CN102554811B

CN102554811B - 一种湿法制备砂轮的方法

Info

Publication number: CN102554811B
Application number: CN201010618285.7A
Authority: CN
Inventors: 张贵明
Original assignee: DONGGUAN CHANGJIN GRAVURE MOULD Co Ltd
Current assignee: Dongguan pulse Surface Treatment Technology Co., Ltd.
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102554811A

Abstract

本发明属于砂轮制备的技术领域，特别是一种湿法制备砂轮的方法；本发明主要是将粉体胶、水、淀粉、粘结剂、发泡剂和固化剂按照所述配比分别在不同时间加入，并控制不同制备步骤中的搅拌速度和温度以及浇注的速度，本发明不仅工艺及生产设备简单，而且制备而得的砂轮不仅气孔尺寸与分布都很均匀，同时其机械强度、耐磨性和磨削性能都大大的提高了，尤其是气孔率最大可达到75％。

Description

一种湿法制备砂轮的方法

技术领域

本发明涉及制砂轮制造技术领域，特别是一种湿法制备砂轮的方法。

技术背景

传统碳化硅砂轮的制备方法，通常为干法制备工艺，即将磨料、结合剂、湿润剂、粘结剂进行混合、过筛、成型、烧结、加工制得。例如中国专利号为ZL90109282，就公开了一种改进了结合剂的碳化硅砂轮的制造方法，主要是将硼玻璃13%～20%、粘土20%～30%、长石50%～65%、烧熔结合剂等物质混合后再在1320℃～1370℃进行烧结，但是传统的方法由于需要通过高温烧结，容易产生黑心，废品率较高。

随着技术的发展，为了提高生产率，人们逐渐研究出一种不需要高温烧结的、制备砂轮的方法；例如日本专利JP316204，公开了一种树脂粘结砂轮的制造方法，其是利用酚醛树脂粘结剂固定了磨粒的组织中有气孔的树脂粘结砂轮的制造方法，包括步骤:将磨粒、酚醛树脂粘结剂、水及发泡剂均匀地混合；然后添加固化促进剂，均匀地混合；把得到的流动性混合物浇注到规定的铸模中，利用该固化促进剂的作用固化；然后从得到的固化体中除去水分进行干燥。虽然该方法相对传统方法，摒弃了产生黑心，废品率较高的缺点，但是还是存在一些不足。

研削及研磨用砂轮，根据所使用粘结剂的种类可大致分为陶瓷结合剂砂轮、树脂结合剂砂轮、金属结合剂砂轮及电极沉积砂轮。其中，从磨削效率及研磨效果使用的理由考虑大多使用树脂结合剂砂轮。作为树脂结合剂砂轮使用的有机结合剂一般有酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂等；而目前市场上使用最多的是酚醛树脂结合剂砂轮。

酚醛树脂结合剂砂轮一般通过将材料混合物填充在规定的铸模内进行加压成型制造，一般先把粉末状的酚醛树脂与磨料混合，然后干粉状态下进行填充，也有在液体酚醛树脂中加入磨料进行混合，然后采用浇注成型进行制备。

砂轮生产中，为了提高磨削时的锐性，即进一步提高研磨时的切削性能，就要求砂轮多孔话，提高孔隙率。一般在研磨加工过程中产生的磨削碎屑很容易被吸附在砂轮的气孔内，若孔隙率低，则很容易造成气孔堵塞，降低砂轮的磨削性能；如果大幅度提高砂轮的孔隙率，则可防止气孔堵塞现象，从而提高磨削性能。

然而，采用一般加压成型的砂轮生产方法，酚醛树脂结合剂砂轮的气孔率最大也就在50%左右，要想进一步提高孔隙率，又要保证其他性能方面不变，一般方法很难实现。

针对上述问题，国内也有相关研究，如液体酚醛树脂的湿法混合生产工艺，一方面是在混料过程中加入表面活性剂，增加混合体系中气泡数量；另一方面是利用加热固化过程中，使水分蒸发产生气孔来增加孔隙率。

然而，混合搅拌及表面活性剂产生气孔受混合体系的流动性、粘度和搅拌强度的影响较大，而以上各种因素又无法定量控制，且产生的气泡又不稳定，因此导致最后形成的气孔分布和大小都不均匀；另外，由于酚醛树脂固化温度较高，水分蒸发较快，气孔形成亦不规则，同时还容易使产品产生裂纹。

发明内容

本发明提供了一种湿法制备砂轮的方法，该方法不仅工艺简单，而且能制备出孔隙率较大的砂轮。

为了达到上述的目的，本发明的技术方案为：

一种湿法制备砂轮的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、按重量百分比计算，将30%～50%的粉体胶、10%～25%的淀粉、1%～5%的粘结剂、0.1%～0.5%的发泡剂和水置于反应器内搅拌20～40分钟进行混合，搅拌速度为：400～600转/分钟，得到混合物质Ⅰ；

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置7～10分钟；

步骤C、再往反应器内加入碳化硅，反应器内的混合物质Ⅰ与碳化硅的重量比为1.2～2︰1；搅拌20～40分钟进行混合，搅拌速度为：400～600转/分钟，得到混合物质Ⅱ；

步骤D、再往反应器内加入3%～8%固化剂，搅拌10～25分钟进行混合，搅拌速度为：300～450转/分钟，得到混合物质Ⅲ；

步骤E、将步骤D中得到混合物质Ⅲ进行浇注，浇注时间控制为5～20分钟；

步骤F、将浇注有混合物质Ⅲ的模具进行初次固化，初次固化为20℃～40℃；

步骤G、初次固化后，进行第二次固化，第二次固化温度为60℃～80℃；

步骤H、取出制得成品。

较佳地，所述步骤A中所使用的淀粉为大米淀粉、小米淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、土豆淀粉中的一种或几种组合物。

较佳地，所述步骤A中所使用的粘结剂为脲醛树脂。

较佳地，所述步骤A中所使用的发泡剂为聚氨酯树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛树脂中的一种或几种组合物。

较佳地，所述步骤D中所使用的固化剂为弱酸性固化剂，所述固化剂的体积百分比浓度为0.1%～0.5%。

较佳地，所述步骤D中所述弱酸性固化剂为草酸、柠檬酸、醋酸、氯化铵、氨基酸、酒石酸、苹果酸、枸椽酸、苯甲酸、水杨酸中的一种或几种组合物。

本发明目的在于解决以下问题：

（1）、是利用特殊树脂和专用混合设备，在常温环境下固定体系中的气孔，提供可以使气孔分布和尺寸大小均匀的树脂结合剂砂轮生产工艺。

（2）、是树脂补强剂和二次固化原理，提供用于提高产品机械强度和良好的磨削性能的砂轮生产工艺。

作为解决课题（1）的方法，是发现通过利用特殊树脂在特定环境下生成气泡来代替以往利用混合搅拌生成气泡的技术，可以生产出气孔分布和尺寸都均匀的树脂结合剂砂轮。

这种发泡技术是通过发泡剂和辅助剂在特定环境下相互作用，形成稳定的气泡，使树脂结合剂砂轮最后成型是的气孔尺寸与分布都均匀。

作为解决课题（2）的方法，是发现一般树脂在常温下固化机械强度都不够，故考虑在体系中加入固化促进剂、补强剂进行二次固化，可进一步提高砂轮的机械强度、耐磨性能及磨削性能。

总的来说，本发明的生产方法是利用树脂结合剂，固定了磨料以及体系中的气孔的生产工艺，其基本生产流程是先将树脂结合剂、填充料、发泡剂、辅助剂以及水均匀的混合；然后加入磨料、固化剂、固化促进剂、补强剂混合均匀；把得到的流动混合物浇注到规定的模具中进行常温固化，然后把固化成型之后的固化体加热进行加强固化，同时除去其中大部分水分，最后形成多孔树脂结合剂砂轮。

根据本发明解决的课题，与以往技术相比有一下优点：

A、在常温环境下固化初步成型，防止砂轮在高温固化过程大量水分蒸发而产生裂纹的现象；降低了树脂砂轮在高温固化过程中的收缩率，同时也减少了砂轮产生裂纹的危险性。

B、通过特殊树脂发泡技术，形成均匀稳定的气泡，与普通的搅拌混合发泡相比更容易调节气孔大小和气孔量。

C、能稳定的制造出尺寸大小和分布均匀的气孔，与以往技术相比砂轮体系的均匀度和强度都有所提高，同时提高砂轮的耐磨性能和切削性能，尤其是气孔率最高可达75%。

具体的实施方式

实施例1

一种湿法制备砂轮的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、按重量百分比计算，将30%的粉体胶、10%的大米淀粉、1%的脲醛树脂、0.1%的聚乙烯醇和水置于反应器内搅拌20分钟进行混合，搅拌速度为：400转/分钟，得到混合物质Ⅰ；

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置7分钟；

步骤C、再往反应器内加入碳化硅，反应器内的混合物质Ⅰ与碳化硅的重量比为1.2︰1；搅拌20分钟进行混合，搅拌速度为：400转/分钟，得到混合物质Ⅱ；

步骤D、再往反应器内加入3%固化剂（固化剂为：草酸），所述固化剂的体积百分比浓度为0.1%；搅拌10分钟进行混合，搅拌速度为：300转/分钟，得到混合物质Ⅲ；

步骤E、将步骤D中得到混合物质Ⅲ进行浇注，浇注时间控制为5分钟；

步骤F、将浇注有混合物质Ⅲ的模具进行初次固化，初次固化为20℃；

步骤G、初次固化后，进行第二次固化，第二次固化温度为60℃；

步骤H、取出制得成品。

实施例2

一种湿法制备砂轮的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、按重量百分比计算，将35%的粉体胶、15%的土豆淀粉、2%脲醛树脂、0.2%的聚氨酯树脂和水，置于反应器内搅拌25分钟进行混合，搅拌速度为：450转/分钟，得到混合物质Ⅰ；

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置8分钟；

步骤C、再往反应器内加入碳化硅，反应器内的混合物质Ⅰ与碳化硅的重量比为1.4︰1；搅拌25分钟进行混合，搅拌速度为：450转/分钟，得到混合物质Ⅱ；

步骤D、再往反应器内加入4%醋酸，所述醋酸的体积百分比浓度为0.3%；搅拌18分钟进行混合，搅拌速度为：380转/分钟，得到混合物质Ⅲ；

步骤E、将步骤D中得到混合物质Ⅲ进行浇注，浇注时间控制为12分钟；

步骤F、将浇注有混合物质Ⅲ的模具进行初次固化，初次固化为35℃；

步骤G、初次固化后，进行第二次固化，第二次固化温度为50℃；

步骤H、取出制得成品。

实施例3

一种湿法制备砂轮的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、按重量百分比计算，将42%的粉体胶、10%的淀粉（其中，包括2%小米淀粉、2%的玉米淀粉和6%的红薯淀粉）、3%的脲醛树脂、0.2%的聚乙烯醇缩醛树脂和水置于反应器内搅拌32分钟进行混合，搅拌速度为：500转/分钟，得到混合物质Ⅰ；

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置8分钟；

步骤C、再往反应器内加入碳化硅，反应器内的混合物质Ⅰ与碳化硅的重量比为1.6︰1；搅拌30分钟进行混合，搅拌速度为：550转/分钟，得到混合物质Ⅱ；

步骤D、再往反应器内加入5%固化剂（其中，包括2%苹果酸和3%的枸椽酸），所述固化剂的体积百分比浓度为0.2%；搅拌12分钟进行混合，搅拌速度为：3200转/分钟，得到混合物质Ⅲ；

步骤E、将步骤D中得到混合物质Ⅲ进行浇注，浇注时间控制为7分钟；

步骤F、将浇注有混合物质Ⅲ的模具进行初次固化，初次固化为25℃；

步骤G、初次固化后，进行第二次固化，第二次固化温度为70℃；

步骤H、取出制得成品。

实施例4

一种湿法制备砂轮的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、按重量百分比计算，将45%的粉体胶、20%的淀粉（其中，包括15%玉米淀粉和5%的土豆淀粉）、2%的脲醛树脂、0.1%的聚乙烯醇、0.2%聚乙烯醇缩醛树脂和水置于反应器内搅拌25分钟进行混合，搅拌速度为：420转/分钟，得到混合物质Ⅰ；

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置8分钟；

步骤C、再往反应器内加入碳化硅，反应器内的混合物质Ⅰ与碳化硅的重量比为1.8︰1；搅拌38分钟进行混合，搅拌速度为：550转/分钟，得到混合物质Ⅱ；

步骤D、再往反应器内加入3%草酸，所述草酸的体积百分比浓度为0.4%；搅拌22分钟进行混合，搅拌速度为：420转/分钟，得到混合物质Ⅲ；

步骤E、将步骤D中得到混合物质Ⅲ进行浇注，浇注时间控制为15分钟；

步骤H、取出制得成品。

实施例5

一种湿法制备砂轮的方法，包括如下制备步骤：

步骤A、按重量百分比计算，将50%的粉体胶、25%的大米淀粉、5%的脲醛树脂、0.5%的发泡剂（其中包括0.2%聚氨酯树脂、0.1%聚乙烯醇和0.2%聚乙烯醇缩醛树脂）和水置于反应器内搅拌40分钟进行混合，搅拌速度为：600转/分钟，得到混合物质Ⅰ；

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置10分钟；

步骤C、再往反应器内加入碳化硅，反应器内的混合物质Ⅰ与碳化硅的重量比为2︰1；搅拌40分钟进行混合，搅拌速度为：600转/分钟，得到混合物质Ⅱ；

步骤D、再往反应器内加入8%固化剂（其中，含1%的草酸、1%的柠檬酸和8%的水杨酸），所述固化剂的体积百分比浓度为0.5%；搅拌25分钟进行混合，搅拌速度为：450转/分钟，得到混合物质Ⅲ；

步骤E、将步骤D中得到混合物质Ⅲ进行浇注，浇注时间控制为20分钟；

步骤F、将浇注有混合物质Ⅲ的模具进行初次固化，初次固化为40℃；

步骤G、初次固化后，进行第二次固化，第二次固化温度为80℃；

步骤H、取出制得成品。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims

1.一种湿法制备砂轮的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

步骤B、将步骤A中所得混合物质Ⅰ静置7～10分钟；

步骤H、取出制得成品。

2.根据权利要求1所述湿法制备砂轮的方法，其特征在于，所述步骤A中所使用的淀粉为大米淀粉、小米淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、土豆淀粉中的一种或几种组合物。

3.根据权利要求1所述湿法制备砂轮的方法，其特征在于，所述步骤A中所使用的粘结剂为脲醛树脂。

4.根据权利要求1所述湿法制备砂轮的方法，其特征在于，所述步骤A中所使用的发泡剂为聚氨酯树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛树脂中的一种或几种组合物。

5.根据权利要求1所述湿法制备砂轮的方法，其特征在于，所述步骤D中所使用的固化剂为弱酸性固化剂，所述固化剂的体积百分浓度为0.1%～0.5%。

6.根据权利要求5所述湿法制备砂轮的方法，其特征在于，所述弱酸性固化剂为草酸、柠檬酸、醋酸、氯化铵、氨基酸、酒石酸、苹果酸、枸椽酸、苯甲酸、水杨酸中的一种或几种组合物。