《树脂砂轮混料及硬化工艺的设计与酚醛树脂选择探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《树脂砂轮混料及硬化工艺的设计与酚醛树脂选择探讨（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、树脂砂轮混料、硬化工艺设计与酚醛树脂选用探讨 王扎根 邦瑞合成材料 新强 市金利威磨料磨具一、前言树脂砂轮的应用已经渗透到所有工业领域，而且在我们民用、家装等方面用量惊人，伴随着国树脂砂轮DIY市场的用量激增，树脂砂轮的性能指标已经有了大幅提高，同时与树脂砂轮制造有关的技术进步尤其是生产设备的自动化、智能化，发展速度惊人。未来，谁能抢先拥有先进的技术，谁将获得快速发展的先机。树脂砂轮的技术进步，今后将更多地依赖于对树脂砂轮制造技术更精确、更科学的认识。可以预言：树脂砂轮，尤其是切片/磨片，在3至5年仍处于快速发展期。全球树脂砂轮的80%以上产能集中在国。未来3至5年，只有少数高端产品在欧美国家
2、生产，更多的国外知名磨企将通过合资、兼并、收购等渠道，争夺树脂砂轮市场份额。树脂砂轮制造业竞争将更为惨烈，洗牌在所难免。酚醛树脂是一种重要且最普遍，应用围最广、使用量最大，有多种性能的结合剂，选择合适的酚醛树脂同我们所要求的树脂砂轮的性能有直接关系，并且性能的表现程度，与树脂砂轮制造过程的工艺(条件)有关。本人将结合自己近三十年的树脂砂轮制造技术经验，对有关树脂砂轮性能及制造工艺等有关问题进行讨论。二、树脂砂轮种类与酚醛树脂特性选择邦瑞公司生产酚醛树脂分为两大类：a) 热塑性酚醛树脂（novolak resin) b）热固性酚醛树脂（thermosetting phenolic resin）树
3、脂砂轮类型与所用酚醛树脂特性，见表1。表1 树脂砂轮与酚醛树脂特性序号树脂砂轮种类特点使用酚醛树脂特性邦瑞酚醛树脂适宜品种1荒磨砂轮热压成型砂轮有石膏填料，用于磨钢板或混凝土。属于高密度砂轮短流长 短胶化时间高乌洛托品含量BR-26100 BR-2123ABR-27100树脂液：BR-19100 BR-19200冷压成型砂轮（1）有石膏填料，用于磨钢板或混凝土。短流长 短胶化时间适中乌洛托品含量BR-22200BR-23100树脂液：BR-19100 BR-19200冷压成型砂轮（2）不添加石膏填料，用于铸件的加工砂轮密度稍低中等流长 中等胶化时间适中乌洛托品含量BR-25100BR-2710
4、0 BR-2123A树脂液：BR-19100 BR-192002无心磨砂轮高厚度砂轮耐弱碱冷却液中等密度中等磨削作用流长、胶化时间、乌洛托品含量皆为中等BR-25100BR-22100 BR-2123A树脂液：BR-19100 BR-192003切割砂轮（无网）薄、韧性大高密度砂轮磨削作用偏硬中短流长 中长胶化时间中等乌洛托品含量（适宜热压）BR-25100BR-22200 BR-27100树脂液：BR-1920ABR-19300BR-1930ABR-19500BR-1950A普通砂轮中等密度中等磨削中短流长 中长胶化时间中等乌洛托品含量（适宜冷压）BR-25100BR-2123A树脂液：BR
5、-1920ABR-19300BR-1930A工具专用或切割特种金属低密度自由磨削短流长 长胶化时间低乌洛托品含量BR-2E100BR-27100树脂液：BR-1920ABR-19300BR-1930A4玻纤增强切割砂轮具有最大的弹性高侧向抗冲击能力使用改性树脂或混合树脂BR-25100BR-22200 BR-27100树脂液：BR-1920ABR-19300BR-1930ABR-19500BR-1950A5钹型砂轮玻纤增强高韧性高侧向抗冲击力适宜于各种粗磨、精磨中等流长 中等胶化时间中等乌洛托品含量使用改性树脂较多BR-26100BR-23100BR-21100BR-2123A树脂液：BR-1
6、920ABR-19300BR-1930ABR-19500BR-1950A6外圆磨砂轮直径大、耐冷却液、自由磨削适宜于粗磨或不烧伤工件的精磨中至长流长 中至低乌洛托品含量中至长胶化时间软磨削BR-25100BR-211000BR-22200BR-22100 BR-27100树脂液：BR-1920ABR-19300BR-1930A7精密磨削细粒度、冷切割和自由磨削大部分耐冷却液长流长、长胶化时间、低乌洛托品含量快速切割软磨削BR-21100BR-221000BR-23100树脂液：BR-1920ABR-19300BR-1930A8高速荒磨砂轮短流长 短胶化时间高乌洛托品含量BR-26100BR-2
7、3100树脂液：BR-1930ABR-19500BR-1950A邦瑞公司，作为国首家引进技术的专业化酚醛树脂制造商，经历了20多年的发展，为中国树脂砂轮行业做出了瞩目的贡献；经过长期消化吸收，千百次的改进，已经形成了适应树脂砂轮生产的系列化酚醛树脂产品。经过长期与大学、研究机构、中科院等科研机构的合作，已经成为国富有影响力的酚醛树脂产学研基地。作为国唯一一家专业生产树脂砂轮用酚醛树脂及相关材料的制造厂家，邦瑞始终坚持走中高端路线，产品具有高纯度，稳定性好的优势。邦瑞公司酚醛树脂合成独特地采用导热油加热合成系统，生产的酚醛树脂游离酚含量不大于1.0%，确保了酚醛树脂性能稳定和优秀耐老化性。20多
8、年的发展，邦瑞公司在酚醛树脂领域，已经做到专业化、精心化，全心全意为客户提供专业化的酚醛树脂及玻纤网片等材料使用方案，提升客户的砂轮品质，是我们的责任。千锤百炼，邦瑞公司已经形成了独特的技术优势、人才优势、管理优势和产品优势。三、树脂砂轮产生质量不稳定的原因分析树脂砂轮生产过程中会产生许多质量问题，由于树脂砂轮制造属于复合材料多学科综合，所以产生原因复杂繁多。下面就主要原因进行分析：第一、原材料问题 树脂砂轮是由多种主、辅原材料构成的复杂物系，主要材料是磨料和结合剂，辅助材料则包括填料、增强材料、着色剂等。 1、磨料方面应该关注的问题目前市场上磨料质量参差不齐，主要表现为：1 ） 磨料的化学成
9、份往往是合格的，但物理性能差；主要表现在磨料的堆积密度与国外还有差距。2 ） 磨料的粒度组成较乱，与标准的规定相差较大；主要表现在同一粒度磨料的基本粒含量与国外有差距。 2、结合剂方面，主要是酚醛树脂： 1 ） 树脂质量稳定性问题，尤其是树脂中游离酚含量的高低。过高的游离酚含量，会加速树脂砂轮加热硬化后的树脂裂解，影响砂轮的强度；2 ） 树脂粉与乌洛托品混合均匀性，乌洛托品作为树脂的硬化剂，乌洛托品加入量不足，树脂硬化不完全，影响砂轮的强度和硬度；含量过高，则过量的乌洛托品不与树脂结合，在硬化过程中分解挥发，使砂轮的气孔增多，降低其强度和硬度。3 ） 结合剂粒度（细度）过粗或过细一般认为，结合
10、剂的粒度以细为宜，这有利于使结合剂分布均匀。粒度过粗，则成型料不易混合均匀，影响砂轮的硬度和强度。即使是对于粒度较粗的树脂薄片切割砂轮和钹形砂轮来讲，其选用的结合剂（ 树脂粉） 粒度也应细于320#。但是如果酚醛树脂粉的粒度过细，给混料带来了困难，很难做到混合料的均匀性，进而影响了树脂砂轮的切磨削性能。第二、树脂砂轮制造工艺问题：树脂砂轮制造是工艺性很强的工业产品，在配混料、成型、硬化、加工等工序存在问题较多。 1、混料工序：混料的关键是均匀性，成型料应达到：各成份分布均匀，保持松散性，但不宜出现明显漏粉，必须保证摊料均匀，具有良好的成型性能。 2、成型工序：目前国大多数是旋转摊料机构，但由于
11、旋转摊料机构的局限性，造成很大制造企业有的企业员工操作不得要领，混合料分布不均，形位公差及静平衡超差。3、硬化工序：这是最关键的生产工序，容易造成质量问题的因素有两个，一是固化烘箱或烧成窑的温差太大；二是装炉的方式方法不当。硬化炉窑温差过大，致使树脂砂轮硬化偏离了设定的硬化规（硬化曲线），使砂轮的固化（ 硬化） 质量得不到充分的保证。 4、加工工序（主要是大直径高厚度树脂砂轮）：树脂砂轮尤其是大直径和高厚度，或者要求尺寸公差严格的砂轮在硬化后要进行加工，以保证砂轮的几何尺寸、形位公差。5、生产配方、工艺参数生搬硬套。第三、设备工装问题 1、设备问题：生产设备是砂轮生产的重要物质条件，有的企业一
12、是设备不足，如没有缺少好的混料机，油压机吨位规格偏小等；同时设备维护保养差，产品质量不易保证。2、工装问题：规模较小的树脂砂轮企业部分企业工装管理薄弱，没有良好的存放场所，在生产现场乱堆乱放。第四、检验设备问题：1、原材料检验、过程检验、出厂检验，是树脂砂轮生产企业实施有效检验控制的重要容，但真正做到规管理、标准化管理的生产企业较少。主要问题有制度不全，职能不落实，管理不严，检验设备短缺失控，检验人员业务素质较差等。 2、检验设备配置不全 检验设备不齐全，树脂砂轮的检验设备有3大件：即回转强度试验机；喷砂硬度机(或洛氏硬度机)-树脂切片、磨片除外；静平衡器(对金刚石砂轮还需要动平衡器)，其它还
13、应有薄片砂轮端面、径向跳动测定仪、径量规、游标卡尺、砂轮切割性能试验机等。 检验设备缺乏应有的维护和保养。四、树脂砂轮混料酚醛树脂液的选择及应用树脂砂轮制造中最常用的湿润剂是酚醛树脂液，在采用正常树脂液比例混料时，如果料干湿难以控制时，才采用糠醛、二丁酯等湿润剂。由于糠醛与液体酚醛树脂有很好的相容性，所以目前在大多数厂家仍然在使用。但同时糠醛的高腐蚀性、刺激气味，及对操作员工身体健康的伤害等缺点十分明显。因此，众多厂家都在寻求更合适的替代产品。为了满足客户需要，邦瑞公司经过近一年的开发，成功开发出来了新型酚醛树脂液BR-19500，BR-1950A，这种树脂液能够解决混合料的松散性，在混合料适
14、度偏湿的情况下松散效果很好；同时，混料料停放时间很短，在1.小时后混合料的堆积密度趋于稳定；更为重要的时混料料颗粒形状均匀、树脂及辅助材料包覆磨料颗粒效果好。下图为显微镜照片（图片1、图片2）图1 邦瑞酚醛树脂液BR-1920A混合料显微图片图2 邦瑞酚醛树脂液BR-1950A混合料显微图片从图片2可以看出，混合料颗粒剂包覆效果很好。由于新型树脂液的优势，更适用于树脂切片/磨片自动化成型机混合料送料、投料。五、树脂砂轮的酚醛树脂硬化机理与硬化曲线设定酚醛树脂的固化依赖于加热反应进而完成硬化（固化）。期间，硬化的升温速率是十分关键的。1、 酚醛树脂的硬化机理 准确定义：苯酚和甲醛在合成反应设备中，通过加成和适当缩聚反应所得到的树脂，通常都是分子量不高的低聚物和各种羟甲基酚的混合体系，虽然Novolaks及Resoles以如上节所述，结构上是有差异的。酚醛树脂只有在形成交联网状(或称体型)结构之后才具有优良的使用性能，包括力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、热稳定性等。 酚醛树脂的硬化就是使其转变为网
