粘结磨料制品和制造方法技术

呈现了一种制造粘结磨料制品的方法。该方法包括制备可粘结磨料组合物，该可粘结磨料组合物包括磨料颗粒、粘结剂介质和环境友好造孔材料。该环境友好造孔材料是不易燃的。该方法还包括由可粘结磨料组合物形成前体磨料结构。该方法还包括从前体磨料结构中移除造孔材料以提供多孔前体磨料结构。该方法还包括加工该多孔前体磨料结构以提供粘结磨料制品。多孔前体磨料结构以提供粘结磨料制品。多孔前体磨料结构以提供粘结磨料制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】粘结磨料制品和制造方法

技术介绍

[0001]本公开涉及粘结磨料制品诸如磨轮等等。更具体地，其涉及制备粘结磨料制品的方法，包括在所得的粘结磨料制品中形成孔。
[0002]可用于研磨加工和其他操作的粘结磨料制品在结构上是三维的，并且通常包括通过粘结剂粘结在一起的磨料颗粒、填料和其他材料的成形块。此类成形块可为例如圆柱体或轮(诸如磨轮、切割轮等)的形式。用于制备粘结磨料制品的主要粘结体系类型为：玻璃化粘结体系、树脂状粘结体系和金属粘结体系。对于玻璃化粘结磨料制品，诸如玻璃化磨轮，使用玻璃状粘结剂介质或体系来将磨料颗粒粘结在一起。这些粘结通常在500℃至1500℃之间的温度时玻璃化。树脂状粘结磨料利用有机粘结剂体系(如，酚醛树脂粘结剂体系)以将磨粒粘结在一起以形成成形块。金属粘结磨料制品通常利用烧结的或镀覆的金属来粘结磨料颗粒。玻璃化粘结磨料制品与树脂状粘结磨料颗粒的不同之处在于它们使用玻璃相来粘结磨粒，并且因此在基本上更高的温度时进行加工。玻璃化粘结磨料制品在使用中可经受较高的温度，并且通常比树脂状粘结轮更具刚性且更易碎。玻璃化粘结磨料制品非常适合精密加工。
[0003]已经发现，粘结磨料制品(诸如玻璃化粘结磨轮)的切割特性可受益于包括或形成孔。含有或表现出孔隙率的粘结磨料制品具有开口结构(连通或互连的孔隙率)，该开口结构可提供用于高度材料移除的切屑间隙并且可将更多冷却剂传送至接触区域，同时减小摩擦。在磨粒之间不存在足够的孔隙率和间隔的情况下，粘结磨料制品可能会充满切屑并如预期的那样停止切割。而且，孔隙率可促进自锐属性，从而使得粘结磨料制品能够摆脱使用过的或磨损的磨料颗粒，以暴露出新的切割边缘或新的磨料颗粒。
[0004]当在压力下填充或模制磨料颗粒和粘结剂介质时，可能会天然地出现一定程度的孔隙率。然而，该天然孔隙率通常不足以用于几种最终用户应用。因此，在玻璃状粘结磨料组合物或混合物中包含造孔组分或添加剂。造孔组分或添加剂可以是非临时的(即，存在于磨料组合物中和最终粘结磨料制品中的组分)、临时的(即，存在于磨料组合物中但不存在于最终粘结磨料制品中的组分)，以及它们的组合。典型的非临时造孔组分包括中空玻璃球和中空陶瓷球。典型的临时造孔组分包括软木、磨碎的胡桃壳、木材颗粒和聚合材料。这些临时造孔组分作为玻璃化磨料粘结制品制造过程的一部分从磨料基体中烧尽。
[0005]虽然磨碎的核、木材颗粒等是可行的临时造孔材料，但它们往往在供应方面具有可变性，并且由于材料不升华而引起对窑的明火的担忧。许多聚合材料本质上是弹性的并且会经历回弹，这进而可能使得难以预测或精确地控制焙烧之后所得玻璃化粘结磨料制品的几何形状。萘是另一种众所周知的临时造孔材料，其不存在这些相同的回弹问题。虽然更常见的是作为传统樟脑丸的主要成分，但萘的物理特性和材料特性非常适合玻璃化磨料粘结制品制造方法。萘可容易地成形以产生所需大小的孔，不与常规玻璃状粘结材料或磨料砂砾反应，并且在预期压力或压制条件下表现出很少体积变化或没有体积变化。此外，萘在玻璃化粘结过程的温度(和压力)下容易升华和/或熔化并蒸发，并且因此从所得粘结磨料制品中干净地移除。然而，萘被视为对人类和动物可能是致癌的，并且不适宜使用。此外，许
多政府机构已经建立(或正在考虑)严格的萘暴露限制，这可能会有效地使其无法用于玻璃化粘结磨料制品的大量生产。
[0006]鉴于上述情况，需要制造粘结磨料制品(诸如玻璃化粘结磨料制品)的方法，其中孔隙率由环境友好材料引起，否则表现出萘的过程控制属性和从萘获得的烧结磨料产品的特性。
附图说明
[0007]图1A和图1B示出了本专利技术的实施方案中的制造粘结磨料制品的方法。
[0008]图2A和图2B示出了根据本专利技术的实施方案的粘结磨料制品及其使用的视图。
[0009]图3A至图3G示出了本专利技术的实施方案中的成孔化合物的化学式。
[0010]图4A和图4B示出了多种潜在成孔化合物的TGA分析。
[0011]图5示出了本专利技术的实施方案中的成孔组分的DSC分析。
[0012]图6A和图6B示出了根据本专利技术的粘结磨料制品的图像。
[0013]图7A至图7D示出了根据本专利技术的粘结磨料制品中可见的离散孔。
具体实施方式
[0014]本公开的各方面涉及制造粘结磨料制品的方法、在制造过程期间生成的前体磨料结构以及所得的粘结磨料制品。一般来讲，本公开的制造方法需要将造孔材料掺入到可粘结磨料组合物中、使可粘结磨料组合物形成(例如，压制)为所需的形状以便获得前体磨料结构(例如，“生坯”体)、加工前体磨料结构以移除(例如，升华和/或熔化并蒸发)造孔材料以便获得多孔前体磨料结构，以及加工多孔前体磨料结构以实现粘结磨料制品的形成。与将前体磨料结构转变为粘结磨料制品相关联的加工步骤可被调整适于所采用的特定粘结剂。无论如何，本公开的技术使得能够在前体磨料结构的加工期间在很小的或没有体积变化的情况下温和地、受控地、环境友好地在所得的粘结磨料制品中引起孔隙率。本公开的技术特别适用于制造玻璃化粘结磨料制品，但也适用于其他磨料制品粘结形式，诸如树脂状和金属。因此，虽然下面讨论了玻璃状粘结示例，但是本公开绝不限于玻璃化粘结磨料制品。此外，本公开的粘结磨料制品可采用各种形式，并且在一些实施方案中适合于机加工和精加工金属和其他材料，诸如磨轮、切割轮、磨刀石、磨石等。
[0015]图1A为示出了本公开的用于制造粘结磨料制品的技术的流程图。在20处，例如通过将以下所述的组分或成分混合在一起来制备可粘结磨料组合物。一般来讲，本公开的可粘结磨料组合物包括磨料颗粒、粘结或粘结剂介质以及造孔材料。磨料颗粒和粘结剂介质的特定类型和数量对于本公开来说并不是关键的，只要它们分别具有最终粘结磨料制品的预期最终用途所需的研磨特性和粘附特性即可。本公开的各方面在于造孔材料的选择。因此，下面首先讨论本公开的造孔材料，然后是磨料颗粒、粘结剂介质和其他任选的可粘结磨料组合物成分的示例性识别。
[0016]目前，萘在工业中用作成孔剂。萘是优选的成孔剂，是因为它易于移除并且是通过焙烧过程完全移除。不幸的是，萘也是已知的致癌物，是有毒的，并且是易燃固体。由于这些原因，其使用越来越受到限制。已经对可替代萘的合适的成孔化学品进行了搜索。成孔剂必须是可商购的、基本上无毒且环保、不易燃、在加热期间不形成反应性副产物、在形成粘结
磨料时所使用的水或者水性或非水性粘结剂体系中不溶解或溶解度低。成孔剂在压制过程后还必须经历最小的回弹。在温度达到700℃的玻璃料熔化范围之前，还必须在焙烧过程中完全移除成孔剂。理想地，成孔剂也仅由碳原子、氢原子和氧原子组成，使得能够干净地分解成二氧化碳和水。
[0017]先前寻找萘的替代物作为成孔剂的尝试集中在寻找会升华的化合物，因为人们认为升华是粘结磨料制品形成中萘的主要移除机制。然而，参考图5，差示扫描量热法(DSC)数据显示，虽然萘确实经历初始升华，但也会经历第二移除机制。图4A和图4B示出了萘的热重分析(TGA)数据，并且示出了在初本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在形成粘结磨料制品时使用的可粘结磨料组合物，所述可粘结磨料组合物包括：磨料颗粒；粘结剂介质；和造孔材料，所述造孔材料在加热期间没有反应性副产物，并且在低于约700℃的温度时完全烧尽、升华或蒸发，其中所述造孔材料的LD
50
值为至少600。2.根据权利要求1所述的粘结磨料组合物，其中无毒造孔材料在低于约600℃的温度时完全烧尽、升华或蒸发。3.根据权利要求1所述的粘结磨料组合物，其中无毒造孔材料在低于约500℃的温度时完全烧尽、升华或蒸发。4.根据权利要求1至3中任一项所述的可粘结磨料组合物，其中所述造孔材料选自由以下组成的组：二苯甲酮、苯甲酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸和硬脂酸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的可粘结磨料组合物，其特征在于所述可粘结磨料组合物不含萘。6.根据权利要求1至5中任一项所述的可粘结磨料组合物，其中所述造孔材料是酮。7.根据权利要求1至6中任一项所述的可粘结磨料组合物，其中所述造孔材料是一元羧酸。8.根据权利要求7所述的可粘结磨料组合物，其中所述造孔材料是芳香族一元羧酸。9.根据权利要求7所述的可粘结磨料组合物，其中所述造孔材料是脂肪族一元羧酸。10.根据权利要求1至9中任一项所述的可粘结磨料组合物，其中所述造孔材料基本上不溶于水。11.根据权利要求1至10中任一项所述的可粘结磨料组合物，其中所述粘结剂介质包括玻璃状粘结材料。12.根据权利要求11所述的可粘结磨料组合物，其中所述粘结剂介质还包括临时粘结剂。13.根据权利要求12所述的粘结磨料组合物，其中所述临时粘结剂是水性粘结剂。14.根据权利要求12所述的粘结磨料组合物，其中所述临时粘结剂是非水性粘结剂。15.根据权利要求1至14中任一项所述的粘结磨料组合物，其中环境友好成孔剂的LD
50
值为至少700。16.根据权利要求1至15中任一项所述的粘结磨料组合物，其中环境友好成孔剂的LD
50
值为至少900。17.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马扬克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：