再把料盒放在25℃、湿度为65%环境下恒温恒湿存放10小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的成型料过22目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的成型料倒入模具，摊均匀，每个砂轮每次需要20~22g，然后在成型料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入商标、孔环，然后10MPa保压1s后取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：把砂轮毛坯通过铝板隔开，然后穿成串，用弹簧压制，均匀的把串好的砂轮毛坯放入硬化炉内，以室温为基础，以5℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温2小时，再升到160℃并保温5小时，然后降温至室温，出炉，即得成品绿色双网超薄树脂砂轮，砂轮厚度1.2mm，外径为107mm，孔径为16mm；
（6）检验，包装入库。
3.根据权利要求1所述绿色超薄树脂砂轮，其特征是，包括上下两张增强玻璃纤维网片以及设于两张增强玻璃纤维网片之间的切削体，所述切削体由下述重量份的原料组成：一级单晶刚玉25份、一级镀铱白 刚玉50份、一级锆刚玉30份、酚醛树脂液10份、酚醛树脂粉25份、钾冰晶石5份、硫化铁10份、 复合填料KEP2 5份、钛白粉2份、酞青绿 0.5份；
上述绿色超薄树脂砂轮的制备方法，包括如下步骤：（1）混料：按比例称取各原料，将组成磨料的各原料倒入逆流混料锅搅拌均匀，加入酚醛树脂液混匀后，再加入钾冰晶石、填料和酚醛树脂粉，混合均匀即得成型料；
（2）晾料：将成型料过6目筛，放入料盒内，然后再把料盒在20℃、湿度为50%环境下恒温恒湿存放12小时；
（3）二次筛料：将步骤（2）的成型料过20目筛，取筛下物；
（4）成型：先在模具中放一张增强玻璃纤维网片，将步骤（3）得到的成型料倒入模具，摊均匀，每个砂轮每次需要20~22g，然后在成型料上方放另一张增强玻璃纤维网片，再放入商标、孔环，然后在11MPa保压1s后取出，得到砂轮毛坯；
（5）硬化：把砂轮毛坯通过铝板隔开，然后穿成串，用弹簧压制，均匀的把串好的砂轮毛坯放入硬化炉内，以室温为基础，以10℃/小时阶梯式升温进行加热硬化，在80℃、100℃、120℃每个温度点保温3小时，再升到155℃并保温6小时，然后降温至室温，出炉，即得成品绿色双网超薄树脂砂轮，砂轮厚度1.2mm，外径为107mm，孔径为16mm；
（6）检验，包装入库。
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