CN102179773A - 一种高性能绿色树脂磨具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能绿色树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比70-110:15-25:3-9:3-8制备而成，其中所述磨料由棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉混合而成。本发明的高性能绿色树脂磨具磨削率高、不伤工件并且绿色环保，能满足高端行业的需求，是一种性能优良的绿色磨具。

Description

一种高性能绿色树脂磨具及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种树脂磨具，尤其涉及一种高性能绿色树脂磨具，本发明还涉及该高性能绿色树脂磨具的制备方法。

背景技术

树脂磨具号称工业牙齿，应用领域非常广泛。而对于特殊行业，如造船业、军工企业等，由于其行业对树脂磨具，如砂轮等的性能及化学成分有特殊要求，比如要求有持续的锋利度、不伤工件、硬度高、对于合金材料或不锈钢等有较好的切割打磨性能等，一般树脂磨具难以到这些要求，而能达到其要求的特殊材料往往因材料昂贵而使该种磨具制造成本高昂。并且由于该种高性能磨具制备工艺要求往往较苛刻，目前国内的高端企业往往采用国外进口的高性能磨具，造成国内高性能树脂磨具市场低迷。

发明内容

为了克服现有技术的不足，填补国内高性能树脂磨具的不足，本发明提供了一种高性能绿色树脂磨具及其制备方法，旨在生产出高磨削率、不伤工件并且绿色环保的高性能树脂磨具。

为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种高性能绿色树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比70-110:15-25:3-9:3-8制备而成，其中所述磨料由棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉混合而成。

进一步，所述棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉的重量比为40-60:20-30:10-20。

进一步，所述棕刚玉的粒度范围为80^#-120^#。

进一步，所述单晶刚玉和陶瓷刚玉的粒度范围为20^#-30^#。

进一步，所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1.5-2.5。

进一步，所述填料为冰晶石、碳酸钙、重晶石中的至少一种。

进一步，所述颜料为铬绿、美术绿、酞青绿中的至少一种。

该高性能绿色树脂磨具的制备方法，包括以下步骤：

a) 混料：分为粗料混合和细料混合两步，

a₁)粗料混合：将单晶刚玉和陶瓷刚玉与酚醛树脂液在混料锅A₁中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

a₂)细料混合：将棕刚玉与酚醛树脂液在混料锅A₂中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

b) 成型：采用三次摊料、模压成型工艺，在模具中先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后压制成型；

c) 固化：将压制成型的坯体放入方炉干燥、固化。

进一步，所述成型压力为10-16Mpa。

进一步，所述成型温度为50-60℃。

进一步，所述成型压制时间为4-7秒。

进一步，所述干燥温度为105℃，时间为3-4小时。

进一步，所述固化过程为两段固化，所述固化温度从105℃逐段升温至150℃，固化总时间为12.5-20.5小时。其中三段固化段分别为：第一固化升温段，温度从105℃升至135℃，升温时间为1.5-2.5小时；第一固化保温段，设定温度为135℃，保温4-6小时；第二固化升温段，温度从135℃升至150℃，升温时间为1-2小时；第二固化保温段，设定温度为150℃，保温6-10小时。

进一步，上述制备过程中，使用的玻纤网布为磨具的增强层，其规格为6目，176mm*23mm，210克。

采用本发明的制备方法制备出的复合型多用途树脂磨具的密度为2.35g/cm³，成型的坯体厚度为6.1±0.1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明的磨具采用棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉的复合磨料，其中的陶瓷刚玉是一种具有微晶结构的新型磨料，不仅硬且韧，具有良好的锋利度和自锐性，采用该种磨料复合棕刚玉和单晶刚玉结合本发明中使用的特殊的两段低温固化工艺制备而成的磨具磨削效率高，使用寿命长。同时本发明的磨具填料环保，不含有害元素，在使用中不会对工件造成伤害，制成的磨具不仅性能优良而且绿色环保，能够满足高端行业需求。

具体实施方式

为便于对本发明进一步理解，现结合具体实施例对本发明进行详细描述。

实施例 1

将单晶刚玉（20^#）30份和陶瓷刚玉（20^#）10份与酚醛树脂液2.5份在混料锅A₁中混合均匀，将冰晶石2份、碳酸钙1份、重晶石1份、铬绿1.5份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉5份在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

将棕刚玉（80^#）40份与酚醛树脂液2.5份在混料锅A₂中混合均匀，将冰晶石1份、碳酸钙0.5份、重晶石0.5份、铬绿1.5份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉5份在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

将混合料放入磨具中进行摊料，先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后，将模具在50℃、10Mpa下用压模机压制5秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入方炉，在105℃下进行干燥3小时，再按照本发明的两段低温固化工艺固化坯体，制得本发明产品。

实施例 2

将单晶刚玉（30^#）20份和陶瓷刚玉（24^#）10份与酚醛树脂液3份在混料锅A₁中混合均匀，将冰晶石2份、美术绿1份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉4.5份在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

将棕刚玉（80^#）40份与酚醛树脂液3份在混料锅A₂中混合均匀，将冰晶石1份、美术绿1份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉4.5份在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

将混合料放入磨具中进行摊料，先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后，将模具在50℃、10Mpa下用压模机压制4秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入方炉，在105℃下进行干燥3小时，再按照本发明的两段低温固化工艺固化坯体，制得本发明产品。

实施例 3

将单晶刚玉（22^#）20份和陶瓷刚玉（22^#）15份与酚醛树脂液3.5份在混料锅A₁中混合均匀，将冰晶石4份、重晶石2份、铬绿3.5份和酚醛树脂粉6.5份在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

将棕刚玉（100^#）50份与酚醛树脂液3.5份在混料锅A₂中混合均匀，将冰晶石2份、重晶石1份、铬绿3.5份和酚醛树脂粉6.5份在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

将混合料放入磨具中进行摊料，先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后，将模具在50℃、12Mpa下用压模机压制4秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入方炉，在105℃下进行干燥4小时，再按照本发明的两段低温固化工艺固化坯体，制得本发明产品。

实施例 4

将单晶刚玉（24^#）25份和陶瓷刚玉（22^#）20份与酚醛树脂液4份在混料锅A₁中混合均匀，将碳酸钙1份、重晶石3份、铬绿2份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉6份在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

将棕刚玉（100^#）45份与酚醛树脂液4份在混料锅A₂中混合均匀，将碳酸钙0.5份、重晶石1.5份、铬绿2份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉6份在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

将混合料放入磨具中进行摊料，先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后，将模具在55℃、13Mpa下用压模机压制5秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入方炉，在105℃下进行干燥4小时，再按照本发明的两段低温固化工艺固化坯体，制得本发明产品。

实施例 5

将单晶刚玉（24^#）25份和陶瓷刚玉（20^#）15份与酚醛树脂液3.5份在混料锅A₁中混合均匀，将冰晶石2份、碳酸钙2份、重晶石2份、铬绿2份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉9份在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

将棕刚玉（120^#）50份与酚醛树脂液3.5份在混料锅A₂中混合均匀，将冰晶石1份、碳酸钙1份、重晶石1份、铬绿2份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉9份在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

将混合料放入磨具中进行摊料，先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后，将模具在55℃、15Mpa下用压模机压制6秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入方炉，在105℃下进行干燥5小时，再按照本发明的两段低温固化工艺固化坯体，制得本发明产品。

实施例 6

将单晶刚玉（22^#）30份和陶瓷刚玉（30^#）20份与酚醛树脂液4份在混料锅A₁中混合均匀，将冰晶石4份、碳酸钙2份、铬绿2份、美术绿2份、酞青绿1份和酚醛树脂粉8.5份在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

将棕刚玉（120^#）60份与酚醛树脂液4份在混料锅A₂中混合均匀，将冰晶石2份、碳酸钙1份、铬绿2份、美术绿2份、酞青绿0.5份和酚醛树脂粉8.5份在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

将混合料放入磨具中进行摊料，先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后，将模具在60℃、16Mpa下用压模机压制7秒，制成坯体；将完成的坯体用垫板装好放入方炉，在105℃下进行干燥5小时，再按照本发明的两段低温固化工艺固化坯体，制得本发明产品。

上述实施例中制备出的产品性能测试如下表1所示:

表1 切割性能测试

从表1中的试验数据可见采用本发明的技术方案制备出的高性能绿色磨具具有良好的磨削效率，性能优良。

Claims (11)

1.一种高性能绿色树脂磨具，包括增强层和研磨层，其特征在于：所述研磨层由磨料、结合剂、填料、颜料按重量比70-110:15-25:3-9:3-8制备而成，其中所述磨料由棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种高性能绿色树脂磨具，其中所述棕刚玉、单晶刚玉和陶瓷刚玉的重量比为40-60:20-30:10-20。

3.根据权利要求1所述的一种高性能绿色树脂磨具，其中所述棕刚玉的粒度范围为80^#-120^#。

4.根据权利要求1所述的一种高性能绿色树脂磨具，其中所述单晶刚玉和陶瓷刚玉的粒度范围为20^#-30^#。

5.根据权利要求1所述的一种高性能绿色树脂磨具，其中所述结合剂为酚醛树脂液和酚醛树脂粉，其重量比为1:1.5-2.5。

6.根据权利要求1所述的一种高性能绿色树脂磨具，其中所述填料为冰晶石、碳酸钙、重晶石中的至少一种。

7.一种高性能绿色树脂磨具的制备方法，包括以下步骤：

a)混料：分为粗料混合和细料混合两步，

a₁)粗料混合：将单晶刚玉和陶瓷刚玉与酚醛树脂液在混料锅A₁中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B₁中混合均匀，再将混料锅A₁中混匀的混合物倒入混料锅B₁中与B₁中的混合物混合均匀待用；

a₂)细料混合：将棕刚玉与酚醛树脂液在混料锅A₂中混合均匀，将填料、颜料和酚醛树脂粉在混料锅B₂中混合均匀，再将混料锅A₂中混匀的混合物倒入混料锅B₂中与B₂中的混合物混合均匀待用；

b)成型：采用三次摊料、模压成型工艺，在模具中先将细料完全摊入，再放入玻纤网布，第c)二次摊入2/5粗料，放入玻纤网布，再把剩余3/5粗料全部摊入，摊料完成后压制成型；

固化：将压制成型的坯体放入方炉干燥、固化。

8.根据权利要求7所述的一种高性能绿色树脂磨具的制备方法，其中所述成型压力为10-16Mpa。

9.根据权利要求7所述的一种高性能绿色树脂磨具的制备方法，其中所述成型温度为50-60℃。

10.根据权利要求7所述的一种高性能绿色树脂磨具的制备方法，其中所述干燥温度为105℃，时间为3-4小时。

11.根据权利要求7所述的一种高性能绿色树脂磨具的制备方法，其中所述固化过程为三段固化，所述固化温度从105℃逐段升温至150℃，固化总时间为12.5-20.5小时。