一种基于含短切纤维的纤维砂绳的抛磨轮及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于含短切纤维的纤维砂绳的抛磨轮，由纤维砂绳经胶水和/或底胶处理后，绕制并定型固化而成，其中所述纤维砂绳含有穿过其中的短切纤维。本发明的抛磨轮利用纤维绳本身的立体结构形成的表面沟槽更利于磨削、退屑和散热，同时为新的自锐银纹发展提供条件。纤维绳本身的圆形结构又让成型过程中每一根绳子之间一定会形成一定的孔隙从而形成平面的有利于磨削、退屑和散热的结构。穿过纤维绳的短切纤维又将对所有独立的绳形成一个完整的穿刺从而提高整个轮的结构强度和层间剥离，进而提高安全性并降低因层间剥离断裂带来的损耗。
【专利说明】一种基于含短切纤维的纤维砂绳的抛磨轮及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂附磨具制品，特别是涉及一种基于含短切纤维的纤维砂绳制成的抛磨轮。
【背景技术】
[0002]当前制作的各种抛磨磨具主要有三个大类并存在以下缺陷:
①树脂砂轮——结构紧密、散热差、油压成型、组织致密所致。一般的树脂结合剂砂轮(固结磨具)主要是由磨料、树脂粘接剂经混合、模压成型、加热硬化而成，这类砂轮的使用存在着诸如需要大的切削力、工件发热严重等缺陷。大气孔砂轮(固结磨具)中的气孔一般是在硬化处理中将填充的能够在高于130度以上的温度下烧除(即碳化)的填充剂(如核桃壳、精萘等)烧掉而成。但天然纤维在这种工况下也会碳化从而失效。
[0003]②麻轮一抛光效率低，如(几层剑麻缝制在一起，只有端面参与磨削)。中国专利CN1238254A公开了一种剑麻纤维抛光轮，揭示其制备方法是:采用针刺机将剑麻短纤维制成毡状胚料，然后将2-4层剑麻毡状胚料经叠合、缝合成一种剑麻纤维抛光轮。用此种方法制备的剑麻纤维抛光轮存在以下的缺点:一、由于所使用的剑麻纤维长度只有4-12cm，因而抛光轮在使用过程中剑麻纤维容易脱落，使抛光轮的使用寿命缩短；二、因为针刺密度的限制，不能保证抛光轮的任何部位都能紧密结合，因而也会影响抛光轮的使用效果。
[0004]③尼龙轮——磨料利用率不高，由于尼龙的TG低发热会造成软化从而造成对磨料把持力下降，以致于磨料未充分参与磨削就脱落造成浪费；同时还有可能因发热发软而污染被磨工件表面。
[0005]中国专利CN2004 I 0029879.9揭示了一种剑麻纤维抛光轮的制造方法，它是将切短的剑麻纤维、合成树脂和任选的其它植物和无机化合物均匀混合、干燥后，热压成型。这种方法生产的抛光轮由于是模压但没有带孔材料以致整个结构非常致密没有空隙，从而容易导致整个磨削过程中磨轮表面温度升高粘接剂失效表面发黑，原材料断裂脱落浪费；同时被磨工件也会表面温升大从而造成应力集中并有可能污染被磨工件表面。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于含短切纤维的纤维砂绳制成的抛磨轮。
[0007]本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的:一种抛磨轮，由纤维砂绳经胶水和/或底胶处理后，绕制并定型固化而成，其中所述纤维砂绳含有穿过其中的短切纤维。
[0008]本发明中的纤维砂绳的“绳”包括常规意义线，即用丝、棉、麻、玻璃纤维、金属等制成的细长可以任意曲折的东西:丝线。棉线。线圈。线材。线绳。也包括常规意义的绳，即一般有塑料绳、麻绳、尼龙绳、棉绳等种类。随着工业的快速发展，绳子由之前的几股扭织变成两股或两股以上扭织在一起。
[0009]在本发明中，所述纤维砂绳的纤维和所述短切纤维可以是天然纤维，即自然界原有的或经人工培植的植物上、人工饲养的动物上直接取得的纤维，包括但不限于植物纤维、动物纤维、矿物纤维。在本发明一个具体的实例中，所述的天然纤维选自种子纤维，如棉、木棉等；或者是叶纤维，如剑麻、蕉麻等；或是茎纤维，如苎麻、亚麻、大麻、黄麻等。在本发明另一个实例中，所述天然纤维选自毛和丝，例如绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛或桑蚕丝、柞蚕丝等。本发明中所述的天然纤维还可以是那些棉、麻、毛、丝的回收纤维。所述纤维砂绳的纤维还可以是人工纤维，包括但不限于尼龙纤维或玻璃纤维。
[0010]在本发明中，所述短切纤维穿过纤维砂绳中，形成如同试管刷的形状(如图1所示)，短切纤维与纤维砂绳的角度可以是任意的，优选竖直穿过纤维砂绳。该短切纤维可以是与纤维砂绳中纤维相同材质，也可以是不同材质。本发明的短切纤维是通过如下方法插入纤维砂绳中:纤维绳在合股之前的双捻之间排列有短切纤维，短切纤维与绳捻一起向右运动，移动到合股处短切纤维被拧在两股或多股之间，形成短切纤维绳。排列的短切纤维越多，纤维绳中含的短切纤维就越多(如图2所示)。
[0011 ] 在本发明中，纤维砂绳中的“砂”意指磨料，即为增加磨削效果，在所述纤维绳上植入磨料，形成磨料层，制成纤维砂绳。
[0012]在本发明中，所述磨料是指锐利、坚硬的，用以磨削较软的材料表面的材料。所述磨料可以是天然磨料，包括但不限于天然刚砂、天然刚玉、石榴石和天然金刚石等；也可以是人工磨料，包括但不限于棕刚玉磨料、白刚玉磨料、单晶刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料、碳化硼、人造金刚石和立方氮化硼等，以及陶瓷砂轮、树脂砂轮等的回收砂等。
[0013]在本发明中，纤维砂绳是通过采用胶水对纤维绳进行浸溃或是刮浸处理得到的。作为优选，可以在纤维绳的一面涂覆底胶，然后植入磨料形成磨料层。在一个具体实例中，涂底胶后的纤维绳在砂流中滚动穿过，直到纤维绳上四周都均匀的植上砂，砂量控制在:每克纤维绳上3-4g。进一步的，所述磨料层上涂覆有面胶。优选在80±2°C下烘烤60min。
[0014]在上述技术方案中，作为优选，还可以在进行浸溃或刮浸的胶水中加入有磨料，即采用含砂浸溃或刮浸。在一个具体的实例中，砂浆为:〈质量分数〉改性液态酚醛树脂液35%，磨料:45%，填料:15%，稀释剂:5%，砂浆固含量:75-77%，浆量为:每克纤维绳上
0.7-0.8g。
[0015]本发明的纤维砂绳中，纤维和磨料之间混合比例可以根据实际需要调节，改变纤维(体积比1%_99%)和磨料(体积比99%-1%)的混合比例，可获得不同的抛磨效果:在同一个抛磨轮中，纤维含量多而磨料含量就一定会减少，这时抛光效果好；纤维含量少而磨料含量就一定会增加，这时磨削效率高。采用纤维的好处在于，纤维在磨削的过程中不会发软发黑；同时纤维又能够作为加强筋增强结构强度。
[0016]在本发明的一个具体实例中，纤维的体积比为80-99%，磨料的体积比为1-20%，此时抛磨一体轮着重于抛光效果。在此范围内，纤维的体积比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，磨料的体积比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0017]在本发明的另一个具体实例中，纤维的体积比为50-80%，磨料的体积比为20-50%,此时抛磨一体轮兼顾抛光和磨削效果，在此范围内，纤维的体积比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;磨料的体积比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0018]在本发明的另一个具体实例中，纤维的体积比为20-50%，磨料的体积比为50-80%,此时抛磨一体轮兼顾抛光和磨削效果。在此范围内，磨料的体积比可以是50%、55%、60%、65%、70%、75% 或 80% ;纤维的体积比可以是 20%、25%、30%、35%、40%、45% 或 50%。
[0019]在本发明的一个具体实例中，纤维的体积比为1_20%，磨料的体积比为80-99%，此时抛磨一体轮着重于磨削效果。在此范围内，磨料的体积比可以是80%、85%、90%、95%、99%等，纤维的体积比可以是1%、5%、8%、10%、15%、20%。
[0020]在上述技术方案中，所述底胶和胶水为下列材料中的一种或多种:脲醛及其改性树脂、酚醛及其改性树脂、环氧及其改性树脂、丙烯酸及改性树脂或无机粘结剂，用量为原料总质量的20-50%。在一个具体的实例中，底胶为〈质量分数〉:改性液态酚醛树脂液65%，填料:35%，胶水固含量:75-77%，胶量为:每克剑麻纤维绳上0.7-0.8g。
[0021]本发明的抛磨轮可以是各种结构形式，可选的包括平面抛磨轮、圆周抛磨轮、附柄轮等，其中平面抛磨轮、圆周抛磨轮任选地包含粘接在抛磨盘一面的背盖或端盖，所述背盖或端盖可以是玻纤盖、剑麻、金属等。
[0022]本发明的抛磨轮可以通过如下方法制备得到:将处理好的纤维砂绳绕在绳板外面的绳桩上，采用横向、纵向、斜向等多种绕法，最后加压固化，制备成纤维砂绳板。根据需要，冲压成平面抛磨轮、圆周抛磨轮，通过安装柄杆，制成附柄轮。绳桩的位置根据抛磨轮的尺寸和形状确定。
[0023]本发明的抛磨轮也可以直接将纤维砂绳直接绕在绳桩上，用横向、纵向、斜向等多种绕法，最后加压固化，制备成平面抛磨轮、圆周抛磨轮或附柄轮。在一个具体实例中，绕好纤维砂绳在120°C下烘烤4-6h压制成型。
[0024]本发明的有益效果在于:
I)利用纤维绳本身的立体结构形成的表面沟槽更利于磨削、退屑和散热，同时为新的自锐银纹发展提供条件。纤维绳本身的圆形结构又让成型过程中每一根绳子之间一定会形成一定的孔隙从而形成平面的有利于磨削、退屑和散热的结构。
[0025]2)纤维本身就是优良的抛光材料，磨料砂浆粘接到纤维上制成的砂绳载体更加能够很好地发挥磨抛作用。
[0026]3)砂绳段之间的沟槽更能起到散热、排屑的作用。
[0027]4)具有磨抛效率高，使用寿命长特点。
[0028]5)磨盘圆周边可以插入被磨工件沟槽中进行磨抛。
[0029]6)穿过纤维绳的短切纤维又将对所有独立的绳形成一个完整的穿刺从而提高整个轮的结构强度和层间剥离，进而提高安全性并降低因层间剥离断裂带来的损耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1本发明含短切纤维的纤维砂绳的示意图。
[0031]图2本发明含短切纤维的纤维砂绳制备过程示意图。
[0032]图3是本发明的纤维砂绳制备的绳板。
[0033]图4是本发明的纤维砂绳板制备的平面抛磨轮。
[0034]图5是本发明的纤维砂绳板制备的圆周抛磨轮。
[0035]图6是本发明的纤维砂绳板制备的附柄轮。
[0036]图7是本发明的纤维砂绳直接绕制的平面抛磨轮。[0037]图8是本发明的纤维砂绳直接绕制的圆周抛磨轮。
[0038]图9是本发明的纤维砂绳直接绕制的附柄轮。
[0039]图中I是短切纤维、2是纤维绳、3是纤维绳捻、4是纤维砂绳、5是背盖、6是柄杆、
7是端盖ο
【具体实施方式】
[0040]实施例1
1、砂绳制作:
1.1剑麻纤维绳浸溃处理:(剑麻纤维绳直径2-5mm)用质量分数为15%_20%的丙烯酸水溶液，在40±2°C下浸泡剑麻纤维绳IOmin后，用双辊扎车挤压，将湿态上浆料控制在20%±2% ;在70±2°C下将浸泡、挤压后的剑麻纤维绳烘干至恒重。
[0041]1.2砂浆浸扎:将浸溃处理后剑麻绳子用配好的砂浆进行浸扎。(砂浆为:〈质量分数〉改性液态酚醛树脂液35%，磨料:45%，填料:15%，稀释剂:5%，砂浆固含量:75-77%，浆量为:每克剑麻纤维绳上0.7-0.8g);然后在80±2°C下烘烤60min。
[0042]1.3在浸扎好的剑麻纤维绳上滚涂一圈底胶(底胶为〈质量分数〉:改性液态酚醛树脂液65%，填料:35%，胶水固含量:75-77%，胶量为:每克剑麻纤维绳上0.7-0.8g);滚涂底胶后，用重力植砂的方式将砂滚植在剑麻纤维绳上(涂底胶后的剑麻纤维绳在砂流中滚动穿过，直到剑麻纤维绳上四周都均匀的植上砂，砂量控制在:每克剑麻纤维绳上3-4g);然后在80±2°C下烘烤60min ;然后用气压喷枪喷涂复胶:(复胶为〈质量分数〉:改性液态酚醛树脂液75%，填料:25%，胶量为:每克剑麻纤维绳上0.2-0.3g);然后在70±2°C下烘烤30min。
[0043]2、圆周磨轮的制作:(选直径2mm的剑麻绳)在1.3的基础上将制好的砂绳按制定好的路线缠绕在模具上，然后放入模腔，压制定型，在120°C下烘烤4-6h后，缓慢降至室温后出炉，卸模。
[0044]3、平面磨轮的制作:(选直径5mm的剑麻绳)在1.3的基础上120°C下烘烤4_6h固化后，经过切段后(将砂绳切成长3mm的砂段)，摆在模具上，盖上滴有内圆胶的托盖(可以是网盖、剑麻盖、胶盖)，穿杆加压后，带压固化后出炉卸模(在105°C下固化2h)。
[0045]4、本试验制作式样为:平面抛磨的平面磨轮:外直径为4英寸(101.6-103mm)，内径为55mm,孔径为16mm,厚度6_8mm)；
圆周抛磨的圆周磨轮:外直径为10.6英寸(270mm)孔径为32mm,厚度30mm)；
检测与测试数据对比:
1、测试方法说明:本磨削检测材质为:平面抛磨的平面磨轮:45#钢板(长200mm*宽100mm*厚*10mm)；圆周抛磨的圆周磨轮:45#钢棒(长200mm*直径*50mm),分别在相同的磨削条件下(磨削材质、抛磨轮承受压力，及转动线速度(平面磨轮:60m/s,圆周磨轮:40m/s)均相同。
[0046]2、各指标计算方法说明:
2.1磨削效率:指材料磨除量除以磨削加工时间，单位g/min。
[0047]2.2磨削比:样件的材料磨除量与抛磨轮磨损量之比。
[0048]2.3表面粗糙度:是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度，单位um。表面粗糙度越小，则表面越光滑。用双管光切显微镜测定。[0049]总磨削测试时间为30min，每IOmin为一段，分三段收集数据，求算术平均值。
[0050]表1
【权利要求】
1.一种抛磨轮，由纤维砂绳经胶水和/或底胶处理，绕制并定型固化而成，其中所述纤维砂绳含有穿过其中的短切纤维。
2.如权利要求1所述的抛磨轮，所述纤维砂绳的纤维和短切纤维选自棉、木棉、剑麻、蕉麻、苎麻、亚麻、大麻、黄麻、绵羊毛、山羊毛、骆驼毛、兔毛、牦牛毛、桑蚕丝、柞蚕丝或棉、麻、毛、丝的回收纤维；所述人造纤维为尼龙纤维或玻璃纤维。
3.如权利要求1所述的抛磨轮，所述纤维绳的纤维和短切纤维选自相同或不同材质。
4.如权利要求1所述的抛磨轮，所述纤维砂绳通过在纤维绳中植入磨料，形成磨料层制得的。
5.如权利要求4所述的抛磨轮，所述磨料选自天然刚砂、天然刚玉、石榴石、天然金刚石、棕刚玉磨料、白刚玉磨料、单晶刚玉磨料、黑碳化硅磨料、绿碳化硅磨料、立方碳化硅磨料、铈碳化硅磨料、碳化硼、人造金刚石、立方氮化硼或陶瓷砂轮、树脂砂轮的回收砂。
6.如权利要求1所述的抛磨轮，所述抛磨轮为平面抛磨轮、圆周抛磨轮或附柄轮。
7.如权利要求1所述的抛磨轮,所述抛磨轮中纤维的体积比为80-99%，磨料的体积比为1-20% ;或纤维的体积比为50-80%，磨料的体积比为20-50% ;或纤维的体积比为20_50%，磨料的体积比为50-80% ;或纤维的体积比为1_20%，磨料的体积比为80-99%。
8.—种权利要求1-7任一项所述抛磨轮的制备方法，包括如下步骤: 1)采用胶水对纤维绳进行浸溃或刮浸处理并植入磨料，形成磨料层，制成纤维砂绳； 2)将纤维砂绳绕在绳板外面的绳桩上，加压固化，制备成纤维砂绳板； 3)冲压制成抛磨轮。
9.一种权利要求1-7任一项所述抛磨轮的制备方法，包括如下步骤: 1)采用胶水对纤维绳进行浸溃或刮浸处理并植入磨料，形成磨料层，制成纤维砂绳； 2)将纤维砂绳绕在绳桩上，加压固化，制备成抛磨轮。
【文档编号】B24D13/00GK103639913SQ201310636395
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】谢泽 申请人:谢泽