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酚醛樹(shù)脂

樹(shù)脂砂輪混料、硬化工藝及酚醛樹(shù)脂的選用你了解多少？

返回列表 來(lái)源：河南派勝祥商貿(mào)有限公司 日期：2018-08-03 09:19:58
樹(shù)脂砂輪混料、硬化工藝及酚醛樹(shù)脂的選用你了解多少？
樹(shù)脂砂輪的應(yīng)用已經(jīng)滲透到所有工業(yè)領(lǐng)域，而且在我們民用、家裝等方面用量驚人，伴隨著國(guó)內(nèi)樹(shù)脂砂輪DIY市場(chǎng)的用量激增，樹(shù)脂砂輪的性能指標(biāo)已經(jīng)有了大幅提高，同時(shí)與樹(shù)脂砂輪制造有關(guān)的技術(shù)進(jìn)步尤其是生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化、智能化，發(fā)展速度驚人。未來(lái)，誰(shuí)能搶先擁有先進(jìn)的技術(shù)，誰(shuí)將獲得快速發(fā)展的先機(jī)。
樹(shù)脂砂輪的技術(shù)進(jìn)步，今后將更多地依賴于對(duì)樹(shù)脂砂輪制造技術(shù)更精確、更科學(xué)的認(rèn)識(shí)。  可以預(yù)言：樹(shù)脂砂輪，尤其是切片/磨片，在3至5年內(nèi)仍處于快速發(fā)展期。全球樹(shù)脂砂輪的80%以上產(chǎn)能集中在國(guó)內(nèi)。未來(lái)3至5年，只有少數(shù)高端產(chǎn)品在歐美國(guó)家生產(chǎn)，更多的國(guó)外知名磨企將通過(guò)合資、兼并、收購(gòu)等渠道，爭(zhēng)奪樹(shù)脂砂輪市場(chǎng)份額。樹(shù)脂砂輪制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將更為慘烈，洗牌在所難免。  酚醛樹(shù)脂是一種重要且最普遍，應(yīng)用范圍最廣、使用量最大，有多種性能的結(jié)合劑，選擇合適的酚醛樹(shù)脂同我們所要求的樹(shù)脂砂輪的性能有直接關(guān)系，并且性能的表現(xiàn)程度，與樹(shù)脂砂輪制造過(guò)程的工藝(條件)有關(guān)。 
”
  1、樹(shù)脂砂輪種類(lèi)與酚醛樹(shù)脂特性選擇 
樹(shù)脂砂輪類(lèi)型與所用酚醛樹(shù)脂特性，見(jiàn)表1
序號(hào) 樹(shù)脂砂輪種類(lèi) 特點(diǎn) 使用酚醛樹(shù)脂特性
1 荒磨砂輪 熱壓成型砂輪 有石膏填料，用于磨鋼板或混凝土。 屬于高密度砂輪 短流長(zhǎng)、短膠化時(shí)間 高烏洛托品含量
冷壓成型砂輪 有石膏填料，用于磨鋼板或混凝土。 短流長(zhǎng)、短膠化時(shí)間 適中烏洛托品含量
冷壓成型砂輪 不添加石膏填料，用 于鑄件的加工 中等流長(zhǎng)、中等膠化時(shí)間 適中烏洛托品含量
2 無(wú)心磨砂輪 高厚度砂輪、 耐弱堿冷卻液、中等密度、中等磨削作用 流長(zhǎng)、膠化時(shí)間、烏洛托品含量皆為中等
3 切割 砂輪 （無(wú)網(wǎng)） 薄、 韌性大 密度砂輪、磨削作用偏硬 中短流長(zhǎng) 中長(zhǎng)膠化時(shí)間 中等烏洛托品含量 （適宜熱壓）
普通砂輪 中等密度  中等磨削 中短流長(zhǎng) 中長(zhǎng)膠化時(shí)間 中等烏洛托品含量 （適宜冷壓）
工具專(zhuān)用或切割特種金屬 低密度  自由磨削 短流長(zhǎng) 長(zhǎng)膠化時(shí)間 低烏洛托品含量
4 玻纖增強(qiáng)切割砂輪 具有最大 的彈性 高側(cè)向抗沖擊能力 使用改性樹(shù)脂或混合樹(shù)脂
5 鈸型砂輪 玻纖增強(qiáng) 高韌性 高側(cè)向抗沖擊力 適宜于各種粗磨、精磨 中等流長(zhǎng) 中等膠化時(shí)間 中等烏洛托品含量 使用改性樹(shù)脂較多
 
6 外圓磨砂輪 直徑大、耐冷卻液、自由磨削 適宜于粗磨或不燒傷工件的精磨 中至長(zhǎng)流長(zhǎng) 中至低烏洛托品含量 中至長(zhǎng)膠化時(shí)間 軟磨削
7 精密磨削 細(xì)粒度、冷切割和自由磨削、大部分耐冷卻液 長(zhǎng)流長(zhǎng)、長(zhǎng)膠化時(shí)間、低烏洛托品含量 快速切割 軟磨削
8 高速荒磨砂輪 - 短流長(zhǎng) 短膠化時(shí)間 高烏洛托品含量
  2、樹(shù)脂砂輪產(chǎn)生質(zhì)量不穩(wěn)定的原因分析
樹(shù)脂砂輪生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多質(zhì)量問(wèn)題，由于樹(shù)脂砂輪制造屬于復(fù)合材料多學(xué)科綜合，所以產(chǎn)生原因復(fù)雜繁多。下面就主要原因進(jìn)行分析：
第一、原材料問(wèn)題
樹(shù)脂砂輪是由多種主、輔原材料構(gòu)成的復(fù)雜物系，主要材料是磨料和結(jié)合劑，輔助材料則包括填料、增強(qiáng)材料、著色劑等。   
1、磨料方面應(yīng)該關(guān)注的問(wèn)題  
目前市場(chǎng)上磨料質(zhì)量參差不齊，主要表現(xiàn)為：  
1 ） 磨料的化學(xué)成份往往是合格的，但物理性能差；主要表現(xiàn)在磨料的堆積密度與國(guó)外還有差距。  
2 ） 磨料的粒度組成較亂，與標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定相差較大；主要表現(xiàn)在同一粒度磨料的基本粒含量與國(guó)外有差距。   
2、結(jié)合劑方面，主要是酚醛樹(shù)脂：   
1 ） 樹(shù)脂質(zhì)量穩(wěn)定性問(wèn)題，尤其是樹(shù)脂中游離酚含量的高低。過(guò)高的游離酚含量，會(huì)加速樹(shù)脂砂輪加熱硬化后的樹(shù)脂裂解，影響砂輪的強(qiáng)度；  
2 ） 樹(shù)脂粉與烏洛托品混合均勻性，烏洛托品作為樹(shù)脂的硬化劑，烏洛托品加入量不足，樹(shù)脂硬化不完全，影響砂輪的強(qiáng)度和硬度；含量過(guò)高，則過(guò)量的烏洛托品不與樹(shù)脂結(jié)合，在硬化過(guò)程中分解揮發(fā)，使砂輪的氣孔增多，降低其強(qiáng)度和硬度。  
3 ） 結(jié)合劑粒度（細(xì)度）過(guò)粗或過(guò)細(xì) 一般認(rèn)為，結(jié)合劑的粒度以細(xì)為宜，這有利于使結(jié)合劑分布均勻。粒度過(guò)粗，則成型料不易混合均勻，影響砂輪的硬度和強(qiáng)度。即使是對(duì)于粒度較粗的樹(shù)脂薄片切割砂輪和鈸形砂輪來(lái)講，其選用的結(jié)合劑（ 樹(shù)脂粉） 粒度也應(yīng)細(xì)于320#。  但是如果酚醛樹(shù)脂粉的粒度過(guò)細(xì)，給混料帶來(lái)了困難，很難做到混合料的均勻性，進(jìn)而影響了樹(shù)脂砂輪的切磨削性能。 
第二、樹(shù)脂砂輪制造工藝問(wèn)題
樹(shù)脂砂輪制造是工藝性很強(qiáng)的工業(yè)產(chǎn)品，在配混料、成型、硬化、加工等工序存在問(wèn)題較多。     
1、混料工序：
混料的關(guān)鍵是均勻性，成型料應(yīng)達(dá)到：各成份分布均勻，保持松散性，但不宜出現(xiàn)明顯漏粉，必須保證攤料均勻，具有良好的成型性能。 
2、成型工序：
目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)是旋轉(zhuǎn)攤料機(jī)構(gòu)，但由于旋轉(zhuǎn)攤料機(jī)構(gòu)的局限性，造成很大制造企業(yè)有的企業(yè)員工操作不得要領(lǐng)，混合料分布不均，形位公差及靜平衡超差。    
3、硬化工序：
這是最關(guān)鍵的生產(chǎn)工序，容易造成質(zhì)量問(wèn)題的因素有兩個(gè)，一是固化烘箱或燒成窯的溫差太大；二是裝爐的方式方法不當(dāng)。   硬化爐窯溫差過(guò)大，致使樹(shù)脂砂輪硬化偏離了設(shè)定的硬化規(guī)范（硬化曲線），使砂輪的固化（ 硬化） 質(zhì)量得不到充分的保證。    
4、加工工序（主要是大直徑高厚度樹(shù)脂砂輪）：
樹(shù)脂砂輪尤其是大直徑和高厚度，或者要求尺寸公差嚴(yán)格的砂輪在硬化后要進(jìn)行加工，以保證砂輪的幾何尺寸、形位公差。    
5、生產(chǎn)配方、工藝參數(shù)生搬硬套。
第三、設(shè)備工裝問(wèn)題
1、設(shè)備問(wèn)題：
生產(chǎn)設(shè)備是砂輪生產(chǎn)的重要物質(zhì)條件，有的企業(yè)一是設(shè)備不足，如沒(méi)有缺少好的混料機(jī)，油壓機(jī)噸位規(guī)格偏小等；同時(shí)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)差，產(chǎn)品質(zhì)量不易保證。    
2、工裝問(wèn)題：
規(guī)模較小的樹(shù)脂砂輪企業(yè)部分企業(yè)工裝管理薄弱，沒(méi)有良好的存放場(chǎng)所，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)亂堆亂放。
第四、檢驗(yàn)設(shè)備問(wèn)題
1、原材料檢驗(yàn)、過(guò)程檢驗(yàn)、出廠檢驗(yàn)，是樹(shù)脂砂輪生產(chǎn)企業(yè)實(shí)施有效檢驗(yàn)控制的重要內(nèi)容，但真正做到規(guī)范管理、標(biāo)準(zhǔn)化管理的生產(chǎn)企業(yè)較少。主要問(wèn)題有制度不全，職能不落實(shí)，管理不嚴(yán)，檢驗(yàn)設(shè)備短缺失控，檢驗(yàn)人員業(yè)務(wù)素質(zhì)較差等。     

2、檢驗(yàn)設(shè)備配置不全     檢驗(yàn)設(shè)備不齊全，樹(shù)脂砂輪的檢驗(yàn)設(shè)備有3大件：即回轉(zhuǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)；噴砂硬度機(jī)(或洛氏硬度機(jī))---樹(shù)脂切片、磨片除外；靜平衡器(對(duì)金剛石砂輪還需要?jiǎng)悠胶馄?，其它還應(yīng)有薄片砂輪端面、徑向跳動(dòng)測(cè)定儀、內(nèi)徑量規(guī)、游標(biāo)卡尺、砂輪切割性能試驗(yàn)機(jī)等。   檢驗(yàn)設(shè)備缺乏應(yīng)有的維護(hù)和保養(yǎng)。
  四、樹(shù)脂砂輪混料酚醛樹(shù)脂液的選擇及應(yīng)用
樹(shù)脂砂輪制造中最常用的濕潤(rùn)劑是酚醛樹(shù)脂液，在采用正常樹(shù)脂液比例混料時(shí)，如果料干濕難以控制時(shí)，才采用糠醛、二丁酯等濕潤(rùn)劑。  由于糠醛與液體酚醛樹(shù)脂有很好的相容性，所以目前在大多數(shù)廠家仍然在使用。但同時(shí)糠醛的高腐蝕性、刺激氣味，及對(duì)操作員工身體健康的傷害等缺點(diǎn)十分明顯。因此，眾多廠家都在尋求更合適的替代產(chǎn)品。 
  五、樹(shù)脂砂輪的酚醛樹(shù)脂硬化機(jī)理與硬化曲線設(shè)定
酚醛樹(shù)脂的固化依賴于加熱反應(yīng)進(jìn)而完成硬化（固化）。期間，硬化的升溫速率是十分關(guān)鍵的。 
1、 酚醛樹(shù)脂的硬化機(jī)理
準(zhǔn)確定義：苯酚和甲醛在合成反應(yīng)設(shè)備中，通過(guò)加成和適當(dāng)縮聚反應(yīng)所得到的樹(shù)脂，通常都是分子量不高的低聚物和各種羥甲基酚的混合體系，雖然Novolaks及Resoles以如上節(jié)所述，結(jié)構(gòu)上是有差異的。酚醛樹(shù)脂只有在形成交聯(lián)網(wǎng)狀(或稱體型)結(jié)構(gòu)之后才具有優(yōu)良的使用性能，包括力學(xué)性能、電絕緣性能、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等。
酚醛樹(shù)脂的硬化就是使其轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過(guò)程，表現(xiàn)出凝膠化和完全固化的兩個(gè)階段，這一轉(zhuǎn)變不僅是物理過(guò)程，也是一個(gè)化學(xué)過(guò)程。所以酚醛樹(shù)脂的硬化絕不是熔體冷卻到熔點(diǎn)以下的一般意義上的固化，而是高分子化學(xué)概念上的由線(支)型分子交聯(lián)(cure)成網(wǎng)狀分子導(dǎo)致失去可溶、可熔性的固化。酚醛樹(shù)脂硬化后，在獲得優(yōu)良物理性質(zhì)的同時(shí)，又失去了可溶、可熔性，不再有可加工性。因而其固化過(guò)程必然應(yīng)在以酚醛樹(shù)脂(Novolaks或Resoles)為粘結(jié)結(jié)劑組成的塑料、油漆涂料及各種各樣工程材料的使用或成型過(guò)程中完成。  
硬化過(guò)程表現(xiàn)出如下特點(diǎn)：  
(1) 樹(shù)脂在硬化前的結(jié)構(gòu)因素(組成、分子量大小、反應(yīng)官能度等)影響顯著； 
(2) 硬化反應(yīng)受催化劑、固化劑、樹(shù)脂pH值等的影響顯著； 
(3) 硬化過(guò)程有熱效應(yīng)； 
(4) 硬化速率受溫度、壓力的影響顯著； 
(5) 硬化過(guò)程有副產(chǎn)物(如 水、甲醛等)產(chǎn)生；
(6) 硬化反應(yīng)是不可逆過(guò)程。  
2、 酚醛樹(shù)脂的硬化條件
酚醛樹(shù)脂粉要加熱到流動(dòng)狀態(tài)，才能形成結(jié)合劑橋。然而，如果升溫速度過(guò)快，砂輪就會(huì)變形。所以必須調(diào)整出合適的硬化曲線，以保證結(jié)合劑固化，砂輪不變形。  如1所述，硬化過(guò)程中會(huì)有一定量的揮發(fā)物產(chǎn)生放出，其產(chǎn)生的壓力在條件成熟時(shí)會(huì)使砂輪變形。  這種壓力必須被外部壓力或結(jié)合劑橋本身的強(qiáng)度抵消，也可以在不影響砂輪性能的情況下，使揮發(fā)物留在砂輪內(nèi)而不破壞砂輪形狀。能夠使酚醛樹(shù)脂結(jié)合劑橋樹(shù)脂制造的砂輪硬化時(shí)可以快速升溫。  同時(shí)，結(jié)合劑橋的形成快慢主要取決于酚醛樹(shù)脂的硬化速率，同時(shí)與濕潤(rùn)劑（含樹(shù)脂液）的類(lèi)型及樹(shù)脂粉的配合及反應(yīng)有密切關(guān)系。因此，設(shè)計(jì)硬化曲線時(shí)必須考慮酚醛樹(shù)脂的品種和硬化速率。
3、 硬化曲線的設(shè)定
在樹(shù)脂砂輪制造技術(shù)中，有兩種最基本的硬化曲線，所有其他的硬化曲線都是這兩種曲線的轉(zhuǎn)化。  

1） 短曲線（快速升溫曲線）  

升溫速度較快，每小時(shí)大于10℃。曲線總時(shí)間為20至24小時(shí)。 該曲線常用來(lái)硬化酚醛樹(shù)脂液做濕潤(rùn)劑，且砂輪配方中添加一定量的石膏填料的配方樹(shù)脂砂輪。  該曲線特點(diǎn)是：快速硬化，采用的酚醛樹(shù)脂粉的流長(zhǎng)較短。 

2） 長(zhǎng)曲線（慢速升溫曲線）  

適用于結(jié)合劑流動(dòng)性較好（中等密度，用低粘度樹(shù)脂液做濕潤(rùn)劑等）的樹(shù)脂砂輪，硬化時(shí)升溫速率較慢，每小時(shí)升溫3～5℃，在120℃保溫4小時(shí)左右，最高硬化溫度在160～190℃之間，曲線總長(zhǎng)為40～60小時(shí)。  我們?cè)谠O(shè)計(jì)硬化曲線時(shí)，必須認(rèn)真考慮曲線的升溫速度、長(zhǎng)度、最高溫度及其它細(xì)節(jié)問(wèn)題，并且必須經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證。  

硬化曲線設(shè)計(jì)必須遵循的原則：  

a、大直徑砂輪、高厚度砂輪，硬化時(shí)曲線在最高溫度保溫時(shí)間要長(zhǎng)，以保 證硬化完全；  
b、要求砂輪不完全硬化時(shí)，曲線最高溫度需調(diào)整較低些； 
c、 高硬度冷壓砂輪硬化時(shí)，在105～120℃段的保溫時(shí)間必須延長(zhǎng)，以便揮 發(fā)物徹底釋放出；  
d、流長(zhǎng)極短樹(shù)脂粉制作的砂輪，硬化時(shí)升溫速度要快，以保證結(jié)合劑有充 分的流動(dòng)性，從而獲得最佳的產(chǎn)品性能。 
短曲線，低溫硬化，可以生產(chǎn)出“軟”砂輪；  相反，生產(chǎn)“硬”砂輪時(shí)，最高溫度低于160℃，砂輪強(qiáng)度低，磨削作用弱，砂輪偏軟；最高溫度高于210℃時(shí)，硬化過(guò)度，生產(chǎn)的砂輪較脆，容易破損。要精確地檢測(cè)樹(shù)脂砂輪的硬化程度是十分困難的，并且用處不大。 

個(gè)別廠家采用的丙酮萃取法檢測(cè)硬化程度，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)其結(jié)果與砂輪磨削效果大相徑庭。很明顯，在樹(shù)脂還沒(méi)有硬化到足以制作可使用的砂輪時(shí)，樹(shù)脂在丙酮中已經(jīng)完全不溶了。  比較科學(xué)的方法是，檢測(cè)樹(shù)脂砂輪樣塊（“8”字塊）的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，但與砂輪實(shí)際使用性能根本不吻合，所以意義也就不大。  更準(zhǔn)確的事實(shí)是：許多砂輪生產(chǎn)廠家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和摸索，都已經(jīng)制定出了一套合理的硬化曲線，還是應(yīng)該堅(jiān)持。  表2為樹(shù)脂砂輪硬化曲線常見(jiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程。
河南酚醛樹(shù)脂
 

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