- 磨料、磨具与磨削技术(第二版)
- 李伯民 赵波 李清
- 9185字
- 2020-04-14 19:30:54
2.6 涂附磨具
涂附磨具是将磨料用黏结剂黏结固定在柔性基体上的一种磨具,用于进行高精度、高效率磨削及抛光。磨料、黏结剂、基体是涂附磨具结构三要素。涂附磨具的磨削、抛光性能及特征取决于基体种类及其处理,磨料种类及粒度,黏结剂种类及对磨粒、基体的黏结强度、涂附磨具形状及尺寸大小。
根据磨料、黏结剂、基体、磨具形状与制造工艺的不同,可将涂附磨具分类如下(图2-19)。
图2-19 涂附磨具的分类
涂附磨具分类特征及标记参见GB/T 153053—1994。涂附磨具具有制造方便,生产周期短,成本低,生产效率高,使用方便,磨削效率高和性能好,应用广泛等突出特点,被誉为“万能磨具”。
涂附磨具生产工艺分为连续式生产线与分段式生产线。国内砂布、砂纸生产,多采用连续式生产方式。
普通砂布生产工艺流程如下。
原布→刮浆→烘干→烫平→涂底胶→植砂→干燥→涂覆胶→干燥→覆甲醛→干燥→印商标→分条→切块→检查→包装→页状干磨砂布
砂纸生产工艺流程如下。
原纸→涂底胶→植砂→干燥→涂覆胶→干燥→印商标→裁切→检查→砂纸
分段式生产方式包含基体处理阶段、涂附磨具制造阶段和产品转换阶段,主要生产全树脂与半树脂黏结的高、中档磨具及耐水砂带。其工艺流程如图2-20所示。
图2-20 分段式生产工艺流程
2.6.1 涂附磨具原材料
涂附磨具所用原材料可根据所起作用不同分为磨料、浆料、基体、黏结剂四类。
(1)磨料
各种磨料都可以作为涂附磨具的磨料。现在国内涂附磨具生产主要是普通磨料,超硬磨料的涂附磨具未见生产。金相砂纸以微粉为原料,常用粒度代号为F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200。其他各种涂附磨具按粒度分为P8、P10、P12、P14、P16、P20、P24、P30、P40、P50、P60、P70、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P240、P280、P320、P360、P400、P500、P600、P800、P1000、P1200。
涂附磨具所用磨料形状多用片状形和剑状形。片状形是磨粒高(h)、长(L)和宽(b)的比值为h:L:b=1:1:1/3;高、长、宽比值为h:L:b=1:1/3:1/3,称为剑状形;h:L:b=1:1:1为等体积形,用于固结磨具。磨料的亲水性(也称浸润性)对涂附磨具的磨料是十分重要的。亲水性好,浸润能力大,磨料和黏结剂之间黏结能力强,磨具黏结性能好。为提高亲水性,需对磨料进行煅烧处理或涂覆处理。
磨料处理的目的是要提高涂附磨具的磨削效率和耐用度,改善磨料形状,提高韧性和黏结能力。磨料的处理包括机械处理、热处理和化学处理方法,采用筛砂、整形、煅烧处理、化学处理、涂层处理及使用空心球形磨料。煅烧对刚玉磨料效果明显,显微硬度提高10%左右,亲水性提高3.5倍,砂纸耐用度提高30%~50%,煅烧温度在800~1300℃,时间2~4h。涂层处理是在磨料表面上涂附一层薄薄的物质以增强磨粒与黏结剂的结合能力,涂附物质有金属盐类、陶瓷类、树脂类、有机硅化合物类。金属盐类有硝酸镍、硝酸镍-硼砂、硝酸钴等,加入量为0.1%~1.0%,涂附后经600~1200℃煅烧,制成的砂布比普通砂布效率提高4~6倍。陶瓷类有长石、石灰石和黏土混合涂料。将涂料与磨料混匀,经煅烧再经松散过筛。树脂类涂层有热固性酚醛树脂液、热塑性树脂。还可适量加入一些氧化钛、氧化铁、氧化锆等难熔金属氧化物,提高黏结能力和亲水性。空心球磨料是在空心的塑性树脂球壳上用黏结剂将磨料黏结在球壳上。球壳平均直径在0.5~1.0mm,球壳与磨料层平均直径之比为(6~20):1。空心球、黏结剂与磨料之间质量比为1:10:100。
(2)浆料及其配制
在涂附磨具制造过程中,对基体(布、纸等)的正面或背面涂附一层化学胶黏物质称为基体处理剂,习惯上称为浆料。浆料分为天然浆料、半合成浆料及合成浆料三类。淀粉是天然浆的代表,动物胶也是天然浆料。半合成浆料主要是纤维素与淀粉的衍生物,常用海藻酸钠、羟甲基纤维素钠等。合成浆料主要有聚乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、醇酸树脂、聚乙烯醇、合成橡胶等。生产耐水产品时,基体处理采用醇酸树脂。
浆料由黏结剂和辅料组成。黏结剂是浆料主体,起黏结、附着、成膜作用。在浆料中没有黏性的辅助成分,称为辅料(或助剂)。辅料可促进黏结剂发挥作用,用于改善和提高浆膜的工艺性能。常用辅料有柔软剂、浸透剂、吸湿剂、防腐剂、消泡剂、防静电剂、着色剂及减摩剂等。
①淀粉 对棉布具有较好的黏结性、良好的成膜性。在非耐水砂布处理中广泛应用。常用淀粉有玉米淀粉、甘薯淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、橡子淀粉等。淀粉品种不同,其形状、粒子大小、色泽也不同。玉米淀粉为多角形,洁白,粒子大小为5~25μm;小麦淀粉为圆形,洁白,粒子大小为2~35μm。淀粉的膨润和糊化是一个重要性质。淀粉在使用中先吸水而膨胀,体积增大,而黏度不增加,在加热至65℃左右,淀粉迅速膨胀,大量吸收水分;当达到极限时,淀粉粒子即破裂,淀粉流出而成浆,黏度急剧上升,淀粉粒子吸收水分,增大体积,直至粒子完全破裂为止。这一过程称为淀粉的膨润和糊化。淀粉充分膨润,才能完全糊化,制出充分稳定的浆液。其黏度随温度、时间变化而波动。
②褐藻酸钠(海藻酸钠) 它是半合成浆料,以海藻中的褐藻为原料,经化学处理,提取褐藻酸,与碳酸钠中和而成。褐藻类主要用海带和马尼藻。褐藻酸钠亲水性强,溶于水成半透明、均匀黏稠的胶状溶液。其黏度在20℃时为0.3~0.5Pa·s。
③羧甲基纤维素钠 简称羧纤钠,它是以废棉、短绒为主料,用NaOH进行碱化处理成为碱纤维素,之后添加氯乙酸制得。羧纤钠的黏度为0.12Pa·s。黏着力比淀粉浆好,成膜性好,形成浆膜光滑坚韧,浆膜强度、弯曲断裂强度均超过淀粉浆。
④聚乙烯醇 它是合成浆料,由醋酸乙烯缩聚(皂化)而制得。聚乙烯醇是非离子型线型高聚物,结构稳定,水溶液透明,具有良好的成膜性,浆膜坚韧。
(3)基体及其处理
涂附磨具基体有纸、布、钢纸、布-纸复合、无纺布、聚氨酯纤维及尼龙。作为基体材料应具有较强的黏结能力,具有一定的可挠曲性及强度,较少的伸长率,基体表面应平整均匀。
①原纸 以纸为基体的涂附磨具占有相当的比例。原纸定量是一项重要的物理性能指标,原纸定量是每平方米原纸的质量(g/m2)。涂附磨具按纸定量分为A、C、D、E、F、防水A、防水C。A型最轻,F型最重。细粒度磨具采用轻型纸,柔软性好。粗粒度和强力磨削采用重型纸。我国涂附砂纸用原纸定量为120g/m2±4%,防水砂纸定量为130g/m2,厚度为0.15~0.2mm,纵向拉力为11×9.8N,横向拉力为5×9.8N,耐折度大于1000次。在生产涂附磨具中需要先对原纸进行处理。原纸处理分为非耐水处理和耐水处理。原纸处理的作用是堵孔和提高防水防潮能力。堵孔是避免涂胶时胶液大量渗入纸内,造成粘砂不牢。原纸处理的方法主要是浸渍,分单面和双面浸渍。耐水砂纸浸渍料选用醇酸树脂或清漆。浸渍后在循环热空气加热炉中悬挂干燥。
②棉布 是涂附磨具最重要的基体,包括棉布、麻布、人造纤维布、合成纤维布等。
涂附磨具砂带所用棉布的纱线支数和号数是表达棉布规格和品种的标志。公制支数用每克纱线的长度来表示,如32支纱表示此纱线每克长32m(32S)。号数是以单位长度的纱线质量表示,如28号纱表示此种纱线为28g/km。支数越大,纱线越细,号数越大,纱线越短。股线是由两根或两根以上的单纱并合加拈而成的。两根单纱并合加拈的称为双股线,三根单纱并合加拈的称为三根线。如两根单纱只并不加拈的称为双纱。股线的表示如42#/2、21#/3,分别表示两根42支单纱并合加拈的股线、3根21支单纱并合加拈的股线。棉布的组织分为平纹、斜纹、缎纹组织。平纹是经纬纱采取一浮一沉即经纬纱各一根上下相互交叉而成(用1/1表示)。斜纹组织需要经纬纱各三根组成一个完全组织,采用两浮一沉(2/1)、两浮两沉(2/2)及三浮一沉(3/1)、四浮一沉(4/1)、三浮两沉(3/2)多种形式而成。这种组织的特点是交织点连续而成斜向纹路,手感紧密厚实,表面光泽和柔软性好。斜纹布、哔叽布、华达呢、卡其布都属于这种组织。缎纹组织至少需要经纬纱各五根才组成一个完整组织。其特点是交织点不相连接,在织物上形成一个单独的、不相连接的经纬交织点,相互间距离较远而均匀,常用于丝织物。涂附磨具一般采用斜纹组织的棉布。斜纹布一般分为:重斜纹布,用于重磨削砂带;斜纹布,用于一般砂带;轻斜纹布,用于抛光砂带。
人造纤维是涂附磨具基体材料新发展。人造纤维主要有尼龙、聚酯、玻璃丝等。尼龙布强度高,用于制造砂带,聚酯类主要用于制造重负荷砂带。
棉布选定之后,要进行原布处理。原布处理的目的是提高棉布正面与胶砂层的附着力,即填堵布孔,防止底胶和复胶渗入基体;要保证涂胶植砂均匀,使基体定型,软硬性能适中,减少弹性与延伸,提高抗拉强度;要使基体具有一定的耐油、耐水性能,并提高基体外观质量。棉布处理包括原布检验,对原布进行刮毛、烧毛,去除布面绒毛,对原布进行退浆染色、上浆、压光等工序。上浆是原布处理的关键工序。上浆分为刮浆和浸渍两种方式。
(4)黏结剂
黏结剂又称胶黏剂、黏合剂。用于涂附磨具的黏结剂分为天然、人造和合成三类。天然黏结剂包括动物胶、虫胶等动物性胶和淀粉、松香等植物性物质。人造黏结剂是用天然高分子化合物,经化学法改性而成。合成黏结剂主要有酚醛树脂、环氧树脂。涂附磨具所使用的黏结剂有动物胶、酚醛树脂、脲醛树脂、醇酸树脂等。
黏结剂由胶料、溶剂、固化剂、填充剂、增韧剂、防腐剂、着色剂等组成。胶料是黏结剂中最主要、最基本的构成成分,用量占黏结剂总量的50%以上,它决定黏结剂化学性能和物理性能。溶剂是胶料的稀释和溶解剂,如水、丙酮、二甲苯、乙醇等。
①动物胶 它是以牛、猪等大型动物的皮、骨、肌腱等结缔组织经加工、熬制而成的胶的总称。动物胶可分为皮胶、骨胶。从皮胶制取过程中提取的质量好的部分称为明胶。明胶根据用途可分为照相明胶、食用明胶、工业明胶。涂附磨具行业主要选用工业明胶、皮胶及骨胶。
纯净的明胶为无色透明,工业用皮胶、骨胶多呈淡黄或棕黄色,系半透明的非晶态固体。外形有块状、片状、粒状或粉状。明胶相对密度为1.368(含水15%),无水时为1.412。明胶无味、无臭、无挥发性、不溶于有机溶剂和稀碱、稀酸,但在冷水中充分吸水而膨胀,可形成一种富有弹性的胶冻,经加热至30~34℃,胶冻会立刻熔化成很黏的胶液。胶液遇冷,又变成胶冻,称为胶凝。明胶是高分子蛋白质物质,蛋白质分子量很大,明胶的分子量最小为17500,最大为450000,上等明胶为100000~150000,明胶质量越好,分子量越大,其结构极为复杂。组成明胶蛋白质的元素有C、H、O、N、S、P等。涂附磨具所用工业明胶的黏度≥6°E,水分<18%,灰分<1.5%,油脂含量<1.5%,pH值为7,发泡量≤23mL,水解性良好。皮胶的黏度≥4°E,水分<18%,灰分<2%。骨胶的黏度≥3°E,其他指标同皮胶。
②聚酯酸乙烯乳液 简称白乳胶,是由醋酸乙烯单体经聚合反应而成的一种热塑性高分子黏结剂,可用来生产金相砂纸及干磨砂布带的接头胶。
③脲醛树脂 是尿素与甲醛在碱性或酸性催化剂作用下反应缩聚而成的缩合物。脲醛树脂可作为涂附磨具的处理剂与黏结剂。采用这种黏结剂的磨具广泛用于木材加工、刨花板、胶合板的抛光、木质家具的细抛光等。
④酚醛树脂 水溶性酚醛树脂是涂附磨具最主要的黏结剂之一,可用于生产半树脂涂附磨具、耐水涂附磨具。使涂附磨具产品质量有很大的提高。按形态分为溶液状(水溶性与醇溶性树脂)、粉状和薄膜状。按固化温度分为:高温固化型酚醛树脂,固化温度为130~150℃;中温固化型酚醛树脂,固化温度为105~110℃;常温固化型酚醛树脂。最适合于涂附磨具用黏结剂的是中温与常温固化的溶液型酚醛树脂。水溶性酚醛树脂分为三类:第一类是甲醛对苯酚比例高,pH值约等于8,水溶性好,固体含量为50%~70%,黏度为0.5~18Pa·s,可在80~110℃固化;第二类是甲醛对苯酚比例低,pH值高于8,水溶性差,固体含量为75%~87%,黏度为0.8~80Pa·s,可在110~130℃固化;第三类是苯酚与甲醛比例相等,pH值在6~8之间,可在120~145℃固化,属高温固化。
⑤醇酸树脂 它是由多元醇、多元酸与脂肪酸经化学反应缩聚而成的一种树脂,是涂料的主要原料。可作为耐水砂纸的黏结剂,纸基基体的处理剂与增塑剂。耐水砂纸黏结剂主要经过改性的半干性油醇酸树脂,如389-6#树脂与747#树脂,油含量为50%~60%,有较好的黏着力,弹性与干率好,流平性较好,柔软性好,价格低廉,胶膜不坚硬。
⑥环氧树脂 常用双酚A环氧树脂,主要用于全树脂型涂附磨具黏结剂、砂带接头、叶轮和砂圈的制作。涂附磨具行业选用低分子量环氧树脂,如环氧6101、环氧634等作黏结剂。环氧树脂在固化剂操纵下交联固化后才具有各种优异的力学性能。常用固化剂有三类:胺类固化剂、酸酐类固化剂、合成树脂类固化剂。胺类固化剂有乙二胺、脂环胺。酸酐类固化剂在黏结剂中用得较少。合成树脂类固化剂常用酚醛树脂、氨基树脂、醇酸树脂、聚酰胺树脂。酚醛树脂与环氧树脂混合作为黏结剂,具有胶合强度高、耐热性能较好等特点。
(5)辅料
辅料是黏结剂中除胶料之外的其他所有添加剂的总种,有固化剂、填充剂(填料)、增韧剂、着色剂、溶剂等。填充剂采用无机化合物,如碳酸钙、氧化铁、氟硅酸盐等,溶剂种类繁多,在涂附磨具中主要应用的溶剂有水、丙酮、乙醇、松香水、乙醚、乙醇等。
2.6.2 黏结机理与黏结剂配方
在涂附磨具制造中黏结剂对磨料和基体的黏结机理的研究认识上曾提出多种理论观点,尚未统一。主要黏结机理有物理吸附理论、机械结合理论、扩散理论、静电理论、化学键理论。常用物理吸附理论来解释磨料黏结在基体上的原因。根据物质结构理论,物质在聚集状态中原子-分子之间存在化学键的主价力及较弱的范德瓦尔斯力(含氢键力、偶极力、诱导偶极力和色散力)。固体表面由范德瓦尔斯力的作用而吸附液体和气体。这种作用称为物理吸附。由于物理吸附作用,黏结剂在固化之前完全浸润被粘物表面,彼此分子间足够接近,则分子间的范德瓦尔斯力就有很高的黏附强度。由于磨粒表面粗糙,毛细管作用大,亲水性好,有利于增强吸附。纸、布基基体材料表面疏松,多微小孔及绒毛,经基体预处理后,浸润性良好,在涂附黏结剂中极易被基体吸附。黏结剂结构存在极性基团,黏结剂与磨料基体产生氢键、偶极力,促成黏结力增大。但生产实际中,理论计算的范德瓦尔斯力远小于实际黏结力。因此,物理吸附理论并不能完全解释涂附磨具的黏结机理。其他黏结理论从不同侧面揭示了黏结剂与被粘物之间的实质。
涂附磨具黏结剂配方与固结磨具不同之处在于:涉及基体处理剂、底胶和复胶的组成;处理剂、底胶、复胶三者之间搭配和比例;黏结剂与磨料、基体之间的搭配。所以,涂附磨具黏结剂配方较复杂。其配方的一般编制原则是根据磨削使用的不同要求而确定。可根据不同的磨削对象、不同的磨削方式、不同的磨削条件、不同的磨削加工质量要求、不同的基体而确定配方。
涂附磨具所用底胶、复胶有如下四种黏结方式。
①动物胶黏结 底胶和复胶均用动物胶,基体为纸与布,可制成页状、卷状、带状和盘状涂附磨具。用于磨削力不大,利用率不高的场合。
②半树脂胶黏结 这种黏结方式底胶用动物胶,复胶用合成树脂,可制作页状、卷状、带状产品。这种产品耐热性、耐潮性、耐磨性等均优于动物胶黏结,适宜于木材加工及成形表面加工。
③全树脂胶黏结 这种黏结方式,底胶、复胶均采用合成树脂制作纸、布、钢纸的砂带,盘状、卷状产品,磨削加工机电产品零件。
④耐水黏结 适用于水溶性冷却液磨削加工所需要的以布为基体的砂带,可加工钢材、玻璃、陶瓷、石材、塑料等材质的零件。纸基制品主要用来进行精密仪器零件的抛光。耐水黏结剂主要使用水溶性酚醛树脂。
黏结剂配方编制就是确定黏结剂中主料、辅料的百分含量及胶液黏度。百分含量法配方准确,配料简单。胶液黏度要随主料(胶料)黏度不同和温度不同而变更。表2-7所列是根据被加工表面粗糙度的要求不同及磨削状况不同的配方。
表2-7 加工表面粗糙度及磨削状况决定的配方
2.6.3 胶的涂附
黏结剂涂层分为底胶、复胶、超涂层三部分。底胶又称头胶,是植砂前的涂层。当磨料磨粒依重力或静电力作用,落到底胶层表面后,通过毛细管作用,磨粒黏附在基体上,形成均匀的砂面。底胶涂层的均匀平整决定涂附磨具表面的均匀,决定磨粒的黏结强度。复胶又称补胶、蒙胶或二胶。在植砂以后经预干燥,使底胶处于半固化或半干燥状况,再涂一层黏结剂,此时,黏结剂把磨粒紧紧包围住,从而加强了磨粒与基体的黏结强度,再经干燥与固化,从而保证了磨粒在磨削过程中能经受磨削力的挤压和撞击而不易脱落。超涂层是在复胶后再涂一层具有特殊功能的黏结剂,是专门为改进涂附磨具的某种使用性能有针对性增加一些辅料,如为防止静电吸附作用,而在胶液中增加石墨或金属粉末。超涂层的使用要视具体磨削情况而定。
胶液涂附方法有辊涂法、刮涂法、喷涂法、淋涂法、气涂法。常用辊涂法与刮涂法。辊涂法有双辊涂胶及三辊涂胶(图2-21)。双辊涂胶使用普遍。双辊涂胶可涂底胶及复胶。涂胶辊是由耐油橡胶或普通橡胶包覆在钢心辊上。胸辊是由精度较高的钢辊或硬质橡胶制成。胶层厚度由调节涂胶辊与胸辊的间隙大小来控制。胶层厚度是以每平方米面积上的胶量克数表示(g/m2),根据生产经验,用胶量应以保证磨粒埋入胶层中的深度为磨粒平均粒径的1/2为宜。多以此数据来推算用胶量。因此磨料粒度不同,涂胶层厚度不同。粒度粗,涂胶层厚度应厚;粒度细,则胶层厚度薄。
图2-21 涂胶示意
1—基体;2—胶槽;3—胶液;4—涂胶辊;5—胸辊;6—均匀辊;7—导辊;8—毛刺;9—带胶辊
2.6.4 植砂
涂附磨具基体经涂胶后,应立即进行植砂(上砂或撒砂),植砂有重力植砂法与静电植砂法。
(1)重力植砂法
重力植砂是磨料自由下落,在重力作用下插到胶层,形成均匀砂层。重力植砂的磨料运动杂乱无章,磨粒并不按轴线方向插入胶层,而是大部分以“倒伏”状态插入胶层,如图2-22(a)所示。故磨具表面磨粒锋刃性较差,磨削效率较低。主要用于最粗的F8直至细的W40的纸及布基的动物胶及树脂胶涂附磨具。特别对P46,以粗的磨料的植砂仍保持其优势。重力植砂法分为薄流式重力植砂、压入式重力植砂、平拉式重力植砂,如图2-23所示。
图2-22 重力与静电植砂状态
1—磨粒;2—胶层;3—基体
图2-23 重力植砂示意
1—砂箱;2—挡砂板;3—基体;4—余砂;5—胸辊;6—打砂辊;7—吸风牵引
(2)静电植砂法
静电植砂[图2-22(b)]原理如图2-24所示。
图2-24 静电植砂原理
1—基体;2—黏结剂;3—磨粒;4—电力线
磨料具有电介质特性,使它所带正、负电荷在电场力作用下,电荷中心产生相对位移形成一个偶极子,磨粒表面发生电位移,正、负电荷分别向磨粒长轴方向的两个尖端(锐端)集中,两端电荷密度σ的大小由下式决定:
式中 ε——磨粒介电常数;
E——外加电场强度。
磨粒两端电荷密度的大小与磨料介电常数和外加电场强度E成正比。平行极板间电场强度E为
式中 U——外加电压,V;
d——极板间距离,mm。
静电植砂工艺包括高压静电场的组成及静电高压发生器产生高压静电。高压静电场常用两平行电极板,两平行电极板必须严格平行。电极板材料常用铝合金板材。两平行极板分别接在高压静电发生器正极与负极。高压静电发生器有直流、高频、交流三种。直流高压发生器电压峰值为140kV,高压端输出电流为10~20mA。交流高压发生器具有低频与方波特性,频率为3~30Hz,电压范围为0~60kV。现常用低频波交流高压静电发生器。
平行极板的上极板(阴极)对正电荷有吸引力,下极板(阳极)对负电荷有吸引力。当电场电压升高,静电场中的磨料表面电荷密度增加,磨粒表面电荷与下极板间发生放电现象,使磨粒呈现为一个带电体,磨粒被吸向上极板。当电场电压继续升高,磨粒被上吸的力量增大。静电植砂不仅要使磨粒上吸,而且要使磨粒以相当大的力量上吸,才能使磨粒克服胶层黏滞阻力深深扎入胶层。涂附磨具上磨料分布的疏密程度称为植砂密度,以基体单位面积上磨料的覆盖率表示,分为疏、中、密三类。以输送砂带的输砂量M(g/min)及基体运行速度v(m/min)计算所得到的植砂密度ρ砂(g/m2)为
则
式中 b——植砂宽度。
基体移动速度增加,植砂密度下降。
2.6.5 干燥与固化
黏结剂干燥和固化过程,就是胶膜形成过程,即将磨粒固定在基体上。干燥是指将湿物料中水分及其他溶剂经传热去除的物理过程。固化(硬化)是指物料经加热或烘烤,发生化学变化而使其固化,形成坚硬胶膜。干燥与固化按特点分为溶剂挥发型、氧化聚合型、烘干聚合型、固化剂固化型。
(1)溶剂挥发型
此类黏结剂的干燥,主要由溶剂的挥发实现,黏结剂的浓度逐渐增加,由流动变成不流动而固化成膜。胶料不起化学作用。此类黏结剂主要有动物胶、聚醋酸乙烯乳液、硝基清漆等,表面干燥快,黏结剂中溶剂易挥发。溶剂有乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯等,它们均比水挥发快。溶剂挥发快慢与外界温度、湿度有关,也与黏结剂的黏度、胶层厚度有关,黏度小,溶剂挥发快;胶层厚,溶剂分子扩散慢。
(2)氧化聚合型
在耐水砂纸生产中,所使用的清漆、磁漆的黏结剂在干燥过程中,溶剂挥发后,表面并不成膜,表面没有强度,要形成坚硬的漆膜,主要依靠成膜高分子聚合物氧化聚合作用。酚醛清漆、醇酸清漆属于氧化聚合型。常在黏结剂中加入一定量的200号溶剂汽油与松节油,来提高干燥速度与干燥效果。
(3)烘干聚合型
树脂黏结剂需要在较高湿度条件下分子间形成交联,达到固化。烘干聚合型黏结剂中树脂分子结构含有大量羟基、羧基及活性氢等活化基团,其反应能力较强,在较高温度条件下发生交联反应,形成黏结剂固化。
(4)固化剂固化型
环氧树脂黏结剂的固化,必须加入固化剂,固化剂分子与黏结剂高分子发生交联作用,形成网状结构,胶层被固化。环氧树脂黏结剂的固化剂有胺类、酸酐类。胺类固化剂能常温固化,工艺简单,副作用少。酸酐类固化剂需要加温固化,固化后环氧树脂有较高的机械强度、较好的耐热耐磨性。
(5)干燥方法
黏结剂工作方法分为蒸汽干燥、电热干燥、远红外线干燥、微波干燥、烟道气干燥等。
2.6.6 涂附磨具产品转换工序
涂附磨具在制造过程中经干燥固化后卷成半成品大卷,需经过一系列加工处理,才能制成不同形状、尺寸的各种涂附磨具产品,如页状、带状、圆片状等。转换工序主要工作如图2-25所示。
图2-25 转换工序主要工作
(1)机械柔曲
对重负荷磨削、高速磨削所使用的砂带,其黏结剂黏结能力强,耐冲击力强,砂带表面硬度大。为适应涂附磨具在不断柔曲状态下进行工作,对砂带在转换工序中进行软化处理工艺——机械柔曲,将坚硬的表面胶层用机械方法,使其产生连续的微细裂纹,而获得柔软效果,并保持产品表面有较好的机械强度。
机械柔曲分经向柔曲、纬向柔曲两个45°柔曲。图2-26所示是三辊式柔曲方法。
图2-26 三辊式柔曲法
(2)裁切
裁切分纵向裁切与横向裁切。常用圆片刀及双圆刀纵切,纵切后立即进行横切。使用纵横裁切机在同一台设备上进行,同时裁切出若干张页状砂布(纸)。
(3)砂带的制作
无头砂带是采用圆筒布为基体,经过基体浸渍、涂胶、植砂、预干燥、复胶、分条等工艺过程制作而成。
接头砂带用砂布(纸)半成品,经过裁切、磨边、接头等工艺制作而成。砂带接头形式有搭接法、对接法(斜对接、S形对接)、嵌接法。砂带接头的黏结强度要好,柔韧性要适当,耐热性要好。接头胶常根据实验选择配方。砂带接头已有专用设备——砂带压头机可供使用。