CN117601033A - 一种复合磨具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磨具制造技术领域，具体涉及一种复合磨具及其制备方法。所述复合磨具自下至上依次包括柔性基材层、第一磨料层、第二磨料层，第一磨料层压合于柔性基材表面，第二磨料层压合于第一磨料层表面；按重量份计，所述第一磨料层、第二磨料层的原料包括：耐磨骨料40‑100份、粘结剂15‑50份、孔隙助剂2‑15份、触变剂15‑40份。该复合磨具具有优异的结构，具有较好的锋利度和耐磨度，通过使用特定的酚醛树脂胶粘剂，并通过二次固化工艺，可以显著提高复合的厚度，稳定磨具的多层结构。
Description
技术领域
本发明涉及磨具制造技术领域，具体涉及一种复合磨具及其制备方法。
背景技术
在各行各业的材料制造过程中基本都少不了打磨的工序，一方面可以通过打磨将材料制造成某种形状，另一方面可以使产品光滑。打磨分机械打磨和手工打磨，其中机械打磨的速度较快，手工打磨则更为细致，打磨的精度更高。打磨效果不仅由打磨师傅的技术决定，打磨使用的磨具的质量同样影响打磨师傅的工作效率和打磨精度。
中国发明专利CN 115837642 A公开了一种柔性磨具，其结构包括基材与磨料层，制得的柔性磨具的使用抓持力较好，磨削性能优异，但是其产品的锋利度无法保证，初始锋利度较弱，打磨师傅用于手工打磨时，使用手感不好，从而会降低打磨的效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种复合磨具，自下至上依次包括柔性基材层、第一磨料层、第二磨料层，第一磨料层压合于柔性基材表面，第二磨料层压合于第一磨料层表面；所述第一磨料层、第二磨料层的原料包括：按重量份计，耐磨骨料40-100份、粘结剂15-50份、孔隙助剂2-15份、触变剂15-40份。
优选的，所述第一磨料层、第二磨料层的原料包括：按重量份计，耐磨骨料55-75份、粘结剂20-40份、孔隙助剂3-8份、触变剂20-30份。
优选的，所述耐磨骨料与粘结剂的质量比为(1.5-3.5)：1。
优选的，所述耐磨骨料包括锆刚玉、碳化硅、白刚玉、煅烧刚玉、氧化铈、氧化硅、氧化铝、氮化硅中的至少一种。
优选的，所述粘结剂包括环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、齐聚物丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的至少一种。
优选的，所述孔隙助剂包括玻璃微珠、分子筛中的至少一种。
优选的，所述触变剂为气相二氧化硅、膨润土、云母、石棉、高岭土中的至少一种。
本发明的第二个方面提供了一种复合磨具的制备方法，至少包括以下步骤：
S1:称取第一磨料层、第二磨料层的原料进行混合搅拌均匀，即得第一磨料混合物、第二磨料混合物备用；
S2：使用刮刀将第一磨料混合物涂布在模具中，将涂布有第一磨料混合物的模具与柔性基材置于两个胶辊之间压力压合并紫光照固化，使得第一磨料层压合于柔性基材上；
S3：在S2得到的第一磨料层表面第一次喷涂胶粘剂，形成胶层，在胶层上通过静电或重力植砂的方式贴合上第二磨料混合物，初步固化后得到第二磨料层后在其表面第二次喷涂胶粘剂，二次固化后即得复合磨具。
优选的，所述步骤S2中第一磨料混合物在模具表面的涂布量为250-400g/m2。
优选的，所述步骤S2中第一磨料混合物在模具表面的涂布量为300g/m2。
优选的，所述步骤S3中胶粘剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。
优选的，所述步骤S3中胶粘剂为酚醛树脂。
优选的，所述步骤S3中第一次喷涂胶粘剂的涂布量为10-20g/m2，第二次喷涂胶粘剂的涂布量为30-100g/m2。
优选的，所述步骤S3中第一次喷涂胶粘剂的涂布量为15g/m2，第二次喷涂胶粘剂的涂布量为50g/m2。
优选的，所述步骤S3中初步固化的时间为0.2-1h，温度为100-140℃。
优选的，所述步骤S3中初步固化的时间为0.5h，温度为120℃。
优选的，所述步骤S3中二次固化的时间为3-8h，温度为100-140℃。
优选的，所述步骤S3中二次固化的时间为5h，温度为120℃。
本申请人通过试验探究发现，以环氧树脂等树脂作为粘结剂，虽然具有较好的研磨性能，但是在制备的时候需要先部分固化，然后再压力压合常温固化，制备的时候固化的时间比较长也无法保证后续长期使用过程中磨料层与基材层的结合能力，为了解决这一技术问题，本申请人通过试验探究发现，在采用上述技术方案的基础上进一步使用特定的酚醛树脂胶粘剂，并通过二次固化工艺，一方面可以提高复合的厚度，稳定磨具的结构，一方面利用加入的酚醛树脂促进体系的交联，通过这种交联结构增强酚醛树脂对磨料层的把持力，二次固化后可以显著增加磨具表面的锋利度和磨削性，提高了磨具的初始锋利度，有利于打磨师傅用于手工打磨时，提高手感，从而提高打磨的效率。
有益效果：
1.本发明提供的一种复合磨具，具有优异的结构，具有较好的锋利度和磨削量。
2.本发明提供的一种复合磨具，通过使用特定的酚醛树脂胶粘剂，并通过二次固化工艺，可以显著提高复合的厚度，稳定磨具的多层结构。
3.本发明提供的一种复合磨具，利用加入的酚醛树脂促进体系的交联，通过这种交联结构增强酚醛树脂对磨料层的把持力，二次固化后可以显著增加磨具表面的锋利度和磨削性。
4.本发明提供的一种复合磨具，用于手工打磨时，手感好，可以减轻工人的劳动强度。
5.本发明提高的一种复合磨具，原料组成与制备工艺简单，可以使复合磨具的制备过程简单化，降低成分，提高生产效率。
具体实施方式
实施例
实施例1
提供了一种复合磨具，自下至上依次包括柔性基材层、第一磨料层、第二磨料层，第一磨料层压合于柔性基材表面，第二磨料层压合于第一磨料层表面；
所述第一磨料层、第二磨料层的原料包括：按重量份计，耐磨骨料40-100份、粘结剂15-50份、孔隙助剂2-15份、触变剂15-40份。
优选的，所述第一磨料层、第二磨料层的原料包括：按重量份计，耐磨骨料65份、粘结剂35份、孔隙助剂6份、触变剂25份。
所述耐磨骨料为碳化硅，粒度P1200。
所述粘结剂为环氧丙烯酸树脂，所述环氧丙烯酸树脂为博兴的B-16。
所述孔隙助剂为玻璃微珠，平均粒径为80μm、壁厚为1μm。
所述触变剂为气相二氧化硅。
如上所述的一种复合磨具的制备方法，包括以下步骤：
S1:称取第一磨料层、第二磨料层的原料进行混合搅拌均匀，即得第一磨料混合物、第二磨料混合物备用；
S2：使用刮刀将第一磨料混合物涂布在模具中，将涂布有第一磨料混合物的模具与柔性基材置于两个胶辊之间压力压合并紫外光照固化，使得第一磨料层压合于柔性基材上；
S3：在S2得到的第一磨料层表面第一次喷涂胶粘剂，形成胶层，在胶层上通过静电或重力植砂的方式贴合上第二磨料混合物，初步固化后得到第二磨料层后在其表面第二次喷涂胶粘剂，二次固化后即得复合磨具。
所述步骤S2中第一磨料混合物在模具表面的涂布量为300g/m2。
所述步骤S3中胶粘剂为酚醛树脂，所述酚醛树脂购买自济南圣泉集团股份有限公司，PF2422。
所述步骤S3中第一次喷涂胶粘剂的涂布量为15g/m2，第二次喷涂胶粘剂的涂布量为50g/m2。
所述步骤S3中初步固化的时间为0.5h，温度为120℃。
所述步骤S3中二次固化的时间为5h，温度为120℃。
对比例1：
提供了一种复合磨具，其具体实施内容同实施例1，不同之处在于：复合磨具的制备方法，包括以下步骤：
S1:称取第一磨料层、第二磨料层的原料进行混合搅拌均匀，即得第一磨料混合物、第二磨料混合物备用；
S2：使用刮刀将第一磨料混合物涂布在模具中，将涂布有第一磨料混合物的模具与柔性基材置于两个胶辊之间压力压合并紫外光照固化，使得第一磨料层压合于柔性基材上，即得复合磨具。
市场竞品：
3M磨具，购买自美国3M公司，型号307EA，P1200。
性能测试
使用SS175-Ⅱ-W型窄带磨削试验机对实施例1、对比例1制得的复合磨具和市场竞品进行对304不锈钢条的磨削试验；磨削条件为砂带线速度1200m/min、砝码质量6kg；每1min记录不锈钢条磨削前后质量的差值为磨削量，磨削量记入表1。
表1
Claims (10)
1.一种复合磨具，自下至上依次包括柔性基材层、第一磨料层、第二磨料层，第一磨料层压合于柔性基材表面，第二磨料层压合于第一磨料层表面；其特征在于，按重量份计，所述第一磨料层、第二磨料层的原料包括：耐磨骨料40-100份、粘结剂15-50份、孔隙助剂2-15份、触变剂15-40份。
2.根据权利要求1所述的一种复合磨具，其特征在于，所述耐磨骨料与粘结剂的质量比为(1.5-3.5)：1。
3.根据权利要求1所述的一种复合磨具，其特征在于，所述耐磨骨料包括锆刚玉、碳化硅、白刚玉、煅烧刚玉、氧化铈、氧化硅、氧化铝、氮化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种复合磨具，其特征在于，所述粘结剂包括环氧丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、齐聚物丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种复合磨具，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅、膨润土、云母、石棉、高岭土中的至少一种。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的一种复合磨具的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
S1：按重量份称取第一磨料层、第二磨料层的原料进行混合搅拌均匀，得到第一磨料混合物、第二磨料混合物备用；
S2：使用刮刀将第一磨料混合物涂布在模具中，将涂布有第一磨料混合物的模具与柔性基材置于两个胶辊之间压力压合并进行紫外光照固化，使得第一磨料层压合于柔性基材上；
S3：在S2得到的第一磨料层表面第一次喷涂胶粘剂，形成胶层，在胶层上通过静电或重力植砂的方式贴合上第二磨料混合物，初步固化后得到第二磨料层后在其表面第二次喷涂胶粘剂，二次固化后即得复合磨具。
7.根据权利要求6所述的一种复合磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中第一磨料混合物在模具表面的涂布量为250-400g/m2。
8.根据权利要求6所述的一种复合磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中胶粘剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的一种复合磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中第一次喷涂胶粘剂的涂布量为10-20g/m2，第二次喷涂胶粘剂的涂布量为30-100g/m2。
10.根据权利要求6所述的一种复合磨具的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中初步固化的时间为0.2-1h，温度为100-140℃。
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2023
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